综合评述

  • 轻稀土资源现状及在新能源汽车领域的应用

    吉力强;陈明昕;顾虎;赵京辉;杨烜;

    轻稀土是中国储量丰富的稀土资源,在整个稀土资源的开发应用中占有重要分量。通过介绍中国轻稀土资源的储量及分布特点,可以看出部分轻稀土元素存在"稀土不稀"的现象。在新能源汽车蓬勃发展之际,轻稀土在汽车领域的高端应用面临着前所未有的发展机遇。分别从轻稀土需求量较多的稀土储氢材料和稀土永磁材料方面概述了中国轻稀土资源目前的应用技术水平、存在的问题以及在新能源汽车上的应用现状。最后,梳理出了轻稀土应用的可循环产业链,指出了轻稀土实现高端应用对中国轻稀土资源实现绿色、健康和可持续发展的重要意义。

    2020年02期 v.38;No.184 129-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]

稀土发光

  • BaWO_4:Sm~(3+)红色荧光粉的微波合成及发光性能研究

    李兆;曹静;王永锋;

    以WO_3和BaCO_3为原料,采用微波法成功合成出白光LED用类球形BaWO_4基质粉体,制备了Sm~(3+)掺杂的BaWO_4红色荧光材料。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和荧光光谱(PL)等测试手段对BaWO_4:Sm~(3+)荧光粉的物相、微观形貌和发光性能进行表征。结果表明:微波功率700 W,反应15 min, MnO_2为微波吸收剂时合成出类球形BaWO_4:Sm~(3+)粉体。BaWO_4:Sm~(3+)荧光粉激发峰位于405和480 nm,样品可被UV-LED及蓝光激发产生位于650 nm的红光发射。经Li~+电荷补偿后BaWO_4:Sm~(3+)荧光粉的发射峰强度明显增强。BaWO_4:Sm~(3+)是一种潜在的近紫外及蓝光激发白光发光二极管用红色荧光粉。

    2020年02期 v.38;No.184 139-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
  • 采用丝网印刷技术制备发光陶瓷并实现仿自然光照明

    周孟洋;赵亮;尹瑞;何文;王锡树;曾明;刘洁;余锡宾;

    近年来白光LED照明技术广泛应用,但仍然存在散热差和蓝光过高的问题。以透明Al_2O_3陶瓷为基片,与多种LED发光材料、介质及基础釉料复合制作发光陶瓷。改变荧光粉的组成及发光层的厚度,可以调节发射光谱和发光效率。在此发光陶瓷的基础上,组装LED芯片,得到散热性好和仿自然光LED照明器件。此LED照明器件色温5127 K,色坐标为(0.3427, 0.3654),显色指数R_a达到98,发光效率85 Lm·W~(-1)。

    2020年02期 v.38;No.184 144-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1491K]

稀土催化

  • Eu~(3+)掺杂NaBi(MoO_4)_2/TiO_2复合纤维制备及其光裂解水制氢

    李跃军;曹铁平;孙大伟;赵艳辉;赵晓波;

    以电纺TiO_2纳米纤维为基质,利用水热法制备了异质结型Eu~(3+)掺杂NaBi(MoO_4)_2/TiO_2复合纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)光谱以及荧光(PL)光谱等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以三乙醇胺为电子给体,研究了Eu~(3+)掺杂NaBi(MoO_4)_2/TiO_2复合纤维光催化裂解水制氢的反应过程。结果表明:NaBi(MoO_4)_2与TiO_2复合形成异质结,使光生电子-空穴对得到较好分离,而Eu~(3+)掺杂进入NaBi(MoO_4)_2晶格,部分取代Bi~(3+)离子,导致晶胞膨胀,在拓宽光谱响应范围的同时,形成光生载流子的浅势捕获阱,进一步促进了光生电荷的产生、转移,有效提高材料的光催化制氢活性。最佳产氢速率达到7.86 mmol·h~(-1)·g~(-1)。

    2020年02期 v.38;No.184 153-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 2302K]
  • 沉淀方法对铈锆铝复合氧化物结构和性能的影响

    杨黄根;晏全;韦庆敏;陈渊;朱立刚;覃利琴;肖益鸿;

