特约综述

  • 稀土晶体研究进展

    徐兰兰;孙丛婷;薛冬峰;

    稀土晶体是指稀土元素可以完整占据结晶学结构中某一格点的晶体,具有独特的磁学和光学特性,被广泛地应用于光纤通讯、航空航天、国防安全等领域。大尺寸高品质稀土晶体的制备是实现稀土高值化利用的有效途径之一。从典型稀土晶体的组成和结构出发,系统论述了稀土晶体在超磁致伸缩、磁光、激光、闪烁、超导等方面的研究进展及生长技术瓶颈;利用结晶生长的化学键合理论定量描述了稀土晶体的生长过程,揭示了生长界面处各向异性化学键合结构与各向同性传质过程的协同控制有利于实现大尺寸高品质稀土晶体生长;通过分析现有稀土晶体发展中面临的挑战和机遇,展望了稀土晶体未来发展的若干趋势。

    2018年01期 v.36;No.171 1-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]

综合评述

  • 稀土共晶闪烁材料研究进展

    邹征刚;彭光怀;刘芳;温和瑞;钟玖平;

    闪烁材料已经被广泛用于高能物理、核医学影像、工业无损检测、港口安全检查、地质勘探、航天探测等领域。具有5d→4f允许跃迁的三价稀土离子激活的稀土闪烁材料具有高光输出和快荧光衰减特性,已成为无机闪烁材料的重要组成部分。随着上述各应用领域,尤其是核医学诊断对成像分辨率提出了越来越高要求,核医学影像对探测成像设备的核心材料——闪烁材料性能的要求也有了更高的要求。最近研究表明,具有有序微纳结构的共晶闪烁材料由于具有微米级的像素单元,在对高能射线探测中可显著提高成像分辨率,而受到了特别的关注。本文从共晶闪烁材料的制备、性能优化及应用等方面,综述了稀土共晶闪烁材料中有序微纳结构的形成机制及其对材料闪烁性能的影响,以及近年来稀土共晶闪烁材料的研究进展。

    2018年01期 v.36;No.171 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]

稀土发光

  • GdAlO_3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)上转换荧光粉的制备与发光性能表征

    邓陶丽;闫世润;

    采用NH4HCO3共沉淀法合成了单相的钙钛矿(Gd AlO 3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+))纳米荧光粉体,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FR-IR)、荧光发射光谱对荧光粉体(Gd AlO 3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+))进行表征。结果表明:使用NH4HCO3共沉淀法比传统的固相法制备发光体系所需的煅烧温度更低,而且能够得到分散均匀的、颗粒大小一致的纳米荧光粉。在980 nm波长激发下,掺杂Er~(3+)/Yb~(3+)的Gd AlO 3荧光粉体系得到524,546(绿光)与659 nm(红光)的上转换发射光谱,且红光比例随着Er~(3+)和Yb~(3+)的掺杂浓度增加而不断增加,并对其能量传递机制进行了分析;最后,通过添加Tm~(3+)离子,在荧光粉(Gd AlO ~(3+)3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm)体系中调节三种稀土离子的掺杂浓度,得到了较理想的复合白光。

    2018年01期 v.36;No.171 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1969K]
  • 荧光增强核壳结构NaYF_4:Yb,Er@NaGdF_4@SiO_2@Ag上转换荧光纳米粒子的制备与性能

    赵北平;孙燕铭;王茗;欧俊;

    通过热分解法合成了NaYF_4:Yb,Er油溶性上转换荧光纳米粒子,并以NaYF_4:Yb,Er为晶种制备了核壳结构的NaYF_4:Yb,Er@Na Gd F4荧光纳米粒子,经荧光测试纳米粒子的荧光性能提高了8倍。用反相微乳液法在纳米粒子表面包覆了一层Si O2-(CH2)3-NH2,有效地改善了纳米粒子的水溶性。在Si O2表面沉积Ag纳米粒子,通过贵金属纳米粒子表面等离子共振效应进一步增强了复合纳米粒子的荧光性能,经测试纳米粒子荧光性能又提高了8倍。通过小鼠体内成像实验,发现所合成的纳米粒子生物体内具有较强荧光成像功能。试验中还发现表面活性剂Igepal CO-520和TEOS对包覆层形貌有着重要的影响。

    2018年01期 v.36;No.171 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2704K]

稀土催化

  • 改性Al_2O_3对单钯催化剂净化甲醇性能的影响

    张雪乔;詹江波;余静;刘建英;刘洁;羊依金;

