综合评述

  • 近红外发光稀土配合物及杂化材料研究进展

    仇衍楠;孙丽宁;刘涛;刘政;施利毅;颜蔚;

    稀土因其特殊的物理和化学性质,在信息技术、能源技术、生物技术等高科技领域及国防建设等方面都起着非常重要的作用,中国作为稀土大国,十分重视对稀土材料的研究和开发。稀土离子近红外发光(750~1700 nm)在激光和光纤通讯、医学诊断、免疫分析等热门领域的潜在应用,受到了科研人员的极大关注。稀土离子本身发光极弱,通过分子内传能有机配体可以敏化稀土离子发光,但稀土配合物常受外界干扰,其稳定性较差,若将其与凝胶、介孔材料、离子液体等无机基质复合,得到具有良好光、热稳定性和化学稳定性的有机/无机杂化材料。总结了近些年来近红外发光稀土配合物及近红外发光稀土杂化材料的研究进展,并对其发展前景进行了展望。

    2012年02期 v.30;No.136 129-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 786K]
  • 稀土硫化物的合成及应用研究进展

    高萍;王进贤;董相廷;刘桂霞;

    稀土硫化物作为环保颜料和热电材料被广泛研究和应用,已成为材料科学领域的研究热点之一。目前主要可通过直接合成法、微波法、还原法这三种方法来合成稀土硫化物。总结了稀土硫化物制备方法的研究进展,讨论了其优缺点。同时讨论了一些稀土硫化物的热电性质和作为颜料的应用。结合本课题组在稀土硫化物方面的研究工作,对稀土硫化物的制备方法和应用的发展方向进行了展望。

    2012年02期 v.30;No.136 146-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1108K]

稀土化学与湿法冶金

  • 新的稀土Eu,Tb(Ⅲ)β-二酮三元配合物的合成与光谱性质

    程果;魏长平;任晓明;王贺;

    采用Claisen缩合反应合成了一种β-二酮1-(4-氨基苯)-3-苯基丙烷-1,3-二酮(L:C15H13NO2),以元素分析和1H NMR谱确定了其组成,核磁和红外分析结果表明L主要以烯醇式存在。以L为第一配体,分别以邻菲罗啉(phen),2,2'-联吡啶(bipy)为第二配体,合成了新的稀土Eu,Tb(Ⅲ)三元配合物。通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、磷光光谱和荧光光谱对合成的配合物进行了表征。荧光光谱表明:稀土铽配合物的发光性能优于稀土铕配合物,进一步研究表明配体L与Tb3+间能级差较匹配,分子内传能效率高;phen对配合物的荧光敏化效果优于bipy,表明第二配体的刚性和共轭性越大,配合物的发光性能越好。

    2012年02期 v.30;No.136 157-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
  • 含不同价态的多组份体系萃取平衡算法研究

    吴声;廖春生;严纯华;

    基于萃取平衡计算的计算机模拟是研究稀土分离工艺的重要手段,在实践中获得了成功应用。在实际稀土萃取分离过程中,除三价稀土离子外还存在着不同价态的其他离子,如Na+,Ca2+,Mg2+,Eu2+,Fe3+,Al3+,Ce4+,Th4+等。研究不同价态离子共存条件下的萃取平衡计算方法,对于研究实际萃取分离体系中非稀土元素及变价稀土元素的行为具有重要意义。本文从酸性萃取剂体系中n价阳离子的萃取平衡关系出发,推导出萃取平衡计算的多元方程组,并将其简化为一元方程后给出了抛物线逼近的数值求解方法。通过对数据实例的计算表明,算法收敛快速稳定,适用于含不同价态多组份体系的萃取平衡计算。

    2012年02期 v.30;No.136 163-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K]

稀土火法与火法冶金

  • 钕对Mg7Zn2Al镁合金显微组织及力学性能的影响

    冯凯;黄晓锋;马颖;郝远;

