综合评述

  • 基于上转换纳米颗粒的光动力疗法研究新进展

    陈尧轩;向治楚;马旭;李乐乐;

    作为一种新型治疗手段,光动力疗法近年来被广泛应用于癌症等疾病的治疗研究。然而,用于激活光敏剂的紫外或可见光具有较低的组织穿透深度,限制了光动力疗法的治疗效果。上转换纳米颗粒可以将组织穿透能力较强的近红外光转换为紫外或可见光,为实现近红外光激活的光动力疗法提供了光转换器,有望解决传统光动力疗法组织穿透深度较浅的问题。本文综述了基于上转换纳米颗粒光动力治疗体系的构建方法,重点讨论近期发展的基于金属-有机框架结构与上转换纳米颗粒相结合的新策略,并对其进行总结和展望。

    2021年03期 v.39;No.191 325-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 5268K]
  • 稀土光功能材料发展现状及趋势

    刘荣辉;刘元红;陈观通;余金秋;高彤宇;田俊行;王恒;

    稀土光功能材料作为照明、显示和信息探测等领域的支撑材料之一,已在室内照明、液晶显示、核医学成像、辐射探测、激光工业和国防安全等领域得到广泛应用。介绍了中国稀土光功能材料的技术和产业发展现状,指出了绿色照明、高品质显示和高敏信息探测等应用新趋势,重点分析了超高色域显示和全光谱健康照明荧光粉、稀土激光和闪烁晶体等稀土光功能材料发展新动态,提出了稀土光功能材料未来发展建议。

    2021年03期 v.39;No.191 338-349页 [查看摘要][在线阅读][下载 1716K]
  • 稀土发光材料理论计算方法研究现状

    孙怀洋;蒋鸿;

    稀土发光材料在激光、照明、显示、辐射探测等众多领域起着至关重要的作用,建立相应的微观理论对于稀土发光材料的进一步发展和应用有着重要的科学意义。然而,由于4f电子复杂的多组态特征和很强的相对论效应,使得对稀土发光性质的理论研究到目前为止主要集中在经验或半经验模型的层面上,不依赖于任何经验信息的第一性原理方法仍然面临很大的挑战。尽管如此,稀土发光材料的第一性原理计算近年来也取得了重要的进展。在波函数方法方面,发展了相对论多电子离散变分和基于嵌入簇模型的多组态从头算方法等适合于镧系掺杂材料的方法;密度泛函理论方法也被越来越多地应用于这类材料的电子结构计算,并发展出了约束占据数、限制性开壳层Kohn-Sham等针对特殊类型激发态的近似计算方法。本文回顾了传统晶体场理论和Dorenbos经验模型对稀土发光微观机制的描述,梳理总结了针对稀土发光性质的第一性原理计算方法的最新发展和应用,并对未来可能的发展方向提出展望。

    2021年03期 v.39;No.191 350-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 724K]
  • 稀土永磁材料及其耦合磁体的化学合成与性能优化

    朱凯;徐俊杰;侯仰龙;高松;

    稀土永磁材料是当今人类社会不可缺少的组成部分,自20世纪60年代问世以来一直在生产和生活中扮演着重要的角色。随着科技的进步和生活水平的提升,人们对工业产品及功能器件等提出了更高的期望,因此对稀土永磁材料的性能也有了更高的要求,包括能量密度、高温性能等。近年来,化学法成为合成稀土永磁材料常见的方法,通过"自下而上"的过程实现对产物形貌、尺寸等方面的精确调控,为制备高性能磁体提供了新的思路。化学合成对产物尺寸的控制在交换耦合磁体方面也有着独特的优势,可以通过精确控制双相耦合磁体中软磁相的尺寸以充分实现交换耦合效应,在提升磁体能量密度方面有着广阔的前景。从化学合成出发,介绍了近年来不同稀土永磁材料制备方面的工作,同时也总结了稀土永磁基耦合磁体在化学制备方面的进展和挑战,对未来化学合成稀土永磁材料的发展做出了分析和展望。