    以稀土助剂Ce,Zr,La改性的Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列单Pd催化剂,运用低温N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD),H2程序升温还原(H2-TPR),CO2-程序升温脱附(CO2-TPD),X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,并考察其对甲醇的催化氧化性能以及对氧的利用性能。结果表明:Ce与Al_2O_3可形成均一的固溶体结构,改善催化剂的还原性能,增加金属与载体界面上晶格氧的浓度,进而提高催化剂对氧的利用性能,使氧完全利用窗口宽至0%~1.88%;La通过电子效应改善了Pd与载体间相互作用,重新分配催化剂表面碱性位,生成有利于甲醇活化的Lewis强碱性位,并使Pd向高氧化态过渡,两者协同作用改善了催化剂对甲醇的催化活性,T50,T90以及ΔT分别降低28,52和24℃;Zr引起催化活性下降可能与碱性位数量减少以及较低氧化态的Pd物种的存在有关。3种助剂助催化效果递变规律为:La2O3>Ce O2>Zr O2。

    2018年01期 v.36;No.171 42-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K]
  • 尿素研磨燃烧法合成Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化分解的研究

    刘峰;何德东;陆继长;陈定凯;刘攀;韩彩芸;高晓亚;何素芳;罗永明;

    采用尿素研磨燃烧法快速制备Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体催化剂,考察不同焙烧温度下Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体常压下催化分解乙硫醇的活性。利用XRD,TEM,BET,H2-TPR,XPS和Raman等方法对催化剂的物化性质、表面结构进行研究。结果表明:Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化降解有较好活性。在一定范围内升高焙烧温度有利于更多Zr4+进入Ce O2晶格,从而增加氧空位浓度,但过高的温度会使催化剂颗粒团聚,并降低催化剂表面吸附氧的相对含量,导致催化剂比表面积降低。600℃焙烧的Ce0.8Zr0.2O2固溶体表现出对乙硫醇催化分解最佳活性,得益于催化剂表面Ce3+浓度、氧空位浓度与比表面积的协同作用。一方面,这些表面Ce3+浓度与催化剂氧空位浓度,有利于氧迁移,对催化分解反应有促进作用,另一方面催化剂比表面积越大,越有利于反应物吸附、暴露更多活性位点,进而增加催化活性。

    2018年01期 v.36;No.171 53-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]

磁学和磁性材料

  • 富稀土晶界相对三种热变形钕铁硼合金矫顽力的影响

    潘建峰;王红玉;张勇;陈兵;刘新才;潘晶;

    为分析影响热变形钕铁硼磁体矫顽力的因素,制备了3种不含Dy,Ga热变形磁体,磁体成分分别为Nd10.5Pr2.5Fe80Nb1B6,Nd11.5Fe81.8B6.0Nb0.7+6%Nd67Cu33及Nd10.5Pr2.5Fe80Nb1B6+6%Nd67Cu33,由Nd-Fe-B三元相图计算了富稀土晶界相体积分数v,实验结果表明:v对富稀土钕铁硼热变形磁体矫顽力的贡献为98.10 k A·m-1·%-1,比v对贫稀土钕铁硼混粉热变形磁体矫顽力的贡献低36%~44%;由v=1-a3/[(a+h)2(a+3h)]计算了富稀土晶界相厚度h,发现在v相同条件下热变形钕铁硼磁体晶界相厚度h随主相片状晶等效平均晶粒尺寸a的减小虽然减薄,但a占主导作用导致磁体的矫顽力仍然提高;在片状晶等效平均晶粒尺寸a相近的条件下,热变形钕铁硼磁体晶界相厚度随晶界相体积分数v的增加而变厚,主相片状晶的磁绝缘效果提高导致热变形磁体的矫顽力上升。

    2018年01期 v.36;No.171 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1058K]
  • 镝对Dy_x(Fe_(47.5)Pd_(52.5))_(100-x)薄膜结构与磁性能的影响

    霍建军;成钢;杜玉松;潘旷;徐孝灵;李林;

    采用直流磁控溅射法制备Dyx(Fe47.5Pd52.5)100-x(x=0,2.2,3.2,4.4,5.6)薄膜,X射线衍射实验结果表明:添加稀土元素Dy可以大幅缩短从无序的fcc相转变为有序的fct相的退火时间和退火温度,增加相转变的驱动力;此外适当添加Dy元素还具有细化晶粒的作用,晶粒尺寸可达到12~31 nm,适当的晶粒尺寸有利于晶粒之间的交换耦合作用。薄膜的磁滞回线表明:矫顽力Hc与剩磁比Mr/Ms随Dy含量的增加而先急剧增加后减小,当稀土含量x=3.2时,矫顽力的最大值为3.27 k Oe。随着退火温度的增加,矫顽力的变化也是先增加后下降,并且在Ta=550℃时达到最大。

