銣及含銣材料的性能與應(yīng)用研究進(jìn)展

譚彥妮，劉 詠

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銣及含銣材料的性能與應(yīng)用研究進(jìn)展

譚彥妮，劉 詠

(中南大學(xué) 粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙410083)

銣(Rb)是一種活潑的堿金屬，過(guò)去由于銣的特性及成本原因，銣及其化合物的制備技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域均受到極大限制。隨著我國(guó)銣礦的不斷發(fā)掘和銣提取技術(shù)的進(jìn)步，銣資源的開(kāi)發(fā)與利用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。綜述銣的基本物理性能、銣二元合金與銣化合物的基本晶體學(xué)參數(shù)以及含銣材料的最新應(yīng)用及研究進(jìn)展，包括在能源、非線性光學(xué)晶體、催化、醫(yī)藥、焊料、特種玻璃和鐵磁材料等方面的應(yīng)用進(jìn)展，并對(duì)銣今后的發(fā)展方向進(jìn)行展望。

銣；晶體結(jié)構(gòu)；非線性光學(xué)晶體；催化；醫(yī)藥

1 銣及其合金與化合物的基本結(jié)構(gòu)與性能

1.1 金屬銣的基本性能

銣(Rubidium，化學(xué)符號(hào)Rb)是一種重稀堿金屬，屬低熔點(diǎn)活潑金屬。銣的天然同位素有兩種，85Rb和87Rb，其中87Rb具有放射性，半衰期為6.1×1010a。其他銣的放射性同位素，從81Rb到90Rb，是核反應(yīng)中鈾裂變的產(chǎn)物，大部分的半衰期都比較短[1]。表1所列為銣的基本物理性能與晶格參數(shù)[2?3]。金屬銣呈銀白色蠟狀，質(zhì)軟而輕，有延展性。銣的化學(xué)性質(zhì)與鉀相似，但比鉀活潑。銣暴露在空氣中會(huì)燃燒，在室溫和空氣中能自燃，因此，必須在嚴(yán)密隔絕空氣的情況下保存在液體石蠟中。銣遇水會(huì)爆炸，甚至與溫度低到?100 ℃的冰相接觸時(shí)，也能發(fā)生猛烈反應(yīng)，生成氫氧化銣和氫氣。銣在165 K時(shí)能分解冰，加熱到573 K時(shí)能置換出玻璃中的硅。銣在地殼中的含量位列第16位，與常見(jiàn)的銅、鋅等大致相同。但銣?zhǔn)堑湫偷姆稚⒃兀两襁€沒(méi)有發(fā)現(xiàn)單純的銣礦物。世界含銣資源主要包括: 鋰云母、銫榴石、黑云母、銫鋰云母、花崗偉晶巖、天然光鹵石、鉀礦、地?zé)崴Ⅺ}湖鹵水及海水等。鋰云母中銣含量可達(dá)3.5%~3.75%，是提取銣的主要礦源。銫榴石中含氧化銣可達(dá)1.5%。鉀礦中鉀長(zhǎng)石含銣3%，白云母含銣2.1%，黑云母含銣4.1%等。

1.2 銣的二元化合物的基本結(jié)構(gòu)

銣的熔點(diǎn)很低，能與之形成二元合金的金屬并不多。銣在液態(tài)鋁中的溶解度低于0.05%(摩爾分?jǐn)?shù))，反過(guò)來(lái)鋁在銣中的溶解度也非常小，沒(méi)有Rb-Al二元合金[4]。另外，銣與Ag不混熔[5]，與Ca、Sr完全不共熔[3, 6]，與Cu、Nb、V不能形成合金[7?8]。表2所列為文獻(xiàn)報(bào)道的可與銣形成二元合金或化合物的元素及其二元合金與化合物的晶體參數(shù)[9?12]。

