三氯化钕的特性及应用

背景及概述

三氯化钕，也称氯化钕，是钕和氯两种元素组成的化合物，化学式为NdCl3。无水三氯化钕是为淡紫色固体，置于空气中会迅速吸水，变成紫色的水合物NdCl3·6H2O。三氯化钕是通过一种复杂的多级提取工艺从矿物独居石和氟碳铈矿里提炼出来的。这种氯化物有多种重要应用，比如生产金属钕和金属钕基激光和光导纤维的化学中间体，其他应用包括有机合成和分解废水污染物的催化剂、铝及其合金的腐蚀防护剂、有机分子（DNA）荧光标记物。

外观

三氯化钕是一种淡紫色易潮解固体，吸收水蒸汽后变为紫色。生成的水合物像其他钕盐一样，在荧光下呈现不同的颜色，对于氯盐，呈现浅黄色。颜色的变化最可能的成因是Nd3+通过电荷转移跃迁变成Nd2+，Nd3+的橙光吸收带减弱，Nd2+的绿光吸收增强，产生了黄光。

图1 三氯化钕性状图

溶液

三氯化钕在溶液中的结构与溶剂密切相关，在水溶液中，主要成分是[Nd(H2O)8]3+，大部分稀土元素的氯化物和溴化物都有类似情况。甲醇溶液中的主要成分是[NdCl2(CH3OH)6]+，在盐酸溶液中，成分是[NdCl(H2O)7]2+。各种情况下，钕均为八面体配位。

制备

三氯化钕可以从矿物独居石和氟碳铈矿制得。制备过程非常复杂，因为地壳中钕元素的丰度很低，约38mg/kg，并且钕元素很难从镧系元素分离出来。由于矿物中钕元素比其他镧系元素含量高，质量分数高达16%，在镧系元素中居第三位，仅列铈和镧之后，因此制得钕的过程比其他镧系元素来得容易。

应用

三氯化钕本身冷发光性能不强，但是它可以为Nd:YAG激光和掺钕光纤放大器等各种发光材料提供Nd3+离子。Nd-YAG激光器发射波长为1.064微米的红外光，是最常见的固体激光器（即工作物质为固体的激光器）。这些发光材料中用NdCl3而不是金属钕或其氧化物的原因是，加工光纤时化学气相沉积工艺中NdCl3易于沉积，化学气相沉积是光纤生长中广泛使用的工艺[1]。

参考文献

[1]Emil Wolf. Progress in Optics. Elsevier. 1993: 49. ISBN 0-444-81592-9.