    2018年01期 v.36;No.171 69-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1431K]

稀土新材料

  • 锆酸镧的固相合成及其热障涂层的抗热震性能研究

    李丽芬;孙俊彬;王进双;周鑫;董淑娟;曹学强;

    用高温固相反应法合成了锆酸镧(La_2Zr_2O_7)陶瓷粉末,用大气等离子喷涂(APS)法制备了热障涂层。通过TG-DSC,XRD,Raman,FTIR和SEM等表征手段对合成的粉末进行结构和形貌分析,研究了煅烧温度和时间对La_2Zr_2O_7形成过程的影响以及固相合成粉末对涂层抗热震性能的影响。结果表明:高温固相反应法合成的La_2Zr_2O_7具有单一的烧绿石结构,相结构非常稳定,随着煅烧温度的升高,La_2Zr_2O_7相的含量和晶粒度均增加;在煅烧温度1400℃分别保温不同时间,La_2Zr_2O_7相的含量变化不明显,晶粒度随保温时间的延长而缓慢增加,二次煅烧粉末的相含量和晶粒度都大幅提高。La_2Zr_2O_7粉末所对应涂层的抗热震性能随粉末煅烧温度的升高而降低。

    2018年01期 v.36;No.171 75-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 5321K]

稀土化学与湿法冶金

  • 铬酸根作为抗衡离子的钕18-冠-6配合物的合成与晶体结构

    张世勇;刘竞艳;李望;任永军;温和瑞;

    Nd2O3,Cr O3,18-冠-6在稀HCl,稀HBr,蒸馏水3种不同条件下混合反应,分别合成得到了3个不同的新型配合物[Nd(H_2O)9](18-crown-6)3(Cr O3Cl)3·0.5H_2O(1),[Nd(H_2O)9](18-crown-6)3(Cr O3Br)3·0.5H_2O(2),[Nd(18-crown-6)(Cr_2O_7)(H_2O)]2(Cr_2O_7)·H_2O(3)。单晶结构分析表明配合物1和2属于异质同晶,结晶于R-3空间群,而配合物3结晶于P-1空间群。配合物1和2中Nd3+与9个配位水形成单核[Nd(H_2O)9]3+阳离子,该阳离子通过氢键作用被3个对称性相关的18-冠-6分子包裹起来,形成一个具有三次轴对称性的{[Nd(H_2O)9](18-crown-6)3}3+超分子笼。配合物3中Nd3+也是九配位的,它被1个18-冠-6分子的6个氧原子所螯合,并进一步与2个(Cr_2O_7)2-阴离子中的2个O原子和1个水分子配位,相邻的Nd3+通过桥联的(Cr_2O_7)2-阴离子的配位作用形成一维链状结构。

    2018年01期 v.36;No.171 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K]
  • 稀土配合物催化碳二亚胺与膦氢化合物的反应

    杨双兰;李荣龙;冉巍巍;李峥嵘;王连军;易兵;

    以4种不同的稀土配合物RE(Ln)(Ln=La,Sc,Y和Lu)为催化剂催化膦氢化物与碳二亚胺的类似成胍反应,详细探讨了催化剂种类及用量、溶剂、温度及反应时间对各种反应底物的影响,合成了系列不同类型的膦杂胍化合物。研究表明:无催化剂,该类型的成胍反应不能发生,不同类型的稀土配合物,其催化活性不同,以离子半径较大的镧稀土配合物的催化活性最大;反应温度和反应时间取决于溶剂的溶解性以及底物的类型;碳二亚胺的取代基位阻及膦氢化物的酸性是影响反应底物能否顺利进行该类反应的关键因素;通过原位核磁分析该类型的反应经历了稀土配合物与膦化合物酸碱反应、碳二亚胺的插入反应、稀土配合物的解离以及质子的迁移过程形成催化循环及生成产物。

    2018年01期 v.36;No.171 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]

稀土金属学与火法冶金

  • 电弧熔炼过程中LaFe_(13-x)Si_x合金的凝固组织和相形成研究

    董中奇;尹素花;王杨;孟延军;付俊薇;