1.3 銣化合物的基本結(jié)構(gòu)與性能

大部分的銣化合物可通過(guò)固相法合成化合物。表3所列為部分銣化合物的晶體學(xué)信息與性能[12?23]，其中部分化合物為新合成的，未查閱到與其相關(guān)的應(yīng)用研究與報(bào)道。RbPb2Br5，屬于含Pb鹵化物APb2X5(A=K, Rb,Tl；X=Cl, Br)，近年來(lái)引起了科學(xué)界和技術(shù)界的廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)這些鹵化物是非常有前景的低聲子能量材料，可用于小型設(shè)備操作的中紅外(mid-IR)和長(zhǎng)波紅外(long-wave-IR) 可調(diào)的激光光源，在空間通訊、振動(dòng)指紋遙感和生物化學(xué)制劑、熱場(chǎng)景照明、臨床和診斷紅外光譜分析、超敏感探測(cè)毒品和爆炸物等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。以上應(yīng)用要求材料在空氣中不易吸濕且具有高的能量輸出，而RbPb2Br5基本可以滿足要求，應(yīng)用于以上領(lǐng)域[13]。

表1金屬銣的物理性能[2?3]

Table 1 Physical properties of rubidium[2?3]

表2 部分能與銣形成二元合金的元素及其二元合金與化合物的晶體參數(shù)

2 含銣材料的應(yīng)用

由于銣具有很強(qiáng)的化學(xué)活性和優(yōu)異的光電效應(yīng)性能，使其在許多領(lǐng)域中有著重要的用途。銣?zhǔn)侵圃熳詣?dòng)控制、光譜測(cè)定、電子器件、分光光度計(jì)、雷達(dá)、彩色電視、電子鐘、共振濾光器、激光器以及玻璃、陶瓷等設(shè)備的重要原料。在空間技術(shù)方面，離子推進(jìn)器和熱離子能轉(zhuǎn)換器需要大量的銣；放射性銣可用來(lái)測(cè)定礦物年齡。銣在光的作用下易放出電子，可用于制造光電池。銣和鉀、鈉、銫的合金可用以除去高真空系統(tǒng)的殘余氣體。碘化銣銀是良好的離子導(dǎo)體，用作固體電池電解質(zhì)。銣的特征共振頻率為6835 MHz，可用作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。銣原子頻標(biāo)以共體積小、功耗低、穩(wěn)定性好等原因得到廣泛引用，特別是用于衛(wèi)星定位導(dǎo)航等領(lǐng)域。銣原子鐘的特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕，需要的功率小。用銣氣泡制成的磁強(qiáng)計(jì)，測(cè)量范圍達(dá)150~800 kT?；阢溤訛V光器的全光開(kāi)關(guān)在許多特殊領(lǐng)域，如非接觸式測(cè)量檢測(cè)、特殊條件下的光通信、全設(shè)備與器件等方面，越來(lái)越受到重視[24]。

鑄鋁合金中加入0.01%~1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的銣，可以改善其力學(xué)性能。熔化銅中加入0.01%~0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的銣，用噴霧法可制得表面積大而性能好的銅粉。很多有機(jī)和無(wú)機(jī)合成中，可以用RbO2代替K2O作助催化劑的組分。文獻(xiàn)[25]中報(bào)道了用銣化合物作為陰極緩沖層材料或電子注入層N型摻雜材料的有機(jī)半導(dǎo)體器件，將銣的化合物形成單一陰極緩沖層或與有機(jī)材料共摻雜制作在有機(jī)半導(dǎo)體器件中有機(jī)層和陰極之間，有效地增強(qiáng)了有機(jī)半導(dǎo)體器件的電子注入和傳輸，進(jìn)而提高有機(jī)半導(dǎo)體器件的各項(xiàng)性能。RbNO3被作為氧化劑用于制備紅外煙火藥劑[26]。Rb2CO3n型摻雜4,7-二苯基-1,10-鄰菲羅啉的電子傳輸層，具有優(yōu)異的電荷注入和傳輸特性[27]，可用于有機(jī)發(fā)光二極管。銣鹽還可用于制藥。下文中將會(huì)對(duì)部分應(yīng)用作詳述。值得一提的是，有些含銣化合物具有多重性質(zhì)，并不局限于一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

