综合评述

  • 稀土上转换发光材料/量子点复合材料的研究进展

    任博纶;姚晓婷;许晓凯;魏浩鹏;刘应亮;庄健乐;

    稀土上转换发光材料是一种采用近红外光连续激发的光致发光材料,具有稳定性好、发射带窄、穿透性强、毒性低等显著特点,已成为当前很多领域乃至交叉学科的研究热点。近年来,随着对上转换发光材料研究的不断深入,为了优化上转换发光材料的性能及利用其特性开拓新的应用领域,国内外研究者已逐渐将研究重点从单一材料转向复合材料。结合本课题组在稀土上转换发光材料/量子点复合材料的研究工作,本文综述了近年来上转换发光材料与量子点复合材料的研究进展及应用,并对未来发展前景和面临挑战进行了展望。

    2021年06期 v.39;No.194 827-839页 [查看摘要][在线阅读][下载 1031K]
  • 基于Scopus和Scival稀土光功能材料研究现状和热点分析

    史冬梅;刘龑龙;高彤宇;刘荣辉;

    稀土光功能材料是稀土材料领域重点发展的方向之一。为了全面分析稀土光功能材料领域研究现状及热点,基于Scopus数据库和Scival科研管理分析平台,以"rare earth"为检索词,对2015~2020年7月稀土材料发表的科技文献进行检索,并筛选出稀土光功能材料的相关文章。经统计,稀土光功能材料发文量4001篇,涉及31个相关主题,位居各类稀土材料主题数量和论文数量第一。归纳总结了不同国家地区、发文机构以及作者在稀土光功能材料领域的发文情况;详细分析研究了稀土光功能材料涉及的5个研究方向的研究现状及热点等情况;同时,针对上述统计结果,以提升研究水平和学术影响力为目的对中国稀土光功能材料领域的研究提供发展建议。

    2021年06期 v.39;No.194 840-848页 [查看摘要][在线阅读][下载 803K]
  • Mg-Gd和Mg-Y系高强稀土镁合金腐蚀与防护研究进展

    王飞;王玉凤;高忠玉;徐硕;付彬国;董天顺;李国禄;刘金海;

    Mg-Gd和Mg-Y系高强稀土镁合金具有优异的力学性能和高温性能,广泛应用于航空航天、汽车工业等领域,但如何提高其耐腐蚀性能一直是亟需解决的问题。本文梳理了Mg-Gd和Mg-Y系高强稀土镁合金关于腐蚀行为研究的相关文献,阐明了腐蚀机制,并从材料自身和表面改性两方面提出了提高其耐腐蚀性能的方法。最后通过第一性原理等方面的研究,对未来新型耐蚀Mg-Gd、Mg-Y系合金的设计开发进行了展望。

    2021年06期 v.39;No.194 849-859页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
  • 含锌镁合金的研究现状与应用及其LPSO相对合金性能的影响

    陈籽佚;李全安;陈晓亚;朱宏喜;

    Zn元素添加到镁合金中能提高合金的流动性、力学性能和抗蠕变性能,使得含Zn镁合金成为该领域的研究热点之一。本文系统综述了含Zn镁合金的研究现状,包括Zn元素对镁合金微观组织、拉伸力学性能和耐蚀性影响等研究成果,介绍了含Zn镁合金在变形镁合金和铸造镁合金上的应用情况。在此基础上,进一步概述了含Zn镁合金中的LPSO相提高镁合金性能的作用和机制。最后针对目前含Zn镁合金研究中存在的不足,指出了含Zn镁合金未来的重点研究方向,以期为含Zn镁合金的进一步研究提供一定的参考。

    2021年06期 v.39;No.194 860-870页 [查看摘要][在线阅读][下载 1042K]
  • 稀土元素及其化合物在超硬磨具中的应用

    杨佳乐;尹育航;刘震;孙会冰;刘凯;

    稀土元素具备较为独特的电子结构和成键特性,是良好的表面活性元素。稀土元素及其化合物能够影响金属材料和陶瓷材料的熔点和晶体结构等。本文介绍了稀土元素及其化合物在金属结合剂和陶瓷结合剂超硬磨具中的应用,从结合剂的改性、磨料的涂覆、两者界面性质的改善三个角度论述了稀土元素及其化合物对金属结合剂和陶瓷结合剂磨具各种性能的影响及其在磨具体系中的作用原理,并对稀土元素及其化合物在超硬磨具领域中的应用提出一些展望。

    2021年06期 v.39;No.194 871-880页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]

