综合评述

  • 稀土上转换纳米载体的构建及功能化修饰机制的研究进展

    燕照霞;姜磊;刘涵云;李文静;刘艺炜;华放;

    稀土掺杂的上转换纳米材料可以吸收近红外波长范围的低能量光子而释放出紫外光或可见光波长范围的高能量光子。近年来,由于其独特的光学性能,人们以稀土上转换纳米晶(UCNPs)为基础构建了许多不同的纳米载体,以期能够应用于生物成像、光动力治疗(PDT)、载药系统构建以及生物传感等领域,解决当前癌症诊断和治疗等医学难题。基于UCNPs的纳米载体构建机制种类繁多,根据纳米载体的空间结构及修饰层的位置来归类分析,可将构建机制大体分为三种:UCNPs为核心,修饰层在纳米晶的表面;UCNPs为核,与外壳之间形成中空夹层,修饰层在中空夹层及纳米晶的表面;UCNPs为空心微球的外壳,修饰层在微球的内部及其表面。这三种UCNPs载体构建机制各有利弊。文章将介绍这三种UCNPs载体的构建机制及其相应的表面修饰,总结经过修饰后的功能化纳米载体在不同领域中的应用效果,并对稀土纳米载体构建机制的发展前景进行展望。

    2017年03期 v.35;No.167 301-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 843K]
  • Sm_2Fe_(17)型合金氮化工艺的研究进展

    王书桓;袁亮亮;赵定国;高爱民;宋春燕;李彬;

    具有优异磁性能的Sm_2Fe_(17)N_x材料在制备过程中,氮化工艺是极其重要的环节。对Sm_2Fe_(17)型合金氮化的晶体结构、扩散反应等基本原理进行了总结,分析了氮化压力、时间、温度等因素对氮化工艺的影响,若氮化时间较短则氮化不完全,而氮化时间过长则导致氮分布不均匀等;指出了现有氮化工艺在固态粉末条件下进行渗氮处理时,存在氮化程度不均一、氮化效率低等问题;提出了高压条件下实现液态或固态合金直接氮化制备钐铁氮合金粉体的新展望。

    2017年03期 v.35;No.167 315-321页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]

稀土发光

  • Ho~(3+)和Tm~(3+)共掺铋硅酸盐玻璃发光性能的研究

    邓声玉;厉宇翔;范亚蕾;王德强;

    通过高温熔融法制备了Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺杂的Bi_2O_3-SiO2-AlF_3-BaF_2(BSF)玻璃。分析了基质玻璃Bi_2O_3-SiO_2-AlF_3-BaF_2的声子能量和热稳定性;根据808 nm激光二极管激发下的荧光光谱,得到了Ho_2O_3和Tm_2O_3的最佳掺杂浓度,详细分析了Ho~(3+)和Tm~(3+)之间的能量转移机制;利用Judd-Ofelt理论计算了Ho~(3+)在2μm处的各项光谱参数。结果表明:基质铋硅酸盐玻璃具有声子能量低、共价性强和热稳定性高的性能。Ho~(3+)在铋硅酸盐玻璃中2.0μm处的最大发射截面为σ_e=1.25×10~(-20)cm~2,Ho~(3+):~5I_7能级的理论荧光寿命为4.065 ms,实际测量值为3.447 ms。这些优异的性能表明了Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺的铋硅酸盐玻璃可作为2μm激光候选材料。

    2017年03期 v.35;No.167 329-336页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]

稀土催化

  • 水汽-CO_2环境下Pt/CeZrO_2催化剂的CO氧化性能研究

    陈玲;金祝年;洪庆红;宋宇鹏;罗孟飞;

    采用浸渍法制备了Pt/Ce0.6Zr0.4O_2粉末催化剂,涂覆到蜂窝陶瓷载体表面得到整体式催化剂。考察了Pt含量及焙烧温度对催化剂在水汽-CO_2环境下催化CO氧化性能的影响,并用XRD,TEM和H2-TPR等手段对载体和催化剂进行了表征。结果表明,在空速50000 h-1的反应条件下,当焙烧温度为300℃时,3.0Pt/Ce0.6Zr0.4O_2整体式催化剂的CO氧化活性最高,反应温度200℃时,CO转化率为87%,具有较高的水汽-CO_2环境下的CO氧化活性。通过对2.0Pt/Ce0.6Zr0.4O_2催化剂在无水汽,无CO_2,无水汽-CO_2及水汽-CO_2环境下的对比实验,发现水汽和CO_2对催化剂的活性有明显的抑制作用,水汽的影响比CO_2的影响要更大一些。这说明水汽、CO_2和CO对催化剂存在竞争吸附。结合催化剂的H2-TPR表征结果,发现催化剂的还原能力越高,相对应的CO氧化活性也越高。添加适量的Pt有利于提高催化剂的还原能力,从而提高其活性,但是过量的Pt会使催化剂活性下降。