表3 部分含銣化合物的晶體學(xué)信息與性能

2.1 能源

由于世界能源日趨緊缺，人們都在尋求新的能最轉(zhuǎn)換方法，以提高效率和節(jié)約然料，減少環(huán)境污染。銣在新的能量轉(zhuǎn)換方式中的應(yīng)用顯示了光明前景，并引起了世界能源界的注目。銣的氫化物和硼化物可作高能固體燃料。美國(guó)近年來(lái)一直在努力開(kāi)發(fā)高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，下大力氣開(kāi)發(fā)研究銣在磁流體發(fā)電、熱離子發(fā)電、離子推進(jìn)技術(shù)、激光發(fā)電及離子云通訊等領(lǐng)域的應(yīng)用。用含銣及其化合物作磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電材料(導(dǎo)電體)，可獲得較高熱效率。磁流體發(fā)電研究最多的是開(kāi)環(huán)磁流體發(fā)電裝置，燃?xì)庵械你滬}在高溫下電離放出電子，通過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生直流電，燃?xì)庠龠M(jìn)入蒸氣發(fā)電系統(tǒng)二次發(fā)電。這種發(fā)電裝置的熱效率高達(dá)70%，是傳統(tǒng)火力發(fā)電的兩倍。

熱離子發(fā)電是利用二極真空管的原理，利用銣等離子的熱離子活性把熱能直接變?yōu)殡娔?，目前主要把這種發(fā)電裝置與反應(yīng)堆配合使用。由于離子化銣能中和電極之間的空間電荷，因此，實(shí)際上提高了發(fā)射極的電子發(fā)射速度，減少了集電極的能量損失等，即增加了換流器的能量輸出。如用銣和銫制作(含銣涂層電極)的熱電換能器，與原子反應(yīng)堆聯(lián)用時(shí)，可在原子反應(yīng)堆的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)熱離子熱核發(fā)電[28]。美國(guó)建造的這種反應(yīng)堆內(nèi)熱離子發(fā)電裝置其功率可達(dá)20~100 kW。RbH2BO4(B=P or As) 化合物可用于燃料電池，因?yàn)檫@種化合物在較高溫度(p)時(shí)會(huì)發(fā)生超離子導(dǎo)體相變。例如，RbH2AsO4，在c=110 K時(shí)會(huì)發(fā)生相變，由高溫順電相(四方晶系，空間群)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏罔F電相(斜方晶系，空間群2)[29]。

2.2 非線性光學(xué)晶體

非線性光學(xué)晶體，在受外部光場(chǎng)、電場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的作用時(shí)，其頻率、相位、振幅等發(fā)生變化，從而引起折射率、光吸收、光散射等變化，具有倍頻效應(yīng)，在激光頻率轉(zhuǎn)換、電光調(diào)制、參量震蕩、光折變信息處理等高科技領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價(jià)值。非線性光學(xué)材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，特別是若干軍事和民用高科技領(lǐng)域中，例如潛艇深水通訊、激光致盲武器、海洋魚群探測(cè)、光盤記錄、彩色激光打印機(jī)、激光投影電視、光計(jì)算和光纖通訊等，都有一系列重要應(yīng)用[30]。