    2021年03期 v.39;No.191 376-390页 [查看摘要][在线阅读][下载 8206K]
  • 稀土单分子磁体研究进展

    李子涵;罗前程;郑彦臻;

    单分子磁体是一类纳米尺度的磁性材料,在高密度信息存储、量子比特和自旋电子器件等方面具有潜在的应用价值而备受关注。由于稀土离子具有大的磁矩和强的磁各向异性,稀土离子在高性能单分子磁体构筑方面有过渡金属离子不可比拟的优势。近年来,以单核和双核稀土单分子磁体为代表的稀土单分子磁体的研究取得了长足的进展,尤其是突破了以液氮沸点温度(77 K)为界限的磁阻塞温度,为室温下的单分子信息存储迈出了坚实的一步。

    2021年03期 v.39;No.191 391-424页 [查看摘要][在线阅读][下载 7922K]
  • 高丰度钇在永磁材料中的应用研究

    闫阿儒;丁广飞;郭帅;郑波;陈仁杰;

    促进高丰度元素在稀土永磁材料中的应用是推动中国稀土资源平衡利用的重要举措,目前针对高丰度La, Ce磁体的研究已经取得一定的进展,而高丰度Y元素在永磁材料中的研究相对不足。获得稳定的物相结构和理想的微观组织结构是发展低成本高性能稀土永磁材料的关键。本课题组的研究表明:通过小原子半径的Y元素取代,能够稳定形成主相的四方结构,同时避免晶界杂相的生产;Y元素较强的主相形成能力能够促进Y取代磁体中天然的核壳组织结构的形成,进一步通过Y/Ce的共同取代,能够实现对高丰度元素在磁体内分布行为的调控;通过设计富稀土含镓的合金成分,在15%Y(原子分数)取代Nd的条件下获得1.72 T的室温矫顽力,同时磁体具有较好的矫顽力热稳定性,与商业的含Dy磁体相当。

    2021年03期 v.39;No.191 425-435页 [查看摘要][在线阅读][下载 6585K]
  • CeO_2纳米酶在生物诊疗中的最新进展

    孙玉环;赵传奇;吴思;魏跃;曲晓刚;

    CeO_2纳米粒子价格低廉、用途广泛,在工业领域已经发展成为一种成熟的工程化纳米材料。近年来,得益于独特的催化性能,纳米CeO_2被发现具有多种酶的活性,包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、氧化酶、过氧化物酶、卤素过氧化物酶和磷酸酶等活性。简述了CeO_2纳米酶的多酶活性,并概括了相应模拟酶活性在生物分析、细菌感染、炎症、癌症和神经退行性疾病等领域的最新研究进展,对CeO_2纳米酶的改良及生物应用的拓展提出了展望。

    2021年03期 v.39;No.191 436-446页 [查看摘要][在线阅读][下载 3341K]
  • 稀土基亚纳米材料

    施雨昂;刘清达;张思敏;王训;

    亚纳米材料是近年来不断发展的新兴材料。一维亚纳米材料具有独特的类高分子性质,可借鉴高分子的表征和成型方法来研究。例如,羟基氧化钆(GdOOH)亚纳米线通过静电纺丝制成的纤维具有不错的力学强度,可以制成大面积的无纺布;通过湿法纺丝制成的薄膜具有双折射性质,掺入量子点后可发出线偏振荧光。在没有外加手性试剂的情况下,GdOOH亚纳米线溶液经过溶剂挥发会形成自组装螺旋体,通过手性转移使得非手性荧光分子发出圆偏振荧光。单个多酸(POM)团簇分子可以被看作是零维亚纳米材料,通过掺入稀土元素和添加合适配体,可以得到POM团簇自组装亚纳米线。调节pH值可以精确调控团簇自组装行为,得到纳米环和三维超组装体,它们具有更佳的H_2O_2电化学检测灵敏度。这些工作揭示了亚纳米线新型功能材料在光学、力学、催化等领域中的巨大潜力。

