稀土元素知识学习.docx

稀土元素知识学习.docx

《稀土元素知识学习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稀土元素知识学习.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

稀土元素知识学习

一、稀土元素简介

　　稀土，曾称稀土金属，或称稀土元素，是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。

稀土是制造被称为“灵巧炸弹”的精密制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。

因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故叫“稀土”。

　　1.基本简介

　　稀土金属，或称稀土元素，是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。

钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中共生，且具有相似的化学性质，故被认为是稀土元素。

　　与其名称暗示的不同，稀土元素（钷除外）在地壳中的丰度相当高，其中铈在地壳元素丰度排名第25，占0.0068%（与铜接近）。

然而，由于其化学性质，稀土元素很少富集到经济上可以开采的程度。

稀土元素的名称正是源自其匮乏性。

人类第一种发现的稀土矿物是从瑞典伊特比村的矿山中提取出的硅铍钇矿，许多稀土元素的名称正源自于此地。

　　2.元素组成

　　稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素。

周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57～71的17种化学元素的统称。

其中原子序数为57～71的15种化学元素又统称为镧系元素。

　　稀土元素的共性是：

①它们的原子结构相似；②离子半径相近（REE3+离子半径1.06×10^-10m~0.84×10^-10m，Y3+为0.89×10^-10m）；③它们在自然界密切共生。

　　稀土元素有多种分组方法，目前最常用的有两种：

　　两分法：

铈族稀土，La-Eu，亦称轻稀土（LREE）

　　钇族稀土，Gd-Lu+Y，亦称重稀土（HREE）

　　两分法分组以Gd划界的原因是：

从Gd开始在4f亚层上新增加电子的自旋方向改变了。

而Y归入重稀土组主要是由于Y3+离子半径与重稀土相近，化学性质与重稀土相似，它们在自然界密切共生。

　　也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外（有的将钪划归稀散元素），划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

　　三分法：

轻稀土为La~Nd；中稀土为Sm~Ho；重稀土为Er~Lu+Y。

　　3.基本特性

　　稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素之总称。

其中钷是人造放射性元素。

他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价+3，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配化合物。

溶剂萃取和离子交换是目前分离稀土的较好方法。

镧、铈、镨、钕等轻稀土金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出，故一般均采用电解法制取。

可用氯化物和氟化物两种盐系，前者以稀土氯化物为原料加入电解槽，后者则以氧化物的形式加入。

　　4.稀土矿物

　　在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。

因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故得名。

　　已经发现的稀土矿物有250种以上，最重要的有氟碳铈镧矿[（Ce，La）FCo3]、独居石[CePO4，Th3（PO4）4]、磷钇石（YPO4）、黑稀金矿[（Y，Ce，Ca）（Nb，Ta，Ti）2O6]、硅铍钇矿（Y2FeBe2Si2O10）、褐帘石[（Ca，Ce）2（Al，Fe）3Si3O12]、铈硅石[（Ce，Y，Pr）2Si2O7•H2O]。

　　现已查明，稀土元素并不稀少，特别是中国的稀土资源十分丰富，有开采价值的储量占世界第一位。

　　5.元素用途

　　大多数稀土元素呈现顺磁性。

钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。

铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。

钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。

稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。

除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。

　　稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。

应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

　　常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科研中有广泛的用途，在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改善性能。