    采用光学显微镜、XRD、SEM和万能实验机等手段研究了稀土Nd(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg7Zn2Al镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Mg7Zn2Al镁合金中添加Nd后,显微组织中有针状或棒状的Al2Nd和AlNd等稀土相生成,合金中的共晶组织(α-Mg+Mg32(Al,Zn)49+Mg7Zn3)得到了明显细化;但是α-Mg有粗化趋势,呈现发达的树枝状或胞状,共晶相由粗大连续的网状变为细小的块状或颗粒状分布在树枝晶的一次枝晶臂或二次枝晶臂的间隙。随着Nd含量的增加,合金的抗拉强度和延伸率呈逐渐下降趋势,显微组织的粗化是造成合金拉伸性能降低的主要原因,而硬度没有明显的变化。

    2012年02期 v.30;No.136 168-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 685K]
  • 铈及混合稀土对Fe-36Ni低膨胀合金凝固组织的影响

    于彦冲;陈伟庆;郑宏光;

    研究了Ce及混合稀土对Fe-36Ni低膨胀合金凝固组织的影响,结果表明:加Ce或者混合稀土处理后,合金中分别形成了大量高熔点的Ce2O3颗粒和(Ce,La)2O2S复合第二相颗粒,错配度理论计算表明,Ce2O3,Ce2O2S和La2O2S的(0001)面与Fe-36Ni的(100)面分别具有6.21%,5.77%和5.42%的较低错配度,因此Ce2O3和(Ce,La)2O2S可以作为有效的非均质形核核心,使凝固组织的等轴晶比例增加,等轴晶尺寸减小,合金凝固组织得到显著细化。

    2012年02期 v.30;No.136 175-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 446K]
  • Al-Ni-Y三元共晶合金高压凝固组织

    赵鑫;徐瑞;

    利用光学显微镜,扫描电镜,X射线衍射仪对不同压力(2,4,6 GPa)下凝固的Al-1Ni-3Y(%,原子分数)共晶合金组织形貌和相组成进行研究,并且与常压条件下合金凝固组织进行对比。实验结果表明,与常压凝固相比,在超高压力条件下凝固的合金的显微组织形貌发生了很大的改变,但是合金的相组成没有发生变化。常压凝固的合金具有共晶团组织,而高压下凝固的合金具有枝晶状亚共晶组织。高压凝固合金显微组织中出现了大量的初生α-Al相,这表明高压条件下凝固的合金共晶点发生偏移,使得常压共晶成分的合金在高压下变成亚共晶成分合金。同时,共晶组织的形貌发生了很大变化,常压下凝固的合金的组织为Al3Y相与α-Al相形成的菊花状的二元共晶和Al23Ni6Y4相与α-Al相形成的层片状的二元共晶,而高压下这两种共晶组织逐渐转化为离异共晶组织。随着压力的增大,共晶第二相的体积分数减小,α-Al的晶格常数增加。

    2012年02期 v.30;No.136 181-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 625K]

磁学与磁性材料

  • 不同的烧结工艺对Sm-Co2:17型高温磁体性能的影响

    王剑侠;张东涛;黄俊;刘卫强;岳明;张久兴;

    采用中频感应熔炼法制备了Sm(Co0.79Fe0.09Cu0.085Zr0.032)7.95合金,采用传统烧结工艺,在1200~1240℃烧结1 h,1165~1190℃固溶处理3 h,快速风冷淬火后在840℃保温12 h,以0.4℃.min-1的冷速冷却至420℃,保温10 h,最后随炉冷却。磁体经过加工后,采用不同的磁性测试手段对磁体进行测试。结果表明,磁体的剩磁随烧结温度的升高而增大,矫顽力最好的工艺为1230℃烧结1 h,然后在1180℃固溶3 h。将此工艺制备的磁体采用中国计量科学院NIM-500C超高温永磁测量仪测试,磁体在773 K时的最大磁能积为10.94 MGOe,高于已经报道的同Z值的2∶17型永磁体。磁体的磁滞回线通过振动样品磁强计(VSM)测得,室温下Br=10.5 kGs,Hcj=30.21 kOe,(BH)max=25.60MGOe;773 K时磁体Br=7.45 kGs,Hcj=6.02 kOe,(BH)max=9.85 MGOe。剩磁温度系数α=-0.0624%.℃-1,矫顽力温度系数β=-0.169%.℃-1。