    2017年03期 v.35;No.167 337-343页 [查看摘要][在线阅读][下载 277K]
  • 多级孔La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Cu_yO_3的软模板法制备、表征及催化活性

    金云龙;王丽;王颖;李星;赵少俊;杨文怡;

    分别在以P123为软模板和无P123的条件下制备8个钙钛矿型催化剂La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)Cu_yO_3(x=0,0.1;y=0,0.2),用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、BET和X射线光电子能谱(XPS)进行了表征,并测试了它们对CO+NO反应的催化活性。结果表明,以P123为软模板制备的催化剂具有更多大孔径段的介孔和小孔径段的大孔,更大的孔容,更多的氧空位,同时表面La的偏析更少,表面Co的含量以及Co~(3+)/Co~(2+)比例更高。因而,催化剂的催化活性明显优于无模板法制备的催化剂,其中对NO转化率的提升尤为显著。Sr对La的适量取代可以促进CO的氧化反应,而Cu掺杂会降低CO和NO的转化率。

    2017年03期 v.35;No.167 344-353页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]

稀土化学与湿法冶金

  • N-亚甲基磷酸化壳寡糖与镧配合物的制备

    许聪;卢瑞;莫宇星;杨华;

    用N-亚甲基磷酸化壳寡糖(NMCP)与La(NO3)3反应,制备了N-亚甲基磷酸化壳寡糖与镧的配合物(NMCP-La)。用红外光谱(IR)、热重分析仪(TG)等分析手段对配合物进行了表征。讨论了溶液的酸碱度、反应时间和物料比对配合物形成的影响。结果表明,当pH为4,物料比为1∶1,反应时间控制为10 min时,产物中镧的含量较高,耗能较小。N-亚甲基磷酸化壳寡糖上的-P-OH参与了与镧的配位,配位数是八。

    2017年03期 v.35;No.167 354-359页 [查看摘要][在线阅读][下载 180K]

稀土金属学与火法冶金

  • Mg-13Gd-2Nd-2Cu合金的显微组织与力学性能

    耿振伟;肖代红;

    通过熔炼铸造及热挤压方法制备了Mg-13Gd-2Nd-2Cu(质量分数)镁合金。通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、维氏硬度、拉伸性能测试等方法,研究了Mg-13Gd-2Nd-2Cu合金的铸态显微组织特征及退火温度对挤压态合金的组织与力学性能影响。结果表明:退火热处理促进了晶界处Mg5(GdNdCu)_1相充分溶入α-Mg基体中。提高退火温度使基体晶粒发生再结晶长大,改变了Mg5(GdNdCu)_1相的形态和分布。当退火温度超过500℃时,晶粒粗化并部分发生过烧现象。提高退火温度,会使挤压态合金的屈服强度有所降低。

    2017年03期 v.35;No.167 360-367页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K]
  • 含稀土高镁铝合金热变形行为研究

    赵艳君;蒋长标;武鹏远;胡治流;罗国杰;

    将不同Ce含量的Al-8Mg-0.5Mn合金在Gleeble 3500热力模拟机上以50%变形量进行单道次压缩,变形温度为350,400,450℃,变形速率为0.1,1.0,5.0 s~(-1)。通过应力-应变曲线分析,得到不含Ce及含0.01%Ce,1.5%Ce的Al-8Mg-0.5Mn合金热变形本构方程。Al-8Mg-0.5Mn合金不含Ce时,热变形激活能为168.4 kJ·mol~(-1);含0.01%Ce时,激活能为154.2 kJ·mol~(-1);含1.5%Ce时,激活能为191.6 kJ·mol~(-1)。表明含0.01%Ce可以降低高镁铝合金的热激活能,使合金的热塑性增加,变形抗力降低;Ce含量较高,如达到1.5%时,合金的热激活能将增加,变形抗力增大。

    2017年03期 v.35;No.167 368-376页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]

稀土应用

  • Raman光谱研究La_(1-x)MnO_(3+δ)结构畸变对电输运性质的影响

    张文彩;张鑫;张爱梅;