用稀土制得的磁性材料其磁性极强，用途广泛。

在化学工业中广泛用作催化剂。

稀土氧化物是重要的发光材料、激光材料。

　　中国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首，为发展中国稀土工业提供了坚实的基础。

　　6.发展历程

　　稀土一词是历史遗留下来的名称。

稀土元素（RareEarthElement）是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。

稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土（RareEarth，简称RE或R）。

　　这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林（J。

Gadolin）分离出钇到1947年美国人马林斯基（J。

A。

Marinsky）等制得钷，历时150多年。

其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。

钷是美国人马林斯基、格兰德宁（L。

E。

Glendenin）和科列尔（C。

D。

Coryell）用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。

过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了少量的钷。

二、稀土氧化物

　　稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17种元素的氧化物。

稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。

　　1.氧化镧

　　La2O3分子量325．84，白色无定形粉末。

密度6．51g/cm3。

熔点2217℃。

沸点4200℃。

微溶于水，易溶于酸而生成相应的盐类。

露置空气中易吸收二氧化碳和水，逐渐变成碳酸镧。

灼烧的氧化镧与水化合放出大量的热。

　　应用领域主要用于制造精密光学玻璃、高折射光学纤维板，适合做摄影机、照相机、显微镜镜头和高级光学仪器棱镜等。

还用了制造陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂和X射线发光材料溴氧化镧粉等。

　　2.氧化铈

　　铈的氧化物的总称。

　　常见者有三氧化二铈（diceriumtrioxide，Ce2O3）和二氧化铈（ceriumdioxide，CeO2）。

在三氧化二铈与二氧化铈之间存在相当多的氧化物物相，均不稳定。

三氧化二铈具有稀土倍半氧化物的六方结构。

熔点2210℃。

沸点3730℃。

对空气敏感。

在一氧化碳气氛中，1250℃温度下加热二氧化铈和碳粉的混合物即可制得。

主要用作催化剂。

二氧化铈是最重要的、具有代表性的铈的氧化物。

具有萤石结构。

黄色固体（纯品为白色）。

熔点2600℃。

不溶于水。

难溶于硫酸、硝酸。

在空气中加热铈、氢氧化铈（III）或草酸铈（III）均可制得二氧化铈。

用于镜头抛光剂。

二氧化铈在低温、低压下形成缺氧物相，例如CenO2n-2（n=4，6，7，9，10，11），通常呈蓝色。

Ce6O11，蓝色固体。

Ce7O12，在CeO2晶胞结构基础上短缺七分之一的氧，蓝黑色固体，熔点1000℃（分解）。

Ce9O16暗蓝色固体，熔点625℃（分解）。

Cel0O18，在CeO2晶脆结构基础上短缺十分之一的氧，暗蓝色固体，熔点575～595℃（分解）。

Ce11O2O，暗蓝色固体，熔点435℃（分解）。

它们在半导体材料、高级颜料及感光玻璃的增感剂、汽车尾气的净化器方面有广泛应用。

　　3.氧化镨

　　性质：

氧化镨也有多种，其中最稳定为Pr6O11，黑色三斜结构。

其余为PrO1.65，体心立方。

PrO1.714，斜方，PrO1.800单斜，都为黑色。

制备方法同于氧化铈。

可以用来制备变阻材料及颜料等。

　　4.氧化铷

　　氧化铷（Rb2O），是铷的氧化物之一，呈黄色，有很强的潮解性。

　　铷在空气中燃烧时，主要生成的是过氧化铷，只有少量的氧化铷和超氧化铷生成。

当金属铷被露置于空气中时，它会很快氧化，失去金属光泽，并产生一系列有颜色的氧化产物。

其中生成了铷的低氧化物，例如青铜色的Rb6O和红棕色的Rb9O2。

铷最终的氧化产物主要是过氧化铷。

三、17种稀土元素简介

　　镧

　　镧：

原子序数57，原子量138.9055，元素名来源于希腊文，原意是“隐蔽”。

镧1839年瑞典化学家莫桑德尔从粗硝酸铈中发现镧，并确认是一种新元素。

镧在地壳中的含量为0.00183%，是稀土元素中含量最丰富的一个。