磷酸二氫鉀(KDP)是一種最早受到人們重視的功能晶體，它具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)和較高的激光損傷閾值，而且晶體從近紅外到紫外波段都有很高的透過(guò)率，透光波段為178 nm~1.45 μm，是負(fù)光性單軸晶，其非線性光學(xué)系數(shù)36(1.064 μm)=0.39 pm/V，常常作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)比較其他晶體非線性效應(yīng)的大小，在高功率激光系統(tǒng)受控?zé)岷朔磻?yīng)、核爆模擬等重大技術(shù)上更顯現(xiàn)出它的應(yīng)用前景。雙軸晶體磷酸鈦氧鉀(KTP)也是一種優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體，具有較大的電光系數(shù)和較低的介電常數(shù)，廣泛用于腔內(nèi)倍頻銣離子的附近的紅外激光。作為與KDP和KTP的同晶系晶體，采用銣取代鉀的RbH2PO4(RDP)和RbTiOPO4(RTP)也被用于光電晶體，研究表明RTP的電導(dǎo)率比KTP小2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，半波電壓低于KDP，抗光傷性能與KTP同級(jí)，具有電光器件所要求的各項(xiàng)優(yōu)秀性能[31]。砷酸鈦氧銣(RTA)也具有低的電導(dǎo)率(比KTP小兩個(gè)數(shù)量級(jí))、高的壓電常數(shù)和低的介質(zhì)損耗，是優(yōu)良的光電材 料[32]。

硼酸鹽晶體均具有寬的透過(guò)波段、高的損傷閾值、穩(wěn)定的物理化學(xué)性能、適中的雙折射率等特點(diǎn)，被廣泛開(kāi)發(fā)為非線性光學(xué)晶體，常新安等對(duì)比了12種硼酸鹽晶體的光學(xué)性能，其中硼酸銣鋰的光學(xué)性能優(yōu)于其他硼酸鹽晶體[33]。目前，KBe2BO3F2(KBBF)是唯一能實(shí)際輸出深紫外激光的非線性光學(xué)晶體，但是，KBBF含劇毒鈹元素且其晶體層狀生長(zhǎng)特嚴(yán)重，因此，急需探索新型深紫外非線性光學(xué)晶體材料。SANGEN等[34]利用Al3+取代有毒的 Be2+，設(shè)計(jì)合成了一種新型無(wú)鈹深紫外非線性光學(xué)材料Rb3Al3B3O10F (RABF)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，RABF的透過(guò)范圍達(dá)到了深紫外區(qū)；在1064 nm波長(zhǎng)激光照射下，其粉末倍頻效應(yīng)(1.2×KDP)與KBBF的相當(dāng)，并且可以實(shí)現(xiàn)相位匹配。同時(shí)，RABF中的層間作用力比KBBF的提高了約一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而使得RABF晶體極大地克服了KBBF的層狀生長(zhǎng)特性。另?yè)?jù)報(bào)道，美國(guó)海軍研究所把銣用于超亮光脈沖傳播和空間孤子形成技術(shù)，激光通過(guò)銣蒸氣時(shí)發(fā)生共振，形成一種非線性光量子通道，光子與銣蒸氣相互作用，形成超亮度脈沖傳播光束，這個(gè)發(fā)現(xiàn)引起了諾貝爾基金會(huì)的關(guān)注。表4所列為部分含銣非線性光學(xué)晶體的晶體學(xué)信息[35?47]。