稀土发光

  • 低温制备Mn~(4+)掺杂Gd_2ZnTiO_6红色荧光粉及其发光性能研究

    潘金泉;吴启运;杨汝军;陈晖;石俊俊;廖臣兴;叶信宇;

    Mn~(4+)掺杂A_2BB'O_6型双钙钛矿红色荧光粉可应用于植物生长照明领域而受到广泛研究,但该类荧光粉的合成温度普遍较高。通过添加一种新的助熔剂LiCl,成功将Gd_2Zn Ti O_6:Mn~(4+)(GZTO:Mn~(4+))的合成温度从1300℃降低至950℃。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、激发/发射光谱(PL,PLE)等分析测试手段对GZTO:Mn~(4+)样品的相结构、微观形貌、荧光性能等特性进行了表征分析。结果表明,助熔剂LiCl添加量为前驱体质量的50%(质量分数)时,在850℃下保温8 h可以生成部分GZTO,而950℃以上则能得到纯相GZTO产物;样品的微观形貌和发光性能可以通过不同LiCl的添加量来进行调控,当固定LiCl添加量为50%时,0.2%(摩尔分数)Mn~(4+)掺杂的样品具有最好的发光性能。

    2021年06期 v.39;No.194 881-889页 [查看摘要][在线阅读][下载 1154K]

稀土催化

  • 氟碳铈精矿矿物学分析及负载锰的NH_3-SCR脱硝性能的研究

    李娜;陈泽东;李华;武文斐;侯丽敏;王晶晶;张凯;

    利用X射线荧光光谱分析仪(XRF)、扫描电镜(SEM)、矿物特征自动定量分析系统(AMICS)对氟碳铈精矿的元素组成,矿物间连生关系以及粒度分布、表面形貌等进行了分析。结果表明:氟碳铈精矿中的矿物组成复杂,矿物粒度呈细小颗粒状,主要以氟碳铈矿和独居石矿相为主,稀土元素(Ce,La,Nd)也主要赋于二者之中。为了研究氟碳铈精矿的NH_3-SCR的脱硝性能,及其作为载体的优势,采用过量浸渍法制备了一系列Mn/氟碳铈精矿催化剂,选用NH_3-SCR催化剂的常用载体Al_2O_3作为对比。通过XRD,BET,NH_3(NO)-TPD,H_2-TPR,活性测试等实验分析手段对所制备的催化剂进行物理化学性质分析。结果表明:Mn/氟碳铈精矿催化剂表现出最佳的脱硝性能,在150℃条件下NO转化率最高可达85%,这主要归因于Mn可以很好的与氟碳铈精矿相互作用,使得MnO_x物种的分散性更好。MnO_x物种多以无定形态分布在氟碳铈精矿表面,通过计算催化剂的晶胞常数可得氟碳铈精矿与Mn的结合效果最佳。Mn(NO_3)_3溶液作为前驱体,为催化剂提供了更多的表面酸性位点。Mn~(n+),Ce~(n+)等离子价态的变化释放了更多氧空位有利于氧迁徙,相比于常规载体Al_2O_3,氟碳铈精矿作为载体除了自身有着较多的酸性位点,其内部的稀土元素(Ce,La,Nd)以及部分过渡金属元素等均可以协同所负载的Mn参与氧化循环的反应,有利于催化活性的提高。

    2021年06期 v.39;No.194 890-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 1092K]

磁学和磁性材料

  • 烧结NdFeB磁体晶界扩散Tb_(70)Cu_(30)合金的热稳定性及微观结构研究

    周头军;潘为茂;刘仁辉;屈鹏鹏;黎绵付;钟震晨;

    采用涂敷的方式,在烧结NdFeB磁体晶界扩散Tb_(70)Cu_(30)合金,研究磁体扩散前后磁性能及微观结构变化,并分析了磁体矫顽力及热稳定性的提升的机制。研究表明,扩散磁体经过810℃×6 h+490℃×3 h工艺处理后性能达到最优,矫顽力从17.37 kOe提升到20.04 kOe,剩磁和最大磁能积基本不下降。扩散磁体的矫顽力温度系数|β|由0.454%·℃~(-1)降为0.442%·℃~(-1),不可逆磁通损失低于原始磁体,表明扩散Tb_(70)Cu_(30)提高了烧结NdFeB磁体的热稳定性。微观结构分析得出,晶界扩散矫顽力提升的机制是形成高各向异性场的(Nd,Tb)_2Fe_(14)B核壳结构和连续分布富钕相,增加去磁耦合作用,使扩散磁体的矫顽力及热稳定性提高。