镧有两种天然同位素：

镧139和放射性镧138。

　　银白色的软金属，有延展性。

化学性质活泼。

易溶于稀酸。

在空气中易氧化；加热能燃烧，生成氧化物和氮化物。

在氢气中加热生成氢化物，在热水中反应强烈并放出氢气。

镧存在于独居石沙和氟碳铈镧矿中。

易溶于稀酸。

镧为可锻压、可延展的银白色金属，质软可用刀切开；熔点921°C，沸点3457°C，密度6.174克/厘米³。

镧化学性质活泼，在干燥空气中迅速变暗，在冷水中缓慢腐蚀，热水中加快；镧可直接与碳、氮、硼、硒、硅、磷、硫、卤素等反应；镧的化合物呈反磁性。

高纯氧化镧可用于制造精密透镜；镧镍合金可做储氢材料，六硼化镧广泛用作大功率电子发射阴极。

　　铈

　　周期系第ΙΙΙ族副族镧系元素，一种稀土元素。

原子序数58。

稳定同位素：

136、138、140、142。

灰色金属，有展性。

密度：

正方晶体6.9，立方晶体6.7。

熔点799℃，沸点3426℃。

　　铈是一种银灰色的活泼金属，粉末在空气中易自燃，易溶于酸。

铈的名称来源于小行星谷神星的英文名。

铈在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的。

金属铈主要做还原剂。

灰色活泼的金属，是镧系金属中自然丰度最高的一种。

弯折铈条时常迸溅出火星。

　　铈在室温下很容易氧化，在空气中很容易失去光泽，用刀刮即可在空气中燃烧（纯的铈不易自燃，但稍氧化或与铁生成合金时，极易自燃）。

加热时，在空气中燃烧生成二氧化铈。

能与沸水作用产生氢氧化铈，溶于酸，不溶于碱。

铈也能在卤素中燃烧，如在氯气中燃烧，产生三氯化铈（CeCl3）：

2Ce+3Cl2==Δ（或点燃）==2CeCl3。

受低温和高压时，出现一种反磁性体，比普通形式的铈致密18%。

用于制造打火石、陶瓷和合金等。

铈是除铕外稀土元素中最活泼的。

铈在冷水中缓慢反应，在热水中反应加快。

用作还原剂、催化剂。

用作合金添加剂，及用于生产铈盐等，也用于医药、制革、玻璃、纺织等工业。

铈可作催化剂、电弧电极、特种玻璃等。

铈的合金耐高热，可以用来制造喷气推进器零件。

　　镨

　　镨，原子序数59，原子量140.90765，元素名来源于希腊文，原意是“绿色”。

1841年瑞典化学家莫桑德尔从铈土中得到镨、钕的混合物；1885年奥地利的韦耳斯拔从中分离出绿色的镨盐和玫瑰色的钕盐，确定它们是两种新元素。

镨在地壳中的含量约0.000553%，常于其它稀土元素共生于许多矿物中。

天然稳定同位素只有镨141。

镨是一种银白色的，中等柔软的金属元素，是镧系元素，在空气中抗腐蚀能力比镧、铈、钕和铕都要强，但暴露在空气中会产生一层易碎的绿色氧化物，所以纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。

镨的熔点931°C，沸点3512°C，密度6.773g/cm3;。

镨在空气中缓慢形成绿色易碎氧化物层；镨通常以三价氧化态存在。

三氧化二镨可用于制造优良的高温陶瓷材料，也用于制造绿色的镨玻璃；镨在石油化工方面可用作催化剂。

常用来制造有色玻璃、搪瓷和陶瓷；制造特种合金和用作催化剂。

镨钕的混合氧化物，常用来制造遮光眼镜，作为电焊工和玻璃工的防护镜。

镨和镁一起用于制造飞机引擎的合金中；用于碳弧光照明的碳芯中；镨的氧化物用于为玻璃或珐琅添加黄色；镨和钕的混合物可以用于制造电焊和玻璃制造使用的护目镜。

镨钕环烷—烷基铝—氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。

　　钕

　　钕为银白色金属，熔点1024°C，密度7.004g/cm³。

钕是最活泼的稀土金属之一，在空气中能迅速变暗，生成氧化物；在冷水中缓慢反应，在热水中反应迅速，能与水和酸作用放出氢。

有顺磁性。

掺钕的钇铝石榴石和钕玻璃可代替红宝石做激光材料，钕和镨玻璃可做护目镜。

钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。

钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位，多年来成为市场关注的热点。

　　1、金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。

钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。

钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代"永磁之王"，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。

阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。

　　2、钕还应用于有色金属材料。

在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。

　　3、另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。

　　4、在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。

钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。

　　钷

　　钷是一种稀土元素，为六方晶格晶体，熔点1168°C，沸点2460°C，密度7.22g/cm³。

钷的氯化物、硝酸盐是可溶性盐，草酸盐、氟化物难溶。

第一电离能5.55电子伏特。

放射性元素，半衰期最长的为145Pm，18年，147Pm半衰期为2.64年。

虽然有较长的半衰期，但是很难大量积累它。

物理性质和化学性质与钕和钌相似。

原本产生于恒星里，地球上的钷有着多种起源。

钷147可制作防护的发光粉和用于航标灯；也可用于作核电池的燃料。

　　钐

　　熔点为1077℃,沸点为1791℃，密度为7.520g/cm3（20℃）。

银白色稀土金属。

在干燥空气中比较稳定，在潮湿空气中会形成氧化物层。

用于永久磁铁、有机反应剂、特种玻璃、催化剂、陶瓷和电子学。

　　铕

　　铕是一种金属元素，银白色，用作彩色电视机的荧光粉，在铕（Eu）激光材料及原子能工业中有重要的应用。

原子序数63，原子量151.965，元素名来源于拉丁文，原意是“欧洲”。

1896年由法国化学家德马尔盖发现。

铕在地壳中的含量为0.000106%，是最稀有的稀土元素，主要存在于独居石和氟碳铈矿中，自然界有两种铕的同位素：

铕151和铕153。

　　元素来源：

很少量地存在于独居石中，常用真空蒸馏氧化铕和金属镧的混合物还原来制取。

　　元素用途：

用作彩色电视机的荧光粉，在激光材料及原子能工业中有重要的应用。

　　铕为铁灰色金属，熔点822°C，沸点1597°C，密度5.2434g/cm3；铈稀土元素中密度最小、最软和最易挥发的元素。

铕为稀土元素中最活泼的金属：

室温下，铕在空气中立即失去金属光泽，很快被氧化成粉末；与冷水剧烈反应生成氢气；铕能与硼、碳、硫、磷、氢、氮等反应。

铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料。

　　钆

　　一种金属元素，稀土金属。

它的氟化物和硫化物都带淡红色。

用于微波技术、彩色电视机的荧光粉、原子能工业及配制特种合金。

主要用于制备磁光材料和磁致冷材料。

也用作原子反应堆中中子吸收材料，化学反应的催化剂。

还应用于微波技术、制造彩色电视机用的荧光粉。

用作核反应堆吸收中子材料，荧光体的激活剂、催化剂等。

其化合物用于制造彩电显像管中的磷光体。

　　铽

　　符号Tb，为镧系元素，原子序65，是银白色的稀土金属，具有延展性、韧性且硬度高。

铽在自然界中不存在纯元素态，但它含于许多矿物中，包括铈硅石、硅铍钇矿、独居石、磷钇矿和黑稀金矿。

就像其他的镧系元素一样，它在空气中相对稳定。

铽拥有两种晶型的同素异形体，转化温度为1289°C。

　　铽元素或铽合金（terfenol）在磁场中会改变外型，金属棒会感应磁场强度和方向而立刻变长或变短一些，应用能将任何物体表面转变成扩音器。

例如将铽合金棒的一端压入木桌，并施加强度随音讯大小改变的磁场（线圈缠绕），外形变化会振动整张桌子，使桌面成为巨大的音讯传递表面，达到扩音效果。

一般扩音器因阻抗匹配，故无法如此炮制，使铽合金成为极少数能有此应用的物质。

　　铽是在固态装置中用来掺杂氟化钙、钨酸钙、和锶钼酸盐所使用的材料，并作为燃料电池的在高温下操作结晶的稳定剂。

世界上大部分铽被用在绿色磷光体：

氧化铽，被放入荧光灯和电视机显像管。