    采用固相反应法制备了La空位La_(1-x)MnO_(3+δ)(0.04,0.1,0.15,0.2)多晶样品,利用X射线衍射(XRD)与拉曼光谱(Raman)技术相结合研究了微观晶体结构对电输运性质的调控。X射线衍射结果表明,所有样品都具有菱方结构,空间群为R3C。Raman光谱研究表明每种样品在490和620 cm~(-1)都观察到比较明显的声子振动峰,分别对应MnO_6八面体的反对称伸缩振动模式和对称振动模式。随着La空位的增加和温度的降低,反对称振动模式峰均出现硬化现象,表明晶格轨道-自旋-声子(OSP)耦合作用的增强及Jahn-Teller畸变加剧。电输运性质研究发现,随着La空位浓度的增加,金属绝缘体转变温度降低,磁电阻效应减小。研究结果表明La空位导致OSP耦合作用增强,Jahn-Teller畸变加剧,致使La_(1-x)MnO_(3+δ)导电性变差。

    2017年03期 v.35;No.167 377-382页 [查看摘要][在线阅读][下载 319K]
  • 亚慢性Sm(NO_3)_3暴露对小鼠肝脏的影响

    阮琴;申秀英;饶和平;王芳;郑绍成;徐晓虹;俞世钢;姜科声;

    探讨Sm(NO_3)_3亚慢性暴露对小鼠肝功能、肝脏组织结构、酶活的影响。ICR小鼠80只,雌雄各半,随机分成5组,分别自由饮用0,5,50,500,2000 mg·L~(-1)的Sm(NO_3)_3溶液90 d,测定小鼠肝功能指标及肝脏组织SOD,GSH-Px,CAT活力及MDA含量,肝脏光镜切片观察肝组织形态学的变化。结果显示60,90 d 2000 mg·L~(-1)雌性组体重、雄性组肝脏脏器系数与对照组相比具有显著下降(P<0.05);2000 mg·L~(-1)AST雌雄性组、ALT雄性组、Urea雌性组与对照相比具有显著升高(P<0.05),ALB雄性组与对照相比显著降低(P<0.05);GSH-PX活力5,50 mg·L~(-1)雄性组与对照组相比有极显著升高(P<0.01),而500,2000 mg·L~(-1)组雄性鼠有极显著和显著下降(P<0.01,P<0.05),SOD活力在500,2000 mg·L~(-1)雌雄组与对照组相比有显著和极显著降低(P<0.05,P<0.01),MDA在50,500,2000 mg·L~(-1)雌性组与对照相比有显著与极显著升高(P<0.05,P<0.01),CAT 500,2000 mg·L~(-1)雄性组与对照组相比有显著降低(P<0.05);500 mg·L~(-1)组肝细胞肿大,胞质疏松,肝窦、中央静脉有狭窄,2000 mg·L~(-1)细胞排列紊乱,细胞界限不清,部分肝窦狭小甚至完全闭塞,少数肝细胞有破裂现象。以上结果表明亚慢性Sm(NO_3)_3暴露可导致小鼠肝功能异常、肝组织结构损伤,并与暴露浓度、时间及性别相关;提示氧化损伤可能是亚慢性Sm(NO_3)_3暴露致小鼠肝脏毒性损伤的作用机制之一。

    2017年03期 v.35;No.167 383-391页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
  • 国际稀土研究前沿及研究趋势的知识计量分析——基于Sci~2工具包的视角

    许振亮;刘冬潇;刘喜美;

    中国是世界上稀土储量最多的国家,稀土产业是我国的特色产业。为了解稀土研究的前沿和趋势,本文通过知识计量学方法,以Web of Science数据库中1985~2015年发表的学术论文中的作者关键词为知识单元,利用知识图谱分析软件Sci~2工具包对稀土研究领域进行知识计量分析。首先,通过关键词共现分析探测稀土研究领域的前沿;其次,通过突现检测分析稀土研究领域的趋势;并结合中国稀土研究的特点,对稀土研究前沿和趋势进行综述。结果表明,中国的发文量在国家/地区中居于首位,中国科学院在相关机构中发文量最多;稀土研究前沿的主题主要有稀土合金和化合物、发光、X射线衍射、磁性、中子衍射、磁性测量以及光致发光等方面;稀土研究趋势的主要突现关键词有稀土化合物、荧光粉等。

    2017年03期 v.35;No.167 392-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 609K]

稀土地矿

  • 滇东北矿集区茂租铅锌矿床萤石的稀土元素特征及其指示意义

    吴永涛;韩润生;任涛;赵冻;张小培;

