主编年评

• 2023年中国稀土研究综合评述

  严纯华;黄小卫;

  稀土新材料作为现代工业和高新技术产业发展的关键基础材料，在未来的产业发展中将面临新的机遇和挑战。本文主要以中国2023年稀土领域研究发展状况为对象，总结归纳了近年来中国稀土光功能材料、催化材料、生物医用材料等10个稀土材料领域以及中国在稀土提取和分离方面取得的研究成果及进展，并对未来发展趋势进行了研判和展望。

  2024年03期 v.42;No.209 381-418页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K]
  

综合评述

• 典型稀土材料催化氧化挥发性有机物研究进展

  赵永昌;田时泓;张潇潇;龙璐璐;姚小江;

  挥发性有机物（volatile organic compounds, VOCs）是参与臭氧、二次气溶胶形成的重要前体物，其生物毒性、光化学污染性受到人们的广泛关注，催化氧化是防治VOCs污染的主要技术。稀土材料由于富含表面晶格缺陷、良好的高温稳定性、 VOCs亲和力和储释氧能力，在VOCs催化氧化方面受到重点关注。本文就典型稀土材料用于VOCs的热催化、光催化以及光热催化处理开展评述，阐述VOCs的来源、危害和催化氧化机制，探讨不同典型稀土材料的制备方法、结构特征、化学状态用于催化氧化VOCs的效果，明晰了稀土材料的优势并分析了目前面临的难题，以期为稀土材料在VOCs治理中的应用及推广提供参考。

  2024年03期 v.42;No.209 419-433页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
  

• 无机荧光温敏材料的研究进展及性能提升策略

  贾雅梅;崔祥水;汪晓勇;周超洋;彭红兵;

  随着纳米材料与生物科技的快速发展，微电子电路、微流体设备、纳米生物医学等领域的发展突飞猛进，迫切需要高灵敏度的荧光温敏材料。得益于稀土/过渡金属离子独特的电子能级结构，稀土/过渡金属离子掺杂的无机材料可实现覆盖紫外、可见及近红外光谱范围的上转换或下转移发光，具有荧光发射谱带可调、荧光寿命长、耐光漂白及热稳定性高等优点成为一类重要的荧光温敏材料，近年来取得了一系列重要的研究进展。本文首先介绍了荧光测温技术的分类、主要测温性能参数以及稀土/过渡金属离子掺杂无机荧光温敏材料的研究进展，然后阐述了稀土/过渡金属离子掺杂无机荧光温敏材料在提升测温灵敏度、拓展测温区间及提高测温精确度三方面的发展策略，最后总结并展望了稀土/过渡金属离子掺杂无机荧光温敏材料的发展趋势。

  2024年03期 v.42;No.209 434-450页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
  

• 铈对铝合金微观组织与性能的影响

  杨治刚;李凯丽;绳天庆;吕欣冉;余建波;

  稀土元素以其高效性得到极大关注，Ce作为地壳中含量最多的稀土元素，加入Al合金可极大地细化晶粒，同时生成Al_(11)Ce_3第二相，起到第二相强化的作用，极大改善Al合金的硬度、强度、耐高温性、导电性等，这些特殊的性能使Al-Ce合金在长距离高架电缆、航天燃料低温贮箱、军用飞机内部零件、现代化轻量化汽车机身等领域实现应用。基于此，本文系统总结了国内外在Ce元素对不同Al合金体系的铸造性、微观组织和性能等方面的研究成果，并对其应用前景进行了展望。

  2024年03期 v.42;No.209 451-467页 [查看摘要][在线阅读][下载 1337K]
  

• 微生物技术在稀土资源利用中的研究进展

  涂志红;肖秋东;张雪桢;刘杰;何慧军;刘崇敏;宋波;

  稀土是不可再生宝贵资源，广泛应用于生产生活中。针对目前稀土开采仍较粗放且缺乏对稀土有效回收这一现状，关注了微生物技术在浸出低品位尾矿和回收废弃物中稀土的优势，并着重介绍了微生物浸出稀土及相关机理研究，主要包括微生物浸出、回收及富集和纯化稀土。简述了微生物浸出稀土存在的主要缺陷，结合已有研究成果展望了微生物浸出技术在稀土领域研究方向及其面临的挑战。

  2024年03期 v.42;No.209 468-481页 [查看摘要][在线阅读][下载 1186K]
  

稀土发光

• 基于Yb³⁺/Er³⁺/Tm³⁺三掺杂Ba₃In₂F₁₂荧光粉的光学温度传感性能研究

  周晨露;李帅;张晨;赵小奇;