    采用共沉淀法(CZA)、沉淀悬浊液混合法(CZ+A)、分步沉淀法Ⅰ(CZ-A)和分步沉淀法Ⅱ(A-CZ)4种不同沉淀方法制备铈锆铝复合氧化物(Ce, Zr, Al摩尔比为1∶1∶2),利用X射线粉末衍射(XRD)等手段研究其结构及性能。结果表明:4种样品均只出现归属于Zr_(0.4)Ce_(0.6)O_2立方相的特征衍射峰,其中CZA-1000的晶胞参数和晶粒尺寸明显更小; 4种样品均具有介孔特征,比表面积较大,老化后只有CZA-1000仍呈现孔径单峰分布曲线,孔径分布最小且最窄;老化后CZA-1000的储氧量最大; CZA-1000还原峰主峰温度比其他3种老化样品的低23~30℃, CZA-1000体相氧的移动性能更强,而其他3种老化样品还原峰主峰温度更高,烧结更严重。研究发现,共沉淀法制备的CZA样品中铈锆和Al_2O_3粒子以纳米尺度均匀混合,相互之间有着更强的作用和更好的"扩散阻碍"效应,具有更好的结构、织构、储氧、还原和耐热性能。

    2020年02期 v.38;No.184 160-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1086K]

磁学和磁性材料

  • Dy_3NiSi_2合金磁相变与磁热性能研究

    陈湘;陈云贵;唐永柏;

    通过对Dy_3NiSi_2合金样品的X射线粉末衍射谱、等温变磁磁化曲线、等磁场变温磁化曲线分析,主要研究了合金的相结构和晶格参数、磁相变属性和磁热性能。X射线衍射谱表明Dy_3NiSi_2样品几乎为Gd_3NiSi_2型正交结构(空间群:Pnma, No.62)的单相合金,其晶格常数分别为a=1.1242(3) nm,b=0.41073(3) nm,c=1.1223(9) nm。在45~300 K温度范围内, Dy_3NiSi_2合金仅展现出铁磁-顺磁相变, 0.01 T磁场下的dM/dT和0~2 T磁场下的Arrott图表明, Dy_3NiSi_2合金的磁相变为居里温度T_c=54 K的铁磁-顺磁二级磁相变。在0~2 T磁场范围内, Dy_3NiSi_2合金居里温度处的最大磁熵变为3.65 J·(kg·K)~(-1),相对制冷量为167.9 J·kg~(-1)。

    2020年02期 v.38;No.184 169-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 1146K]

稀土新材料

  • 中温固体氧化物燃料电池高氧电催化活性BaCe_(0.5)Fe_(0.4)Co_(0.1)O_(3-δ)阴极材料的研制

    操航;陈阳;朱琳;洪涛;程继贵;

    以Ba(NO_3)_2, Ce(NO_3)_3·6H_2O, Fe(NO_3)_3·9H_2O, Co(NO_3)_2·6H_2O等为原料,通过EDTA-柠檬酸法合成出BaCe_(0.5)Fe_(0.4)Co_(0.1)O_(3-δ)(BCFC)阴极粉体,并制得烧结体,对BCFC粉体和烧结体的相组成,微观组织和氧还原过程等进行测试分析;以BCFC作阴极, Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(SDC)为电解质,NiO-SDC为阳极,组装对称电池和单电池,并进行电化学性能测试分析。实验结果表明:所合成的BCFC粉体原位产生BaCe_(0.15)Fe_(0.75)Co_(0.1)O_(3-δ)和BaCe_(0.85)Fe_(0.05)Co_(0.1)O_(3-δ)两相; BCFC在700℃时的表面氧交换系数(K_(chem))为3.8×10~(-4) cm·s~(-1)。对称电池在600℃的比表面电阻(ASR)为0.819Ω·cm~2,400 h长期性测试和10次热震循环试验后, ASR保持在1.6Ω·cm~2左右;单电池在700和650℃时的最大功率密度分别为290和204 mW·cm~(-2),对应的开路电压分别为0.80和0.82 V。初步研究结果表明BCFC应用于中温固体氧化物燃料电池具有良好的电化学性能和稳定性。

    2020年02期 v.38;No.184 176-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K]

稀土金属学与火法冶金

  • 加热条件对钐铁合金熔炼效果的影响

    张一昆;王书桓;宋春燕;柳昆;李博海;

    通过XRD, SEM, ICP等手段研究了熔炼过程中加热至沸腾后保温时间和保温熔炼功率对钐铁合金熔炼效果的影响。结果表明:保温时间和保温熔炼功率对钐铁合金终点成分和相组成的影响显著;随着保温时间的延长和保温功率的增加,钐元素挥发量持续增加,晶粒生长趋势明显,但钐铁合金内部均匀化程度高, 9.5 kW保温60 s,可以得到最佳成分和相成分的钐铁合金。

    2020年02期 v.38;No.184 185-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
  • 氟化物熔盐体系稀土钕电解槽出炉过程数值模拟

    逄启寿;李跃飞;李玉泽;熊云鹏;张浩;