    2021年03期 v.39;No.191 447-455页 [查看摘要][在线阅读][下载 5463K]
  • 卟吩内酯化学:区域异构效应及其在稀土化学生物学中的应用

    姚宇航;张俊龙;

    卟啉的区域异构效应对其电子结构和生物功能产生重要影响,β位羰基取代的不饱和卟啉衍生物尤为明显。在卟吩内酯化合物中,通过引入二内酯结构和控制内酯基团的取向精准调控卟啉配体的三线态能级,实现了对Yb~(3+)近红外发光、单线态氧敏化、光催化反应和三线态湮灭上转换等三线态能量传递过程的调控。通过芳香性的调控实现了对区域异构效应的放大,实现生物功能化的调控。并且在近期的工作中成功实现了诊(断)(治)疗一体化以及"多合一"光诊疗试剂,展现出极好的生物医学应用前景。本文综述了区域异构效应对卟啉配体的调控及其在稀土化学生物学中的研究进展,展望了其发展的方向和趋势以及在生物医学领域广阔的应用前景。

    2021年03期 v.39;No.191 456-468页 [查看摘要][在线阅读][下载 6384K]
  • 稀土元素萃取分离提纯技术发展现状与展望

    冯宗玉;王猛;赵龙胜;徐旸;张永奇;黄小卫;

    稀土元素的性质极相近,在稀土矿物中一般有15种左右的稀土元素共生,分离提纯难度大,化工材料消耗高。中国稀土工作者根据稀土资源的特点,开发了一系列具有原创性、处于世界领先地位的稀土分离提纯技术,成就了中国稀土生产大国的国际地位。本文梳理了工业上应用的主要稀土萃取分离工艺技术特点、优缺点及适用性,其中,碳酸氢镁皂化萃取分离提纯稀土技术将镁盐废水及CO_2气体循环利用,不但从源头解决了稀土分离过程中氨氮、高盐废水污染难题,而且大幅降低生产成本,适用于P507, P204酸性磷类萃取剂在硫酸体系、盐酸体系中萃取分离稀土元素,具有良好的应用前景。进一步介绍了稀土分离提纯新方法、新技术研究进展;针对高端应用对稀土纯度等要求不断提高,以及环境治理方面面临的严峻压力和挑战,提出了稀土分离提纯领域的重点研究发展方向。

    2021年03期 v.39;No.191 469-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 174K]
  • 稀土与铝:从纠缠不清到相敬如宾

    李艳阳;胡秋雨;李鸿阳;李静;刘艳珠;周雪珍;李东平;李永绣;

    从事离子型稀土开发必然会遇到稀土与铝的分离问题。铝在稀土萃取分离线中的弥散分布和纠缠不清致使稀土分离效率和产品质量降低。为此,需要从环境保护、稀土产品质量和生产成本要求出发,提出经济实用且高效的分离体系或分离流程,让稀土与铝做到相敬如宾。本文针对离子型稀土矿山稀土提取流程和产品质量优化要求,重点讨论了以沉淀和萃取相结合的从稀土浸出液中富集稀土,生产极低铝含量稀土矿产品的新方法,并对后续与稀土分离流程的耦合和创新方案提出了建议。

    2021年03期 v.39;No.191 479-489页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K]
  • 联动萃取分离流程设计理论的建立及其运用

    程福祥;吴声;廖春生;严纯华;

    稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离工艺流程的运行经济性不断提升。尤其是2000年后联动萃取分离工艺的出现,使得稀土萃取分离流程的酸碱消耗水平显著降低。联动萃取工艺在逐步成为中国稀土分离工业基本技术的同时,也极大促进了串级萃取理论的发展。近年,以邻级杂质比概念的提出和分析为基础建立了联动萃取分离流程设计理论,其中推导得到的系列理论公式可用于设计具有理论最小萃取量和最小洗涤量的多组份联动萃取全分离流程,无需通过动态模拟和静态计算即可实现。该理论方法也可用于非联动萃取流程优化工艺参数的计算。另外,理论公式推导和运用的同时也增进了对稀土萃取分离过程物料运行规律的理解。