  上转换发光材料在温度传感方面具有独特的优势。采用典型的水热法合成了Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)三掺杂的Ba_3In_2F_(12)发光材料，利用X射线衍射和荧光光谱仪，对样品的晶体结构、发光光谱及温度传感特性进行了研究。在980 nm激光器的激发下，样品的发射峰位于475,540,543,650,651和790 nm，分别对应于Tm~(3+)离子的~1G_4→~3H_6跃迁、Er~(3+)离子的~2H_(11/2)/~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁及Tm~(3+)离子的~1G_4→~3F_4跃迁和~3H_4→~3H_6跃迁。同时基于热和非热耦合能级的荧光强度比技术，研究了其在260～480 K范围的温度传感性能。通过引入一种多通道测温的方式，构建了一种在260～480 K的宽温度范围内高灵敏度的测温模式，以上结果证明了该材料是一种应用前景良好的光学温度传感器。

  2024年03期 v.42;No.209 482-488页 [查看摘要][在线阅读][下载 1208K]
  

稀土催化

• 相关实验因素对以酸性染料为碳源制备CeO₂@C光催化效率的影响

  蔡元韬;张帆帆;刘俊华;陶剑波;郝仕油;

  以Ce(NO_3)_3·6H_2O为铈源，酸性橙7 (AO7）为碳源，通过水热-煅烧法合成了CeO_2@C催化剂。利用FT-IR,XRD,Raman,XPS,UV-VIS,SEM等技术对合成样品的结构、形貌进行了表征，证明制得的CeO_2@C为萤石面心立方结构，具有类圆形外形。以AO7为探针分子对合成的CeO_2@C光催化性能进行评价，并考察了AO7使用量、水热温度、煅烧温度等因素对光催化效率的影响。结果表明，在Ce(NO_3)_3·6H_2O与AO7质量百分比为145∶1，水热温度为180℃，煅烧温度为600℃时合成的CeO_2@C对AO7的光催化效率最好。

  2024年03期 v.42;No.209 489-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K]
  

稀土新材料

• 固体氧化物燃料电池Sr_2-xPr_xFe_1.5Mo_0.5O_6-δ阴极材料的制备与性能

  王盼;钱伟星;陈雨婷;程继海;

  采用溶液燃烧法制备了固体氧化物燃料电池阴极材料Sr_(2-x)Pr_xFe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ) (x=0～0.1），对其相结构、电化学性能及其与电解质材料的化学稳定性和热相容性进行了研究。结果表明，Sr_(2-x)Pr_xFe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)阴极材料具有典型的双钙钛矿结构，与电解质材料Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)之间具有较好的化学稳定性；适量掺杂Pr不但可以改善电极与电解质材料的热膨胀匹配性，而且可以提高Sr_(2-x)Pr_xFe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)的电导率并降低其极化电阻；Sr_(1.95)Pr_(0.05)Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)的电导率在450℃可达到最大值32.0 S·cm~(-1)，同时具有最低的极化电阻0.266Ω·cm~2。Sr_(2-x)Pr_xFe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)可以用作一种潜在的固体氧化物燃料电池阴极材料。

  2024年03期 v.42;No.209 497-502页 [查看摘要][在线阅读][下载 1032K]
  

• 硅掺杂石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂固体电解质的制备及性能表征

  黄晓东;王庆伟;刘萌;金广辉;

  石榴石型固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12 )(LLZO）因为具有高的锂离子电导率、宽的化学窗口和良好的锂金属稳定性而被广泛研究。为进一步提高其电化学性能，得到稳定立方相结构，本文采用高温固相法制备出Si掺杂LLZO (Li_7La_3Zr_(2-x)Si_xO_(12)）固体电解质。探究了Si掺杂量x对烧结陶瓷片的物相组成、晶体结构、微观形貌、相对密度、锂离子电导率和电导活化能的影响。结果表明，随着Si掺杂量x的增加，Li_7La_3Zr_(2-x)Si_xO_(12)烧结陶瓷片的气孔减少，相对密度增加，锂离子电导率随着Si掺杂量x的增加呈现出先上升后下降的趋势。当Si掺杂量x=0.24时，Li_7La_3Zr_(2-x)Si_xO_(12)烧结陶瓷片的锂离子电导率达到了最大值4.86×10~(-4) S·cm~(-1)，电导活化能达到了最低值为0.32 eV。

  2024年03期 v.42;No.209 503-508页 [查看摘要][在线阅读][下载 1073K]
  

• CeO₂-ZrO₂纳米复合粉体的原位自组装法制备及表征

  宋志健;刘世凯;王嘉琳;韩碧波;孙亚光;