    以8 kA稀土电解槽的出炉装置为研究对象,根据实际生产中稀土电解出金属情况,建立模型进行数值模拟,分析得出抽吸管内流体的流动特性:金属液能够从两边缝隙以较快流速流过挡块,在挡块上方形成对称的涡流,随着金属液和电解质液不断进入管道,大量金属液集中停留在挡块上方,少量金属液和气体以气泡和絮状掺杂在上方电解质液中,达到稳定后电解质不再进入吸管;对比装置中吸管入口处锥形挡块和圆柱挡块吸取金属液过程流场的变化,得出使用锥形挡块进行稀土金属出炉时,挡块上方形成的涡流更小,金属液分布更集中;分析不同直径的锥形挡块对流场的影响,得出挡块直径与电解槽接收器内径比为19/70时金属液流动更均匀。

    2020年02期 v.38;No.184 190-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]

稀土应用

  • 冷却方式对等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层残余应力的影响规律研究

    崔艳雨;张啸寒;庞铭;

    为了研究冷却方式对等离子喷涂热障涂层残余应力的影响规律,基于热弹塑性有限元理论,并利用ANSYS有限元软件,建立了等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料不同温度下的热物性参数,研究了在同步冷却和滞后冷却两种冷却方式下喷涂构件残余应力的分布情况及变化趋势。结果表明:伴随着对流换热系数的增加,喷涂构件的最大径向残余拉应力逐渐减小,而最大径向残余压应力呈现先减小后增大的变化趋势;采用空气自然冷却、压缩空气冷却或静水冷却的方式对喷涂构件进行冷却处理时,喷涂构件的最大轴向残余拉应力小于最大轴向残余压应力,当采用循环水冷却时,喷涂构件的轴向残余拉应力大于轴向残余压应力;伴随着滞后冷却时间间隔的增加,喷涂构件的最大轴向残余拉应力增大,最大轴向残余压应力减小,最大径向残余应力与最大剪残余应力的变化不明显;当滞后冷却时间间隔在0~60 s范围时,喷涂构件残余应力影响变化不明显;涂层剥离失效的大概率位置位于相异涂层界面或基体与涂层界面下方0.2~0.4 mm区间范围内,且伴随着滞后冷却时间间隔的增加及对流换热系数的增加,涂层缺陷的萌发位置逐渐向界面边缘转移。通过合理调控等离子喷涂作业的冷却方式,可实现喷涂构件的残余应力合理分布,进一步提升基体与涂层的结合强度。

    2020年02期 v.38;No.184 196-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 2335K]
  • 乳腺肿瘤患者血清稀土元素的检测与分析

    杨思宇;解清;赵倩倩;薛恒;梁永明;王京宇;

    比较乳腺肿瘤和对照人群血清稀土元素含量差异,探究恶性肿瘤患者不同分化类型与血清稀土元素含量的相关性,为乳腺肿瘤的治疗及预后提供科学依据;采用病例对照研究,纳入90例乳腺肿瘤患者(良恶性肿瘤患者各45例)和95例对照,恶性肿瘤患者进一步细化为高分化组28例和低分化组15例;利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定两组人群血清中15种稀土元素的含量;结果显示La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 13种稀土元素浓度在病例组和对照组间的差异有统计学意义(P<0.05),其中La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y含量在仪器定量限以上,且病例组中浓度均低于对照组浓度; Logistic回归显示La, Ce, Y调整人口学特征后OR值有统计学意义(P<0.05);血清La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y浓度在对照组、良性肿瘤组、恶性肿瘤高低分化组间差异有统计学意义(P<0.05);相关分析显示Ce, Pr, Nd, Sm, Y与乳腺恶性肿瘤组织学评分存在一定的关联(P<0.05),且均为负相关。结论:良性、恶性乳腺肿瘤均会导致病人血清稀土元素含量下降,元素La, Ce, Y可能是乳腺肿瘤患者的保护因素,乳腺恶性肿瘤恶化程度与体内稀土元素代谢紊乱存在一定关联。

    2020年02期 v.38;No.184 208-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 135K]

稀土地矿

  • 重庆市江津区表层土壤中稀土元素含量与分布特征

    刘永林;雒昆利;袁余洋;

    为研究重庆市江津区表层土壤中稀土元素(REE)含量和空间分布特征,采集156件土壤样品,用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定其稀土元素含量。采用统计学和地质统计学分析了表层土壤中稀土元素含量和空间分布特征,结果表明:江津区表层土壤中REE含量范围为99.06~222.28μg·g~(-1),平均值149.07μg·g~(-1),低于中国土壤REE背景值(163.86μg·g~(-1))。江津区表层土壤的球粒陨石标准化曲线呈现向右倾斜的轻稀土富集型。δEu和δCe平均值分别为0.57和0.91,表现出明显的Eu负异常和微弱的Ce负异常。不同地质时代地层上覆表层土壤中REE含量具有显著差异性(p=0.035<0.05),下白垩统窝头山组(K_(1w))和侏罗系(J)地层上覆表层土壤中稀土元素含量高于三叠系(T)地层。江津区中西部地区表层土壤中稀土元素总量较高。