    研究了电弧熔炼过程中LaFe13-xSix合金的凝固行为。应用XRD和扫描电镜分析了合金组织相组成和结构。结果表明:电弧熔炼铸锭随温度梯度出现分层;La(Fe,Si)13(简称:1∶13)相是包晶反应生成的,冷速和硅含量变化对合金的凝固行为有很大的影响,当Si含量x≤1.0时合金显微组织由α-(Fe,Si)相和共晶相La Fe Si(简称:1∶1∶1)相组成,α-(Fe,Si)(简称:α-Fe)相为主要相,随硅含量增加1∶1∶1相增多;x≥1.5时由α-Fe相、1∶13相和1∶1∶1相组成;随x增加1∶13相为主要相,1∶1∶1相减少;当x≥2.0时显微组织中1∶13相作为初生相析出,且随温度梯度和硅含量变化1∶13相的形貌不同。

    2018年01期 v.36;No.171 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 4137K]

稀土应用

  • Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质的电子电导性研究

    王立帆;刘媛媛;彭军;安胜利;

    应用溶胶-凝胶法制备了Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质粉体,通过X射线衍射对所制备的电解质粉体进行了物相分析。研究表明,Sm2O3已经固溶到CeO_2中形成了具有萤石结构CeO_2基固溶体。经成型并在1450℃下烧结2 h获得致密的Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质。通过组装含有氧离子阻塞电极电池(-)致密Al2O3,Pt|Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)固态电解质|Pt,O2(+)测试空气中不同温度下的电子电导。应用扫描电子显微镜观察所制备试样的微观组织形貌,结果表明:制备的电解质组织致密,高温粘合剂、电解质及刚玉坩埚结合紧密,保证了阻塞电极的气密性。采用Hebb-Wagner离子阻塞电极法测定了Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)在空气气氛下的电子导电性。结果显示:在测量温度范围内Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质的电子电导率在1×10-8~1×10-6m S·cm-1之间,经计算得出活化能的平均值为0.9885 e V。

    2018年01期 v.36;No.171 107-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K]

稀土地矿

  • 黎塘富含铁锰结核土壤区碳酸盐岩稀土元素特征及其形成环境

    苏春田;王红梅;黄晨晖;罗飞;杨杨;赵光帅;

    为掌握黎塘富含铁锰结核土壤区碳酸盐岩稀土元素特征,对研究区岩石样品进行了采样分析,并对其形成环境进行了讨论。结果表明:研究区碎屑岩岩石样品远高于碳酸盐岩,碳酸盐岩不同地层具有一定差异,碳酸盐岩轻稀土元素之间、重稀土元素之间分馏不明显,而碎屑岩具有一定分馏特征。碳酸盐岩Y/Ho的比值以及Ce以负异常为主,表明碳酸盐岩应为海相-氧化环境,δCe与LaN/SmN、DyN/SmN的相关性表明经过了后期成岩的改造作用。碎屑岩Y/Ho的比值以及Ce基本无异常,表明碎屑岩应为湖相成因,当时沉积水体氧化还原条件基本无变化。碳酸盐岩不同地层δCe的差异,说明了氧化性随地质时期的变化,这种变化推断为后期土壤铁锰结核的形成起到了重要的作用。

    2018年01期 v.36;No.171 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2103K]
  • 西藏多不杂铜矿床稀土元素地球化学特征研究

    何阳阳;温春齐;刘显凡;

    探讨稀土元素地球化学对多不杂铜矿床成矿物质及流体来源的指示意义。选择相关岩矿石及金属矿物样品,测试其稀土元素组成。研究表明,岩矿石及金属矿物均具有轻稀土富集的特征,这是地幔流体作用成矿的标志。由磁铁矿→浸染状黄铁矿→脉状黄铁矿→黄铜矿演化,δEu值逐步从大于1过渡为小于1,即由正铕异常→负铕异常演化,这是含矿地幔流体作用导致熔浆→热液演化,引发交代蚀变,促使壳幔物质混染叠加成矿的依据。从花岗闪长斑岩→变质砂岩→玄武安山岩,总稀土元素呈现出逐步上升的趋势;花岗闪长斑岩和变质砂岩均为含矿地质体,构成了接触带成矿体系,它们的δEu值分别表现为大于1和小于1,即分别呈现出正铕异常和负铕异常;玄武安山岩不含矿,无明显的铕异常。

    2018年01期 v.36;No.171 122-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1242K]
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