    2012年02期 v.30;No.136 186-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 704K]

稀土催化

  • 粘土孔结构及添加铈对于催化剂上苯吸附-脱附-催化氧化性能的影响

    左树锋;周仁贤;齐陈泽;

    采用3种不同孔结构的粘土材料,即Na型-蒙脱土(Na-mmt)、Al柱撑粘土(Al-PILC)和AlCe复合柱撑粘土(AlCe-PILC),以上述材料为载体,负载Mn和MnCe作为易挥发有机物(VOC)苯的氧化催化剂。利用N2吸附、程序升温还原(TPR)和程序升温表面反应(TPSR)等手段对催化剂的织构-结构、氧化-还原和吸附-脱附等性能进行了表征和分析。结果表明对于具有高比表面积和大孔径的改性粘土材料,添加适量的Ce有利于催化剂对低浓度苯的吸附,吸附量显著增加、脱附温度提高,上述条件都有利于对低浓度苯的深度氧化。同时,这一研究结果对改善"吸附-催化"一体化的低温吸附、高温脱附及氧化性能有极其重要的意义。

    2012年02期 v.30;No.136 192-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 609K]
  • 反相微乳法制备Ni/CeO_2纳米复合催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢

    黄思富;谌伟庆;马洪波;石秋杰;

    采用W/O反相微乳法制备了Ni/CeO2纳米复合催化剂,对比了加热和真空冷冻两种不同干燥方法处理的催化剂以及传统浸渍法制备的催化剂上乙醇水蒸气重整反应性能。由X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(TPR)和程序升温脱附(TPD)等技术对催化剂进行了表征。实验结果表明,采用反相微乳法制备的Ni/CeO2纳米复合催化剂显示了良好的催化活性和选择性;其中采用真空冷冻干燥处理的催化剂表现出最好的活性,H2产率最高达到42%,CO选择性低至0.35%,并且具有较好的稳定性和抗积炭能力,优于传统浸渍法制备的催化剂。

    2012年02期 v.30;No.136 199-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
  • 介孔Ce-MCM-48的合成及其可见光催化性能研究

    郝仕油;张静;孙烁榕;上官丹丹;

    分别利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正硅酸乙酯(TEOS)为模板剂和硅源,合成了高度有序的MCM-48材料。通过浸渍法制备了Ce含量不同的MCM-48(Ce-MCM-48s)材料。采用TG-DTA、小角XRD、N2吸-脱附、FT-IR、TEM、XPS和UV-vis等对Ce-MCM-48s进行了表征。XRD、N2吸-脱附和TEM证明Ce-MCM-48s具有与MCM-48相似的三维螺旋立体结构;FT-IR和XPS表明MCM-48孔道及其表面已被Ce氧化物所覆盖。可见光催化降解罗丹明B的实验证明,10%Ce-MCM-48的催化降解效率好于纯CeO2,商用TiO2(P125),5%Ce-MCM-48和15%Ce-MCM-48的。

    2012年02期 v.30;No.136 208-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]

稀土发光

  • 一种上转换白光荧光粉的制备与发光性能研究

    张树全;王华;李洁;周禾丰;许并社;

    采用高温固相法制备了上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+。通过XRD物相分析可知:上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+是由三方AlF3相和正交YbF3相组成;利用发射光谱研究了该荧光粉的上转换发光性能,并且分析了当固定Er3+离子掺杂浓度时,Tm3+离子掺杂浓度对上转换白光荧光粉AlF3-YbF3:Er3+/Tm3+色度的影响,进而提出其上转换能量传递机制。结果表明:在980 nm激光激发下,波长为410 nm的紫光峰、550 nm的绿光峰和660 nm的红光峰分别对应于荧光粉中Er3+离子的2H9/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级的跃迁,而波长为360 nm的紫外光峰、450 nm的蓝光峰、700 nm的红光峰,分别对应于荧光粉中Tm3+离子的1D2→3H6,1G4→3H6和1G4→3F4能级的跃迁,Er3+离子发出的光与Tm3+离子发出的光最终混合成色坐标为x=0.32,y=0.36的白光。此外,通过980 nm半导体激光器和EPM 2000 Dual-channel Joulemeter/Power meter测得该荧光粉最大上转换效率为6.90%。