    2020年02期 v.38;No.184 215-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]
  • 贵州织金寒武纪磷块岩中磷灰石和白云石稀土元素的LA-ICP-MS分析:对沉积环境和成岩过程的指示意义

    娄方炬;顾尚义;

    贵州织金富稀土磷矿是典型的早寒武世肖滩阶海相沉积磷块岩矿床,主要由碳氟磷灰石和白云石组成,其中丰富的小壳动物化石、普遍发育的生物碎屑结构和潮汐层理等特征综合反映了充氧、动荡的潮汐环境,为探讨成磷环境下磷灰石和白云石在沉积成岩过程中稀土元素的地球化学行为提供了理想的制约。通过激光剥蚀-电感耦合等离子体-质谱(LA-ICP-MS)对织金磷块岩钻孔样品中胶状磷灰石、磷酸盐化小壳动物化石和成岩期白云石的稀土及相关主微量元素进行原位分析,根据主微量元素特征分析研究对象中的污染来源,进而提出在成磷环境下使用白云石和磷酸盐矿物稀土元素反映同期海水化学特征的数据筛选指标,最后通过筛选样品的稀土元素特征值讨论当时海水化学特征。结果表明:三种研究对象均具有显著的Ce的负异常(δCe为0.29~0.40)和La正异常(δLa为1.85~2.00)及较高的Y/Ho比值(47.25~56.91),表现出与现代海洋环境相似的氧化特征。磷酸盐矿物表现为一定程度的MREE富集和HREE"右倾"模式,可能与当时浮游生物繁盛并在深部水体中的降解有关,代表了深部富磷洋流的特征;成岩期白云石稀土模式与现代浅海海水相似但HREE为"左倾"模式,代表了同期浅海海水的特征,但白云石与磷酸盐矿物的HREE耦合特征反映了胶磷矿沉积成矿过程中对浅海海水HREE的选择性富集;肖滩阶的浅海海水与深部洋流都具有现代海洋的氧化特征,可能是促使当时小壳动物繁盛的重要因素。

    2020年02期 v.38;No.184 225-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 2799K]
  • 离子吸附型稀土开采的高分影像识别尺度选择研究

    李恒凯;瓮旭阳;

    离子吸附型稀土矿矿区分散,矿点众多,采用高空间分辨率遥感影像进行开采监测是一种有效手段,尽管较高的空间分辨率能改善识别质量,但也会带来识别效率和费用问题,合适的识别尺度选择显得尤为重要。以赣南岭北稀土矿区Pleiades-1A高分遥感影像为数据源,结合稀土矿的开采过程,通过沉淀池构建矿点尺度和矿区尺度识别模型,探究稀土矿开采识别的尺度效应。实验以0.5 m为步长,通过重采样获取0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 m分辨率影像,再融合高分辨率影像纹理特征,利用面向对象Cart决策树和模糊分类相结合的方法获取矿点及矿区尺度沉淀池识别情况。结果表明:在矿区尺度下,多分辨率沉淀池识别精度为93.24%, 87.83%, 78.37%, 75.68%, 63.51%, 62.16%,随着分辨率降低,识别效率显著提高,但识别精度有一定降低。矿点尺度下,通过对1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 m稀土矿点分布情况分析,得出矿点识别精度为96.55%, 96.55%, 96.55%, 93.10%, 79.31%, 65.51%,在高于2 m分辨率尺度上进行大范围监测矿点识别精度保持不变,低于2 m后识别精度开始降低。说明在大范围监测情况下,分辨率2 m可以保证矿点监测的正确率与监测效率,而在矿区尺度,要对沉淀池进行有效识别,应采用米级以下影像分辨率。

    2020年02期 v.38;No.184 240-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 3375K]
  • 某稀土浮选尾矿高梯度超导磁选富集稀土矿物试验研究

    贺宇龙;王建英;贾艳;王介良;闫艳军;

    针对某稀土矿选矿厂低品位难选尾矿,采用浮选方法进一步回收稀土时工艺流程长、成本高的技术难题,利用稀土矿物与脉石矿物之间微弱的磁性差异,采用高梯度超导磁选对该稀土尾矿进行富集,以提高稀土浮选入浮品位。研究结果表明,在电磁磁选介质为钢棒介质、磁场强度为0.4 T,高梯度超导磁选介质为钢毛介质、磁场强度为5.0 T时,通过高梯度超导磁选,可由REO品位为2.71%的稀土尾矿,最终获得产率为40.84%, REO品位为4.52%,回收率为67.35%的超导磁选精矿,抛除产率为22.39%, REO品位仅为0.94%的超导磁选尾矿,为后续稀土浮选提供了便利条件。

    2020年02期 v.38;No.184 251-256页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
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