2.3 催化

銣鹽可通過(guò)摻雜或添加到現(xiàn)有催化劑中作為助催化劑以提高現(xiàn)有催化劑的催化活性和效率。銫釩催化劑被廣泛應(yīng)用于硫酸行業(yè)，陳振興等[48]用某廠含堿金屬鹽的冶金廢液制備出銫?銣?釩系低溫硫酸催化劑，具有較高的低溫催化活性。ZAMORA等[49]對(duì)比研究了鋰摻雜和銣摻雜的二氧化鈦催化劑對(duì)丙酮縮合反應(yīng)的催化效果，結(jié)果表明銣摻雜的催化劑的催化效果明顯高于鋰摻雜和未摻雜的催化效果。KONSOLAKIS等[50]制備了分別添加堿金屬鉀、銣、銫的Pt/-Al2O3催化劑，并對(duì)比研究了對(duì)NO+CO反應(yīng)的催化效果。結(jié)果表明銣顯著提高了Pt/-Al2O3的催化活性和對(duì)N2的選擇性。350 ℃時(shí)，未添加堿金屬的催化劑對(duì)N2的轉(zhuǎn)化率小于30%，對(duì)氮?dú)獾倪x擇性也很低(＜40%)，而同等條件下，添加了銣的催化劑對(duì)2種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都可達(dá)到100%，對(duì)N2的選擇性也可達(dá)到100%。而鉀和銫對(duì)催化劑的改進(jìn)效果都不如銣。AMANO 等[51]通過(guò)添加銣來(lái)改善V2O5/SiO2催化劑的光催化效果。研究了通過(guò)該催化劑光氧化丙烯合成環(huán)氧丙烷。結(jié)果表明：當(dāng)添加Rb/V(摩爾比)大于1.0時(shí)，可以顯著提高該催化劑的光催化活性和環(huán)氧丙烷的生成 率。HAIDER等[52]分別用銣和銫摻雜鎢硅酸((H4(SiW12O40)-H2O))催化劑，催化丙三醇脫水生成丙烯醛的化學(xué)過(guò)程。無(wú)支撐體的銣和銫摻雜的催化劑對(duì)丙烯醛都表現(xiàn)出了很好的選擇性(94%~96%)。然后這種材料并不穩(wěn)定，即使用氧化鋁作為支撐體，穩(wěn)定性也不好，因此，穩(wěn)定性還有待提高。LARICHEV等[53]制備了添加銣和銫的Ru/C催化劑，并研究了對(duì)用H2和N2合成氨氣的催化效果。結(jié)果顯示銣和銫都可以提高對(duì)氨氣合成的催化活性。對(duì)材料的表征結(jié)果顯示，銫與催化載體C發(fā)生了反應(yīng)，生成了碳化銫，而銣不與C反應(yīng)，Ru-Rb+/C樣品的穩(wěn)定性要高于Ru-Cs+/C的。銣比銫更有利于阻止金屬顆粒的團(tuán)聚。RbH被用來(lái)提高2LiNH2/MgH2儲(chǔ)氫體系對(duì)氫氣的去吸附性 能[54?55]，并與KH 和CsH進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，3種添加劑在降低反應(yīng)溫度、減少活化能和增加去吸附率的效果大小依次為RbH、KH、CsH、未催化，RbH被證明是該體系目前最好的催化添加劑。

表4 文獻(xiàn)報(bào)道的各種含銣非線性光學(xué)晶體的晶體學(xué)信息[35?47]

2.4 醫(yī)藥

銣鹽對(duì)各種器官的作用的研究始于19世紀(jì)。Rb+(149 pm)和K+(133 pm)具有相似的離子半徑，功能上也類似，它也是主要的細(xì)胞內(nèi)離子，由含Mg2+的腺苷三磷酸酶Na+/K+刺激通過(guò)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)，并使用K+的通道作為出口。銣與鉀離子也具有類似的藥動(dòng)力學(xué)特征，以相同的機(jī)理吸收，通過(guò)腎和泌尿系統(tǒng)排出體外。銣具有非常低的毒性，只有當(dāng)它取代了生物體中存在的40%以上的K+時(shí)，才會(huì)引起嚴(yán)重的癥狀，諸如驚厥和死亡。銣的耐受能力很高，作為抗抑郁藥用于臨床已有幾十年時(shí)間。氯化銣可用作抗狂躁劑和心境穩(wěn)定劑的藥物[56]。銣在1888年以溴化物形式作為抗癲癇藥物用于臨床，并制成碘化物用于治療梅毒。RbI被用作代替KI治療因缺碘引起的甲狀腺腫大、砷中毒后的抗休克藥和眼藥水成分。銣的同位素還被用于醫(yī)療診斷，82Rb激發(fā)的正電子會(huì)和人體組織的電子碰撞并衰退，導(dǎo)致形成了在相反方向移動(dòng)的兩個(gè)光子，這就形成了其應(yīng)用于環(huán)正電子斷層掃描(PET)診斷的理論基礎(chǔ)。82Rb PET 成像除了常規(guī)的二維冠狀動(dòng)脈X射線造影，還可以定量功能性評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈疾病的位置和程度，查出循環(huán)缺陷(90%的特異度和靈敏性)[2]。