    2021年06期 v.39;No.194 903-908页 [查看摘要][在线阅读][下载 836K]

稀土新材料

  • 纳米CeO_2的砂磨法制备及热稳定性能研究

    郜建全;贾国兴;宋希文;周芬;谢敏;包金小;安胜利;

    以Ce(NO_3)_3·6H_2O和NH_3·6H_2O为原料,采用沉淀和砂磨结合制备了高比表面CeO_2粉体,采用XRD,TG/DTA,TEM,BET和H_2-TPR等手段对其粉体进行了表征。研究了砂磨转速、砂磨时间、浆料固含量和研磨介质对CeO_2分散性、颗粒尺寸和比表面积的影响,对粉体的还原性和高温稳定性进行了评价。结果表明:制备的纳米CeO_2呈不规则类球形,粒径均小于50 nm;粉体的粒度分布与浆料的固含量密切相关,其他条件相同时,35.8%(质量分数)的浆料固含量所得的粉体比表面积最大;粉体的比表面随砂磨介质尺寸减小而增大,采用0.1 mm研磨介质时,粉体比表面积最高可达52.15 m~2·g~(-1)。粉体在900℃老化5 h后比表面积为16.80 m~2·g~(-1)。

    2021年06期 v.39;No.194 909-915页 [查看摘要][在线阅读][下载 1019K]

稀土化学与湿法冶金

  • 生物炭对离子型稀土矿山尾水中氨氮的吸附特性研究

    沈州;罗仙平;周丹;万臣;谭启海;黄璐;

    针对多级渗滤技术处理离子型稀土矿山水环境氨氮污染的需求,本研究以生物质废弃物稻壳、木屑、花生壳及沼渣为原料,在300和500℃热解制备生物炭材料,考察吸附稀土矿山尾水中氨氮的效果及影响因素。实验结果表明:在500℃下,稻壳和花生壳制备的生物炭吸附氨氮效果最佳,稻壳生物炭(RHBC)最大吸附量为36.76 mg·g~(-1),花生壳生物炭(PHBC)最大吸附量为31.29 mg·g~(-1),两种生物炭对氨氮的吸附符合Langmuir等温吸附(R~2>0.9878),吸附氨氮在75 min内达到平衡。稀土尾水呈酸性,实验结果显示生物炭吸附氨氮效果随着pH降低显著下降,尾水中的Fe~(3+),Al~(3+)存在降低生物炭吸附氨氮的效果。生物炭自身的碱性及其表面带负电的官能团是影响生物炭吸附氨氮能力的关键性质。

    2021年06期 v.39;No.194 916-926页 [查看摘要][在线阅读][下载 1168K]

稀土应用

  • Nd_(0.6-x)Ba_xSr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-30%Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(1.95)复合阴极的性能

    刘润泽;周芬;王青春;郜建全;包金小;宋希文;

    采用溶胶-凝胶法合成了Nd_(0.6-x)Ba_xSr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(NBSCF)阴极粉体和Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(1.95)(GDC)电解质粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、电子能谱仪(XPS)分别对NBSCF的结构及其与GDC的化学相容性、NBSCF表面的化学状态进行表征。用直流四端子法和交流阻抗谱法分别测试了NBSCF的电导率和NBSCF20-30%GDC复合阴极的电化学性能。构建了单电池Ni-GDC|GDC|NBSCF20-30%GDC,并对不同温度下烧结的电池的输出性能进行了测试。结果表明:NBSCF具有正交钙钛矿结构,且与GDC的化学相容性良好。在NBSCF中,Co,Fe主要以+3,+4混合价存在。随着Ba~(2+)含量的增加,NBSCF的电导率因氧空位增多而增大。750℃时,NBSCF20-30%GDC复合阴极的极化电阻最小值为0.11Ω·cm~2。在700℃时,复合阴极经1100℃烧结后的单电池具有较好的微观结构,电池输出功率最大值可达到0.805 W·cm~(-2)。

    2021年06期 v.39;No.194 927-934页 [查看摘要][在线阅读][下载 1036K]
  • 调节剂与稀土物质互作对种子发芽和生根的影响

    陈蔚燕;师进生;李俊良;