    巧家茂租铅锌矿床是滇东北矿集区的代表矿床之一,除矿石矿物闪锌矿、方铅矿、黄铁矿外,萤石是其主要的脉石矿物。通过萤石的稀土元素地球化学特征研究,发现其中REE含量变化较大,特征参数也有差别,但其球粒陨石标准化曲线分配模式基本一致,不同矿化带萤石均具有明显的Ce负异常、中稀土富集、分配曲线相对平缓的特征。从铅锌矿体中心到外围矿化带,萤石稀土元素呈现∑REE逐渐减少、LREE富集变为HREE富集,δEu正异常变为δEu负异常,δCe逐渐变小的变化特征。表明该矿床萤石的形成是一个连续过程,不同矿化带的萤石是同一体系经历不同阶段的产物。通过萤石的形成机制分析,认为该矿床萤石是热液作用的产物,是由富含F的成矿流体沿构造活动带从下向上运移,与灯影组地层的白云岩发生水-岩的相互作用,使流体中的CaF_2产生过饱和而大规模沉淀析出形成的,且随着热液向两侧围岩迁移,不断与围岩发生水岩反应,分别形成了不同矿化带的萤石。本文研究对揭示矿床铅锌成矿机制具有重要意义。

    2017年03期 v.35;No.167 403-412页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
  • 从白云鄂博稀土尾矿回收铁的新工艺

    王建英;杜继宇;张雪峰;

    根据弱磁性白云鄂博稀土尾矿在N_2环境下升温-降温过程中磁化率的变化,确定尾矿经磁化焙烧、弱磁选回收铁的可行性。对样品进行原位XRD分析进一步证实了在升温过程温度升至580℃时Fe_3O_4开始出现。通过大量实验,在N_2气氛、无任何添加还原剂的情况下直接磁化焙烧,之后用弱磁选回收铁,发现在焙烧温度800℃,磁选粒度在-45~+74μm之间时,精矿中的TFe由尾矿的17%提高到61.5%,实现了76.8%回收率的良好指标。

    2017年03期 v.35;No.167 413-417页 [查看摘要][在线阅读][下载 203K]
  • 云南禄劝噜鲁铅锌矿床稀土元素和微量元素地球化学

    王文元;高建国;侬阳霞;陈欣彬;

    云南禄劝噜鲁铅锌矿床位于扬子地块西南边缘,矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿,对该矿床进行了系统的稀土元素和微量元素分析测试。结果表明:赋矿围岩中稀土元素总量(∑REE)变化范围介于(1.480~69.030)×10~(-6)之间,轻稀土元素相对富集。两期黄铁矿稀土及微量元素存在一定的差异,一期黄铁矿δEu显示强负异常,δCe值弱负异常,配分模式与赋矿围岩相似,二期黄铁矿δEu值显示正异常,δCe值表现强负异常。成矿流体为多来源,成矿环境可能存在一个相对还原向相对氧化的变化过程。两期黄铁矿HFSE亏损,Nb/La,Th/La值均<1,Hf/Sm仅有部分值>1,表明成矿流体可能为富Cl流体,成矿流体可能遭受了外来热液的混入,两期黄铁矿Co/Ni比值较小,表明成矿温度为中低温。第一期黄铁矿Y/Ho(25.909~44.429)较第二期Y/Ho(4.617~23.600)比值大。黄铁矿Y/Ho比值表明赋矿地层有可能为第一期黄铁矿提供了成矿流体来源,第二期黄铁矿Y/Ho比值部分落入峨眉山玄武岩范围内,峨眉山玄武岩有可能为成矿提供成矿流体。

    2017年03期 v.35;No.167 418-430页 [查看摘要][在线阅读][下载 811K]

稀土发光

  • Bi~(3+)掺杂对Y_2WO_6:Nd~(3+)/Yb~(3+)的近红外发光的敏化

    王婷;林静芸;汪文青;吴轩民;曹丽伟;孟建新;

    采用高温固相法合成了Y_2WO_6:Nd~(3+)/Yb~(3+)及Y_2WO_6:Nd~(3+)/Yb~(3+),Bi~(3+)系列近红外发光材料,研究了其晶体结构、发光性能、荧光寿命,并讨论了Bi~(3+)的掺入对其近红外发光的敏化作用。Bi~(3+)的掺入不仅显著增强了样品中Nd~(3+)/Yb~(3+)的特征近红外发光强度,还使Y_2WO_6:Nd~(3+)/Yb~(3+)的激发光谱红移。随着Nd~(3+)/Yb~(3+)浓度的升高,Bi~(3+)的荧光寿命逐渐变短,表明样品中存在Bi~(3+)到Nd~(3+)/Yb~(3+)的能量转移。Nd~(3+)和Yb~(3+)的浓度为9%时,能量传递效率分别为85%,88%。根据Inokuti-Hirayama(I-H)理论模型分析表明Bi~(3+)到Nd~(3+)/Yb~(3+)的能量传递为电偶极矩-电偶极矩相互作用。因此,Y_2WO_6:Nd~(3+)/Yb~(3+),Bi~(3+)可作为一种光谱转换材料,有望提高硅太阳能电池的光电转换效率。

    2017年03期 v.35;No.167 322-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 463K]
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