2.5 焊料

鉛錫焊料中的鉛易溶于含氧的水中，污染水源，破壞環(huán)境，對(duì)人體具有很大的毒性，因此需要無(wú)鉛焊料。目前能查閱到的添加銣的無(wú)鉛焊料的文獻(xiàn)主要為發(fā)明專利。專利[57]中報(bào)道了一種含鈰銣鋅的無(wú)鉛焊料及其制備方法，該無(wú)鉛焊料含有鈰0.2%~0.5%、銣0.05%~0.1%、鋅5%~10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，余量為錫。該無(wú)鉛焊料既能避免鉛的危害，又具有良好焊接性能和電氣力學(xué)性能。添加少量的銣，可以清除制備過(guò)程中侵入錫液中的空氣，進(jìn)一步提高了無(wú)鉛焊料的焊接性能和電氣力學(xué)性能。專利[58]中報(bào)道一種含氧化鎵的銫銣釬劑，含有0.12~0.5 mol的氟化銣(RbF)，在Cs-AlF2釬劑中添加RbF，可以顯著提高釬料的鋪展面積。專利[59]中也報(bào)道一種新型銣銫釬劑，它的組分構(gòu)成按摩爾數(shù)(以一摩爾計(jì))配比是：0.12~0.5 mol的氟化銣(RbF)，0.12~0.5 mol的氟化銫(CsF)，0.001~0.2摩爾的氧化鋁(Al2O3)，0.001~0.02 mol的氟化鋰(LiF)，0.0001~0.02 mol的氧化鎵(Ga2O3)，余量為氟化鋁(AlF3)。銫銣釬劑能同時(shí)滿足“鋁?銅”、“鋁?鋼”以及“鋁?鋁”釬焊要求且具有高活性。

2.6 特種玻璃

氧化銣可用以調(diào)整光學(xué)玻璃的密度和折射率，并可用來(lái)生產(chǎn)光敏玻璃、光色玻璃。硝酸銣還可用作化學(xué)鋼化玻璃的熔劑，以提高玻璃的抗彎強(qiáng)度。碳酸銣添加到玻璃中可以大大降低玻璃的導(dǎo)電性能，提高其使用的穩(wěn)定性和安全性，這種玻璃可被用于夜視通訊和光纖通訊[28]。文獻(xiàn)[60]中報(bào)道的含有RbO的硅酸鋰玻璃或玻璃陶瓷，具有可調(diào)節(jié)的線性熱膨脹系數(shù)(9.6×10?6~12.8×10?6K?1)、高強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度180~300 MPa)和斷裂韌性(2.3 MPa?m0.5)，可用于涂覆氧化物陶瓷、金屬或合金，特別是牙科修復(fù)體，如齒橋、飾面、基牙、牙冠或牙面。專利[61]中報(bào)道一種銫銣鉀防火玻璃，銣銫鹽為硝酸銣和硝酸銫，該玻璃防火性能優(yōu)良，在耐火試驗(yàn)中的失效不是熱炸裂破壞，而是最后軟化塌陷造成的，耐火時(shí)間達(dá)120 min。