    2021年03期 v.39;No.191 490-503页 [查看摘要][在线阅读][下载 2508K]

研究论文

  • 类钙钛矿[NH_2CHNH_2][Ln(HCOO)_4](Ln=Gd~Lu和Y)系列:合成、结构、各向异性热膨胀和磁性

    熊俐慧;赵银花;王炳武;蒋尚达;王哲明;高松;

    在常温常压甲醇-水溶液体系中合成了[NH_2CHNH_2][Ln(HCOO)_4](Ln=Gd-Lu和Y)类钙钛矿系列。该系列化合物异质同晶,属于正交手性空间群C222_1。180 K时,晶胞参数为a=0.67091(2)~0.66191(2),b=1.86482(6)~1.82135(7) nm,c=0.85212(3)~0.83779(3) nm,V=1.06611(6)~1.01001(6) nm~3,表现了镧系收缩导致的晶胞从Gd到Lu的缩小。八配位四方反棱柱构型的Ln~(3+)通过anti-anti甲酸根连接,构成简单立方的稀土甲酸骨架,其畸变立方孔穴中容纳了NH_2CHNH_2~+,形成类钙钛矿结构。NH_2CHNH_2~+与稀土甲酸骨架之间N/C-H…O强氢键作用,使该系列化合物具有较高的热稳定性;而强氢键作用、稀土甲酸骨架的低对称性、每式量中更多的甲酸根等因素,使该系列化合物难以发生结构相变。骨架孔穴中的NH_2CHNH_2~+受N/C-H…O氢键的束缚,其热振动主要沿ac的两个对角线方向,造成在升温过程中沿a,c方向的正热膨胀,而沿b方向的负热膨胀。这些化合物均表现为顺磁性,在低温下以Stark能级的退占据为主导;Tb和Tm成员中,Ln~(3+)之间可能存在很弱的铁磁相互作用。

    2021年03期 v.39;No.191 504-513页 [查看摘要][在线阅读][下载 3317K]
  • 含胺基膦酸HEHAMP萃取镱的动力学研究

    李艳玲;杨晓静;廖伍平;

    采用层流型恒界面池研究了(2-乙基已基胺基)甲基膦酸单-2-乙基已基酯(HEHAMP)从HCl介质中萃取镱的动力学。考察了搅拌速率、温度、界面积、水相酸度、萃取剂浓度、氯离子浓度等对萃取速率的影响。结果表明,该体系的萃取反应属扩散控制过程,速率控制步骤的化学反应同时发生在界面和体相。pH值、氯离子浓度、 HEHAMP浓度与萃取速率呈线性关系,表明了金属离子萃取过程为假一级可逆反应,并确定了反应速率方程,界面张力研究表明萃取过程生成了界面活性更高的金属络合物。

    2021年03期 v.39;No.191 514-522页 [查看摘要][在线阅读][下载 1039K]
  • 铸态Mg-Sm-Gd-Zn-Zr合金微观组织与力学性能研究

    秦成;车朝杰;程丽任;邓瑞平;张洪杰;吴芳芳;潘伟建;

    采用光学显微镜、 X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验机研究了铸态Mg-xSm-yGd-Zn-Zr (x=3,y=5;x=4,y=4;x=5,y=3(%,质量分数))合金的微观组织和力学性能。铸态合金中存在面心立方结构的(Mg, Zn)_3(Sm, Gd)相,a=0.726 nm。三种铸态合金的平均晶粒尺寸分别为46.4±3, 37.7±2和49.8±3μm, Mg-4Sm-4Gd-Zn-Zr晶粒细化效果最好,室温力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为133, 198 MPa和9.2%,优于相应状态的WE43商用耐热镁合金,在保持合金性能不变的前提下,降低了合金成本。为稀土镁合金中Sm替代Nd,提供了事实和理论依据。

    2021年03期 v.39;No.191 523-530页 [查看摘要][在线阅读][下载 5945K]
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