铽的绿色荧光体搭配二价铕的蓝色荧光体和三价铕的红色荧光体，以提供“三原色”的照明技术，用于室内照明的高效率白光。

　　镝

　　原子量162.50，元素名来源于希腊文，原意是“难以取得”。

1886年法国化学家布瓦博特朗发现镝，1906年法国的于尔班制出比较纯的镝。

镝在地壳中的含量为0.00045%，与其它稀土元素存在与多中矿物中，有七种天然同位素。

　　镝为银白色稀土金属，质软，可用刀切开，有光泽和延展性；熔点1412°C，沸点2562°C，密度8.55g/cm3；在接近绝对零度是有超导性。

镝在空气中相当稳定，高温下易被空气和水氧化，生成三氧化二镝，但室温下较稳定。

与水缓缓起作用。

溶于酸。

镝有以下几种同位素：

156Dy、158Dy、160Dy~164Dy。

镝主要用于制造新型照明光源镝灯；镝可作反应堆的控制材料；镝化合物在炼油工业中可作催化剂。

也用于制作磁铁的合金。

　　钬

　　铒

　　原子序数68，原子量167.26，元素名来源于钇土的发现地。

铒1843年瑞典科学家莫桑德尔用分级沉淀法从钇土中发现铒的氧化物，1860年正式命名。

铒在地壳中的含量为0.000247%，存在于许多稀土矿中。

有六种天然同位素：

铒162、164、166、167、168、170。

　　元素来源：

存在于火成岩中，可由电解熔融氯化铒ErCl3而制得，与其他密度较大的稀土元素共存于磷钇矿和黑稀金矿中。

　　元素用途：

它得氧化物Er2O3为玫瑰红色，用来制造陶器得釉彩。

陶瓷业中使用氧化铒产生一种粉红色的釉质。

铒在核工业中也有一些应用，还能作为其他金属的合金成分。

例如钒中掺入铒能够增强其延展性。

　　铥

　　铥为银白色金属，有延展性，质较软可用刀切开；熔点1545°C，沸点1947°C，密度9.3208。

铥在空气中比较稳定；氧化铥为淡绿色晶体。

铥的用途不多，主要是做金属卤素灯的添加剂，铥主要用来发射范围宽广的绿色发射线。

银白色金属，质软，熔点时具有高的蒸气压。

溶于酸，能与水起缓慢化学作用。

盐类（二价盐）氧化物都呈淡绿色。

　　元素来源：

由无水氟化铥TmF3用该还原制得；或用金属镧与铥氧化物的混合物中蒸气硫制得。

与其他稀土元素共存于硅铍钇矿、黑稀金矿、磷钇矿和独居石中。

独居石含稀土元素的质量分数一般达50%，其中铥占0.007%。

　　元素用途：

在核反应中照射169Tm,生成170Tm,半衰期为129天，这个同位素克发射出很强的X射线。

用它来制造轻便的，不需电源的手提式X射线机，也用作磷光体活化剂。

在便携式X射线机上使用放射性铥作射线源，这样可以不必使用电气设备。

　　镱

　　熔点为824℃,沸点为1193℃，密度为6.965g/cm3（20℃）。

银白色稀土金属。

在空气中缓慢氧化，与水反应。

在应力计中有一些应用。

　　镥

　　镥为银白色金属，是稀土元素中最硬和最致密的金属；熔点1663°C，沸点3395°C，密度9.8404。

镥在空气中比较稳定；氧化镥为无色晶体，溶于酸生成相应的无色盐。

镥主要用于研究工作，其它用途很少。

质软。

溶于稀酸，能与水缓慢作用。

盐类无色，氧化物白色。

天然存在的同位素有：

175Lu和半衰期为2.1×1010年的β发射体176Lu。

自然界储量极少，价格较贵，由氟化镥LuF3•2H2O用钙还原而制得，用于原子能工业。

　　钪

　　钪是一种化学元素，它的化学符号是Sc，它的原子序数是21，是一种柔软、银白色的过渡性金属。

常跟钆、铒等混合存在，产量很少。

一般在空气中迅速氧化而失去光泽。

主要存在于极稀少的钪钇石中。

可用以制特种玻璃及轻质耐高温合金等。

　　钇

　　钇汉语中的一个文字。

主要用于表示金属元素。

它是稀土金属元素之一，灰色金属。

密度4.4689g/cm3，熔点1522℃，沸点3338℃，化合价+3。

第一电离能6.38电子伏特。

与热水能起反应，易溶于稀酸。

　　由氟化钇YF2•XH2O用钙还原而制得。

用途：

钇铝石榴石Y3Al5O12用作激光材料，钇铁石榴石Y3Fe5O12用于微波技术及声能换送，掺铕的钒酸钇YVO4:

Eu及掺铕的氧化钇Y2O3:

Eu用作彩色电视机的荧光粉。

金属钇在合金方面用作钢铁精炼剂、变质剂等。

四、荧光粉

　　荧光粉是一种在紫外线、可见辐射和电场作用下引起发光的物质。

20世纪初人们在研究放电现象过程中发现荧光粉，有多种颜色，主要用于弱照明光源和发光材料。

20世纪初，人们在研究放电发光现象的过程中开发了荧光灯和荧光粉。

当时的荧光灯使用硅酸锌铍荧光粉，发光效率低并有毒性。

1942年,A.H.麦基格发明卤磷酸钙荧光粉并用在荧光灯内，在照明领域引起了一次革命。

这种粉发光效率高、无毒、价格便宜，一直使用到现在。

70年代初，荷兰科学家从理论上计算出荧光粉的发射光谱发现荧光粉如由450nm、550nm和610nm三条窄峰组成（三基色），则显色指数和发光效率能同时提高。

1974年，荷兰的范尔斯泰亨等人先后合成了发射峰值分别在上述范围内的三种稀土荧光粉，使灯的发光效率达到85lm/W,显色指数为85,使荧光灯有了新的突破。

　　基本类型

　　荧光灯和低压汞灯用荧光粉

　　这种荧光粉的制备方法很多采用的原料也可以不同,但对原料的纯度要求较高。

配制混料时，各原料的用量首先要从磷灰石结构进行理论计算在卤磷酸钙中,钙和锰的克原子数之和对磷酸根中磷的克原子比为4.9:

3；随后进行称量、混合、磨细、过筛再在一定的气氛中（一般用氮气），以1150°C左右恒温烧结几小时；取出冷却后,在紫外灯下进行挑选，再磨细过筛即为成品。

　　卤磷酸钙荧光粉的发光是由激活剂锑（Sb）和锰Mn共同激活的。

激活剂原子在点阵内占据钙原子的位置。

这种材料具有敏化现象：

当激活剂Sb吸收激发能后将一部分能量以光辐射的形式放出，另一部分则在所谓共振传递的过程中转移给Mn，使Mn产生本身的辐射。

因此，总的辐射取决于两种激活剂的特性，并且随着它的比例的变化而变化,还取决于氟、氯的比例。

如在Sb激活的卤磷酸钙内增加锰的含量，就会增加橙黄色的辐射，而相应的减少了蓝色辐射。

利用上述现象只要改变Mn的含量，就可以得到不同色温的卤磷酸钙荧光粉。

　　荧光粉吸收辐射的能力与荧光粉的分散程度有关，因此其粒度的大小对发光亮度的影响很大。

卤磷酸钙荧光粉粒度大小决定于原料CaHPO4的粒度大小，因此，获取一定大小和晶格的晶体CaHPO4，即可将荧光粉粒度控制在一定大小（5～10nm），从而获得高的发光亮度。

　　稀土三基色荧光粉中,红粉为铕激活的氧化钇（Y2O3:

Eu）,绿粉为铈、铽激活的铝酸盐（MgAl11O19:

Ce,Tb）,蓝粉为低价铕激活的铝酸钡镁（BaMg2Al16O27:

Eu）。

3种粉按一定比例混合可以得到不同的色温（2700～6500K），相应的灯的发光效率可达80～100lm/W,显色指数为85～90。

一般来说，绿粉含量越高、蓝粉含量越低，则灯管发光效率越高。

此外，蓝粉增加，色温升高；红粉增加，色温降低。