2.7 鐵磁材料

磁性雙氧分子可被用作模型系統(tǒng)的模塊來(lái)研究未配對(duì)p電子的自旋極化，其科學(xué)潛力被石墨烯中的自旋極化通道現(xiàn)象所證實(shí)。RIYADI等[62]通過(guò)在RbO2中引入氧缺陷而誘導(dǎo)了新型的鐵磁相互作用。與RbO2相比，RbO1.72中的陰離子空位提供了更大的結(jié)構(gòu)靈活性，促進(jìn)了由 Jahn-Teller效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的陰離子方向的有序?無(wú)序轉(zhuǎn)變(約230 K)，低于該溫度時(shí)它們的陰離子晶軸變得局限于一個(gè)平面。低于50 K時(shí)，這種重組會(huì)引起短程鐵磁有序。低于20 K 時(shí)開(kāi)始形成一種鐵磁團(tuán)簇玻璃態(tài)，嵌在反鐵磁性的基體中，此基體在約5 K時(shí)變得有序。DUAN等[63]的研究證明一定含量的銣摻雜的沸石(K1.2Rb10.8Al12Si12O48)具有鐵磁性。鐵氰化錳銣?zhǔn)且环N聚合物，具有電荷轉(zhuǎn)移相變和鐵磁相變，受到了人們關(guān)注。OHKOSHI等[64]觀察到了鐵氰化錳銣中同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性。RbFeCl3具有一維鐵磁性，此特性來(lái)源于其六方晶體結(jié)構(gòu)(空間群D46h)，最近鄰的Fe2+離子沿著平行于晶軸的鏈分布。Fe2+跨鏈耦合是鐵磁性的，傾向于沿著垂直于晶軸的方向分布。而較弱的鏈間耦合是反鐵磁性的，當(dāng)N=2.55 K時(shí)引起三維有序。溫度在N以上時(shí)，鏈間耦合變成了許多一維鐵磁鏈的微小擾動(dòng)[65]。另外，Rb2CrCl4[66?67]、Rb2Cr8O16[68]、RbN[69]也具有鐵磁性。

3 展望

由于銣元素在地殼中的含量高達(dá)銫元素的上千倍，使得銣產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用較銫產(chǎn)品更有資源優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)銣的研究工作，主要集中在銣的提取工藝上，而忽視了銣的應(yīng)用。這直接阻礙了我國(guó)銣工業(yè)的發(fā)展，使我國(guó)豐富的銣銫資源不能得到很好地利用。因此，我國(guó)銣工業(yè)的生命力在于銣應(yīng)用的開(kāi)拓和發(fā)展。首先，應(yīng)把開(kāi)拓銣應(yīng)用的重點(diǎn)放在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域上，例如銣在催化劑方面的應(yīng)用，努力改進(jìn)原有銣催化劑的性能，提高催化效力，增加應(yīng)用范圍，開(kāi)發(fā)新的銣催化劑，使其在新的合成反應(yīng)中得到應(yīng)用。其次，要大力發(fā)展其他含銣功能材料，如光電材料、氣敏材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、特種玻璃和磁性材料等。此外，還要探索銣在合金中的應(yīng)用?？傊?，通過(guò)發(fā)展新型含銣高技術(shù)新材料能夠顯著提升銣的產(chǎn)品附加值和技術(shù)水平。

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Properties and research progress of rubidium and its compounds

TAN Yan-ni, LIU Yong

(State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South Un iversity, Changsha 410083, China)

Rubidium (Rb) is an active alkali metal. Due to the nature of rubidium and the high cost, the preparation and applications of rubidium and its compounds have been greatly restricted in the past. Along with the progress of rubidium mining and extraction technology in China, the development and utilization of rubidium resources get more and more attention. The basic physical properties and crystallographic parameters of rubidium, rubidium binary alloy and rubidium compounds were summarized. In addition, the latest research and applications of rubidium materials were reviewed in detail, including the applications in energy, nonlinear optical crystals, catalysis, medicine, solder, special glass and ferromagnetic materials. The prospect for the future development of rubidium was also discussed.

rubidium; crystal structure; nonlinear optical crystal; catalyst; medicine

(編輯 王 超)

Project(51504295) supported by the National Natural Science Foundation of China Youth Fund; Project supported by Autonomous Project of the State Key Laboratory of Powder Metallurgy of Central South University, China

2016-01-13; Accepted date:2016-06-02

LIU Yong; Tel: +86-731-88836939; E-mail: yonliu@csu.edu.cn

1004-0609(2017)-02-272-10

O614.114；TG146.264

A

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目(51504295)；中南大學(xué)粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題

2016-01-13；

2016-06-02

劉 詠，教授，博士；電話：0731-88836939；E-mail: yonliu@csu.edu.cn