    为了探讨稀土与植物生长调节剂互作对作物的影响,以小麦种子为试验材料,利用室内发芽和生根试验分别研究了4种稀土物质和4种植物生长调节剂在不同浓度下互相作用对小麦种子的影响。结果表明:1和5 mg·L~(-1)的Eu(NO_3)_3对小麦种子具有促进发芽的作用,在6,12,24h得到的发芽率均较清水的发芽率高,当Eu(NO_3)_3与赤霉素复配后,在6 h较CK高出20%,12 h较CK高出40%。5 mg·L~(-1)的Eu(NO_3)_3在促进主根长上具有显著的优势。此外5 mg·L~(-1)Er(NO_3)_3对小麦的主根长、侧根长、茎高均具有较高的作用,促进作用最明显。

    2021年06期 v.39;No.194 935-941页 [查看摘要][在线阅读][下载 867K]

稀土资源综合利用

  • MgO对包头选铁尾矿磁化焙烧和稀土分解的影响

    宋世哲;周延;薛向欣;杨合;

    为对包头选铁尾矿中的铁和稀土进行回收利用,以MgO为添加剂进行了磁化焙烧实验研究,考察了焙烧温度、MgO添加量、焙烧时间对稀土分解率和磁化率的影响。结果表明:在焙烧温度为750℃,MgO添加量为10%,工业煤粉添加量为0.67%,焙烧时间为120 min的实验条件下,稀土分解率达到98.68%,磁化率为3.04。采用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)等检测手段,对MgO焙烧过程中的物相变化和反应进行了分析,分析表明,MgO促进了氟碳铈矿和独居石的分解,分解反应分别发生在390~551℃和551~756℃温度区间内,分解产物为混合稀土氧化物;MgO会与Fe_2O_3反应生成含镁铁磁性物质(Mg_(1-x),Fe_x)O·Fe_2O_3,有利于铁的磁选回收。

    2021年06期 v.39;No.194 942-950页 [查看摘要][在线阅读][下载 1340K]

稀土地矿

  • 非降雨条件下风化壳淋积型稀土矿体稳定性分析及浸取剂筛选

    颜肃;刘德峰;张臻悦;池汝安;席银龙;

    为了研究原地浸矿中影响风化壳淋积型稀土矿边坡稳定性的主要因素和筛选浸取剂,通过正交实验、剪切实验、数值模拟和价值工程理论相结合的方法,对浸矿过程中影响矿山边坡稳定的因素进行敏感性分析,探讨对风化壳稀土矿最有价值的浸取剂。研究结果表明:非降雨条件下风化壳矿体由非饱和向饱和状态转变的过程中,影响边坡稳定性主要因素的敏感程度顺序也由全风化层内摩擦角>注液强度>半风化层内摩擦角转变为全风化层内摩擦角>半风化层内摩擦角>注液强度;当法向应力大于300 kPa时,NH_4Cl,乙酸铵,KCl,乙酸钾四种浸取剂溶液浸矿后的矿样的抗剪强度差异最大;四种浸取剂浸矿后的边坡安全系数大小顺序为:KCl>乙酸钾>乙酸铵>NH_4Cl,结合价值工程理论,发现乙酸铵浸取剂对风化壳稀土矿的贡献价值最高。

    2021年06期 v.39;No.194 951-961页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K]
  • 潘谢矿区地下水稀土元素地球化学特征及控制因素

    汤之铭;姜春露;安士凯;郑刘根;陈永春;

    为揭示煤矿区地下水稀土元素地球化学特征,采集潘谢矿区松散层、太原组灰岩(太灰)和奥陶系灰岩(奥灰)3个含水层共65个水样,进行稀土元素测试,探讨不同含水层稀土元素的含量特征及控制因素。结果表明:研究区地下水整体呈弱碱性,水质类型整体为Cl-Na,Cl·HCO_3-Na型。地下水稀土元素含量总体较低,轻稀土元素亏损,中重稀土元素富集。奥灰水中稀土总量最低,可能与金属氧化物(如铁、锰)吸附或与碳酸岩(如方解石)发生共沉淀有关。3个含水层地下水均表现为明显的Eu正异常,可能与含水介质中富Eu矿物(如长石)的优先化学风化溶解有关。太灰水和奥灰水Ce负异常明显,松散层水Ce负异常较弱,研究区地下水Ce负异常与其继承母岩密切相关。pH对水体中的稀土元素总量的控制与碱度有关,碱度较低时控制作用显著。碳酸根的络合反应、铁的胶体或氧化物与稀土元素的吸附/络合反应是稀土元素分异的重要控制因素。

    2021年06期 v.39;No.194 962-972页 [查看摘要][在线阅读][下载 1002K]