    2012年02期 v.30;No.136 214-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
  • 绿色荧光粉Ba_(2-x)B_2O_5:xTb~(3+)的制备及发光性能研究

    杨志平;韩月;赵青;宋延春;周东站;

    采用高温固相法合成了Ba2-xB2O5:xTb3+绿色荧光粉。XRD图谱表明合成物质为纯相的Ba2B2O5晶体。该样品在256 nm(4f8→4f75d1)处有最强激发;有4个发射峰,分别位于489 nm(5D4→7F6),545 nm(5D4→7F5),585 nm(5D4→7F4)和622 nm(5D4→7F3);其中在545 nm处有最强发射。随着Tb3+掺杂浓度的不同,激发峰与发射峰的强度先增大后减小,当x=0.7时最佳。研究了电荷补偿剂Na+对发光性能的影响,样品的发射光谱强度随Na+掺杂浓度的增大而增大,当掺杂浓度达到或超过Tb3+浓度后发射光谱强度下降。

    2012年02期 v.30;No.136 220-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K]

稀土新材料

  • La_(1.8)Sr_(0.2)CuO_4/La_(1.9)Sr_(0.1)CuO_4超导双层薄膜的制备及电学输运性能研究

    刘仁娟;张岩;张媛;沈静琴;李培刚;唐为华;

    采用Nd:YAG固体激光器在SrTiO3(STO)衬底上成功制备了具有c轴取向的过掺杂La1.8Sr0.2CuO4和欠掺杂La1.9Sr0.1CuO4超导薄膜。分别对薄膜的晶体结构、电学输运性能进行了研究。通过晶体结构分析表明超导薄膜沿<001>晶向生长,沉积后的薄膜超导转变温度(TC)随着薄膜厚度(20~200 nm)的增加而逐渐升高,显示薄膜由二维特征向三维特征过渡。在双层薄膜La1.8Sr0.2CuO4/La1.9Sr0.1CuO4结构中,其电学输运性能和所加电场的方向有很大关联,反映出电场的方向影响了超导薄膜中空穴载流子的扩散,进而影响了薄膜的超导转变温度和电学输运性能。

    2012年02期 v.30;No.136 224-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 793K]

稀土应用

  • 中温固体氧化物燃料电池复合阴极Pr_(0.6-z)Sr_(0.4)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)-SDC性能研究

    张玢;安雷;赵文广;安胜利;

    采用改进的溶胶-凝胶法合成固体氧化物燃料电池阴极系粉体Pr0.6-zSr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ(PSCF)(z=0,0.02,0.05,0.1)。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其相结构与形貌进行了分析,结果表明:900℃以上焙烧后的阴极粉体Pr0.6-zSr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ(z=0,0.02,0.05,0.1)为单一的钙钛矿结构。1000℃烧结的样品内粒子分布比较均匀,且颗粒内部存在一定程度的空隙,并与电解质附着情况良好。用直流四电极法测试阴极体系样品在400~750℃的电导率,发现各试样混合离子电子电导率均高于786 S.cm-1,能够满足固体氧化物燃料电池对阴极电导率的要求。用交流阻抗法测定PSCF-Ce0.8Sm0.2O1.9体系样品的阻抗谱,得到1000℃烧结的阴极体系对称电池在测试温度为750℃z=0,z=0.02,z=0.05时的极化电阻分别为0.041,0.040,0.034Ω.cm-2。

    2012年02期 v.30;No.136 230-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 738K]
  • 外源稀土Ce~(3+)对紫背浮萍光合作用和水体富营养化的影响

