稀土凯氏定氮仪氧化物
导电机理，加入低价的稀土氧化物，为电荷平衡保持电中性，出现氧空位，形成萤石结构固溶体，在晶格内氧空位大量存在，产生良好的氧离子导电性。稀土离子的掺入增大了氧空位浓度，增加了电导率，缺陷的缔合造成极大值。掺钇氧化锆陶瓷可用于测氧传感器，即制成氧浓差电池（参比气体为空气），在工业炉烟道、高温冶炼和汽车燃料方面定量分析氧。 ２．稀土凯氏定氮仪氧化物与功能陶瓷 （１）稀土氧化物与压电陶瓷 压电陶瓷是指具有压电特性的陶瓷材料。压电陶瓷常用钛酸铅ＰｂＴｉＯ、锆钛酸铅ＰＺＴ、钛酸钡ＢａＴｉＯ３、铌酸钾钠３ＫｘＮａ１ｘＮｂＯ、偏铌酸铅ＰｂＮｂ２Ｏ６、铌镁铅钡Ｐｂ１ｘＢａｘＮｂ２Ｏ６等作基材。加入Ｙ、３Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｄ等稀土元素的氧化物可以改善介电性和压电性，辅以适当工艺条件，可出现新的性能，如半导性（在ＢａＴｉＯ掺入ＬａＯ、ＹＯ）、透光性（在ＰＺＴ掺３２３２３入
Ｌａ２Ｏ，经热压烧结）。稀土离子半径与二价铅离子接近，稀土元素置换铅，为３保持电中性电荷平衡形成铅缺位，改变钛酸铅的晶格参数，降低温度，减小应力；同时稀土元素的置换还能减小介电常数和机电耦合系数，使钛酸铅的高频谐振峰变得单纯，适用于高灵敏度、高分辨率的超声换能器。稀土氧化物与锆钛酸铅陶瓷ＰＺＴ由于钛酸铅和钛酸锆形成无限固溶体，其机电耦合系数大、压电系数大、居里温度高，可以通过变更组分大范围内调整电物理性能满足个需要。掺入杂质稀土氧化物（镧、铈、钐等）的ＰＺＴ陶瓷，通过半径较大稀土离子进入固溶体置换铅，出现铅缺位，使得用较低电场或机械应力即能使畴壁运动，从而降低了矫顽场强，使陶瓷容易获得较高程度的极化取向，具有较高的压电性能。 （２）稀土氧化物与电光陶瓷 电光陶瓷是指具有电光特性的陶瓷材料，是在压电陶瓷的基础上发展起来的。锆钛酸镧ＰＬＺＴ铁电陶瓷将陶瓷材料与功能光学结合在一起，其中ＬａＯ是重要组分，在钛酸铅和锆酸铅固溶体中有着高溶２３解度，能形成化学组成调节范围很宽的固溶体。镧置换铅产生Ａ离子或Ｂ离子缺位，锆钛比决定缺位形式，ｂ１ｘａｘ／Ｚ１ｙＴｙ）Ｏ形式，锆含量高形成Ａ缺位ＰＬ○（ｒｉ３而ｘ２ ４５２第十一章 现代化学应用讲座 钛含量高则形成Ｂ缺位ＰｂＬａ（ＺｒＴｉ）○Ｏ形式。镧Ｌａ在ＰＬＺＴ陶瓷１ｘｘ１ｙｙ１ｘ／ａ ｘ／４３的作用
主要是：改进了电物理性能，如增加了电滞回线的矩形性、降低了矫顽场强、增大了介电系数、提高了机电耦合系数、增大了机械柔顺系数；其中最大作用是提高了陶瓷的透明性，因为陶瓷材料本身是晶粒聚合体，其内部存在晶界、气孔和第二相物质，使得光在此区域产生多次反射、折射甚至散射，造成陶瓷不透明；加入镧可以获得高的化学均匀性和物理均匀性，降低光散射，提高光学透明度，因为它降低了ＰＬＺＴ陶瓷氧八面体单位晶胞各向异性性能，减少晶界上的多次折射引起的光散射；此外氧化镧的高溶解度，可形成宽范围的互溶的均匀组成，减少第二相引起的光散射；同时陶瓷中形成相当数量的晶格缺陷有利于烧结过程中物质迁移，促进陶瓷致密化，生成均匀的微观结构。ＰＬＺＴ陶瓷的电性能，如介电性、铁电性，具有高的宽范围的介电常数，高的耐击穿强度，优良热释电性能，组成不同具有不同特性的电滞回线。其光性能是沿着铁电相顺电相相界的组成具有最大的透明度，与镧含量和锆钛比相关，波长低于３７０ｎｍ的紫外光全部吸收，对于可见光、红外线透明。其电光性能与其铁电性能紧密相关，施加外场引起材料内部极化强度的变化，影响光学性质的变化，使光学性质电控。电光效应应用主要体现在：电控双折射和电控散射，其电光模式包括非记忆，二次折射型；非记忆，二次去极化型；记忆，线性双折射型；记忆，双折射型和记忆，散射型。光铁电效应主要包括光致畴转向效应，其将光敏性和铁电性结合在一起，光敏材料在紫外可见光激发晶格结构中的自由电子，铁电材料的
极化强度随外电场转向；还有光折变效应，紫外光照射激发出的电子可以通过热扩散或电场作用，迁移并在低照度区域再捕获，晶片内形成空间电荷，改变材料的折射率和双折射。 ３．稀土玻璃光纤 光通讯系统主要利用激光和光导纤维（即光纤）。光纤分为氧化物玻璃光纤和非氧化物玻璃光纤两种，其具有传光效率高、集光能力强、信息传递量大、速度快、分辨率高、抗干扰、耐腐蚀、可弯曲、保密性好、资源丰富、成本低等优点，因而发展迅速。 （１）稀土氧化物玻璃光纤 主要是石英系单一传输型光导纤维，其中掺杂稀土元素Ｎｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｅｒ，产生激光和激光放大的介质，从而实现激光激发和激光放大的新型激活材料。稀土对光纤性能的影响主要表现在：影响损耗特性，稀土作为杂质引入，增加了光纤中离子吸收峰，在光纤内引起增强的光吸收和散射，光纤损耗普遍增加；掺入稀土能级分布决定稀土光纤损耗谱；稀土离子吸收带为高损耗、泵浦波段，稀土离子受激辐射带为低损耗、工作波段。影响非线性光学特性，掺杂稀土离子降低非线性过程的阈值功率。影响对外场敏感特性，使得在较高温度敏感特性，增大玻璃磁尖常数。
第六讲 稀土新材料４５３ （２）稀土氟化物玻璃光纤 这类光纤材料的紫外电子跃迁带隙宽，多声子吸收也在红外更长的波段中，透光范围可从紫外延伸到中远红外波段，工作波长更长，本征损耗更低。其中最重要的是氟锆酸盐玻璃光纤。稀土氟化物玻璃光纤化学组成有：重卤化物虽然具有更低本征值，但其化学稳定性差，失透倾向严重。氟铍酸盐本身形成玻璃，易于溶体冷却获得均匀性质的无失透光纤，但剧毒，化学稳定性差。氟铝酸盐具有宽透光范围，折射色散低，具有较高机械强度和化学稳定性，但失透倾向较高。相比之下，氟锆酸盐是最有希望获得超低损