    张贝克;余江;廖洋;宋雪梅;高旭;

    随着稀土的大量开采、冶炼和应用,导致稀土元素正逐渐由岩石圈向水圈和生物圈转移,由此对水环境很可能造成类同重金属的环境负面效应。基于适量稀土对植物生长的促进作用,以四川境内较为常见且易引起水体富营养化的紫背浮萍为研究对象,运用室内受控实验,观测不同浓度稀土Ce3+对紫背浮萍光合作用的影响,并对紫背浮萍鲜重以及培养液进行了15 d的监测。结果表明较低浓度Ce3+(0.30,0.60 mg.L-1)能提高紫背浮萍叶绿素a的含量和碳酸酐酶活性,促进植物的光合作用,其鲜重均高于空白样(P<0.05),并随着时间推移,培养液中DO含量逐渐下降,COD含量则显示出上升趋势;而较高浓度Ce3+(1.50,3.00 mg.L-1)条件下,紫背浮萍叶绿素a和碳酸酐酶活性明显降低,鲜重低于空白样,光合作用下降,植物生长受到抑制。研究结果可知,水域中适量浓度Ce3+(0~0.60 mg.L-1)可提高水生植物光合作用,加快新陈代谢,进而使水质恶化,促进水体富营养化的发生。

    2012年02期 v.30;No.136 236-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K]

稀土地矿

  • 吉林夹皮沟金矿带的稀土元素地球化学研究

    黄志新;袁万明;刘向伟;

    为了解吉林夹皮沟金矿带的成矿期次,利用稀土元素的示踪性,对夹皮沟金矿带含矿石英脉、花岗岩及变质地层斜长角闪岩等21个样品进行稀土元素含量测定。测定结果表明,石英脉ΣREE=19.12×10-6~147.57×10-6,δEu=0.61~1.22,平均值0.89,具弱的负Eu异常;太古代花岗岩ΣREE=121.40×10-6~157.32×10-6,δEu=0.87~1.09;中生代花岗岩ΣREE=69.78×10-6~90.95×10-6,δEu=0.94~1.02,LREE/HREE比值分别为11.51~14.12和14.16~16.73,后者轻重稀土分馏程度略高于前者;变质围岩ΣREE=22.40×10-6~275.86×10-6,δEu=0.75~5.79,平均值2.30,具明显的正Eu异常。三者都具有轻稀土富集的平滑稀土配分模型。结合其区域地质背景、流体包裹体和稀土元素特征,得出夹皮沟金矿存在两期成矿作用,分别对应于太古代成矿花岗岩岩浆作用及中生代燕山期花岗岩岩浆作用。太古代首次富集成矿,中生代燕山期叠加成矿并扩大成矿规模,成矿时代分别为2475~2469 Ma和170~160 Ma;结合稀土特征研究及包裹体研究,成矿流体以岩浆热液流体为主,遭受轻微地层变质热液混染,中生代成矿流体混染作用更强烈。

    2012年02期 v.30;No.136 243-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
  • 包头磁尾矿稀土浸出和制备冰晶石的研究

    李勇;林楠;何金桂;薛向欣;黄小卫;

    包头白云鄂博矿床产生大量磁尾矿,会产生很大的环境问题。采用纯碱焙烧法对其进行了稀土浸出实验和氟的资源化利用研究。实验结果表明,包头磁尾矿与纯碱混合物于700℃焙烧1.0 h,经稀盐酸洗涤后,以3.0 mol.L-1稀硫酸于65℃下浸出4.0 h,氟的洗脱和稀土浸出效果较好,其中稀土浸出率为97.97%,氟浸出率为99.54%,氟洗脱率为77.32%。以该条件下产生的含氟废水为原料,于90℃下制备了冰晶石,溶液中氟回收率为85.63%,并推算出磁尾矿中氟的总利用率为66.21%。该法使磁尾矿由废弃物变为二次资源成为可能。

    2012年02期 v.30;No.136 251-256页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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