  针对氧化锆纳米复合材料组分分布不均和高温处理时晶粒异常长大等问题，本研究采用原位自组装法制备了CeO_2-ZrO_2纳米复合粉体，研究了CeO_2的添加量、不同分散剂以及煅烧条件对ZrO_2粉体的相含量及微观形貌的影响。研究结果表明：在真空条件下煅烧，以聚醚P123作为分散剂、含有10%CeO_2的ZrO_2粉体对氧化锆四方相实现了全稳，并且其分散性良好，粒径为50～100 nm。真空煅烧中形成的碳可以有效防止CeO_2-ZrO_2纳米颗粒的异常长大。本文成果可望为高质量陶瓷纳米复合粉体的制备提供支持，具有广阔的应用前景。

  2024年03期 v.42;No.209 509-514页 [查看摘要][在线阅读][下载 1031K]
  

• (Sm_1-xEr_x)₂(Zr_0.7Ti_0.3)₂O₇陶瓷材料的热物理性能研究

  牟仁德;谢敏;张永和;王志刚;宋希文;

  采用固相合成法制备了（Sm_(1-x)Er_x)_2(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_2O_7 (x=0,0.2,0.4）陶瓷材料，研究其物相结构及热物理性能。结果表明：（Sm_(1-x)Er_x)_2(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_2O_7(x=0,0.2,0.4）陶瓷材料均为单一立方烧绿石结构，晶格常数随Er~(3+)掺杂量的增加而降低。掺杂Er_2O_3可显著降低Sm_2(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_2O_7陶瓷材料的热导率，屏蔽热辐射，减缓高温下热导率异常上升的趋势。Er~(3+)部分取代Sm~(3+)导致陶瓷材料的热膨胀系数从11.52 K~(-1)降低到10.89 K~(-1)，但仍与YSZ陶瓷材料的热膨胀系数接近，满足热障涂层材料的应用要求。

  2024年03期 v.42;No.209 515-521页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]
  

• 一种作为潜在热障涂层材料的新型高熵铌酸盐氧化物热物理性能研究

  张奕雄;王盼盼;何君杰;徐陆润;陶景超;赵晓峰;

  采用固态反应法成功制备出高熵（La_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Y_(0.2)Yb_(0.2))NbO_4陶瓷，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热膨胀计和热分析仪对比研究了高熵铌酸盐和稀土铌酸盐的微观结构、热膨胀系数和热导率。结果表明：高熵铌酸盐为单相单斜结构，掺杂的稀土元素分布均匀，存在明显的铁弹性域，铁弹性相变导致的体积膨胀基本可以忽略不计。相对于YNbO_4的热膨胀系数（10.60×10~(-6) K~(-1),829℃）和热导率（3.12 W·m~(-1)·K~(-1),100℃），高熵（La_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Y_(0.2)Yb_(0.2))NbO_4陶瓷具有更高的热膨胀系数（11.19×10~(-6) K~(-1),686℃）和更低的热导率（2.34 W·m~(-1)·K~(-1),100℃），是潜在的新型热障涂层候选材料。

  2024年03期 v.42;No.209 522-527页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
  

• 喷涂法制备ZnAl-ER复合涂层结构与性能研究

  杨友文;孙盈中;苏禄水;邓卜峰;张雨;刘继广;方晓刚;

  采用空气喷涂工艺在粘结NdFeB磁环表面制备锌铝/环氧树脂（ZnAl-ER）复合涂层。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、 X射线衍射（XRD）和3D激光共聚焦扫描显微镜（LCSM）对涂层形貌结构、化学成分进行了表征。ZnAl涂层表面为层状结构，孔隙率高、粗糙度大。经过ER涂层的复合，ER渗透到ZnAl涂层孔隙中，可以有效地填补ZnAl表面的凹坑与孔隙，复合涂层表面粗糙度降低。ZnAl-ER涂层具有较好的腐蚀防护效果，其表面氧化速率明显降低。耐蚀性能研究表明，ZnAl-ER/NdFeB的耐中性盐雾（NSS）时长达到240 h，腐蚀电流密度较NdFeB磁环降低了约1个数量级。并且，所制备的涂层对粘结NdFeB磁环的磁性能影响较小。

  2024年03期 v.42;No.209 528-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 1277K]
  

稀土化学与湿法冶金

• 钪精矿与硫酸法钛白废液协同浸出分离钪

  钟楠岚;肖军辉;邓冰;高德强;邹凯;

  含钪钒钛磁铁尾矿经过分选工艺富集至含钪量为66.24 g·t~(-1)的钪精矿；含钪钛白废酸采集于四川德阳地区，其钪含量为3.661 mg·L~(-1)。钪精矿采用焙烧改性处理后，利用含钪钛白废液作为协同浸出分离钪的浸出剂。研究结果表明：在无盐焙烧、焙烧温度为850℃，焙烧时间2.0 h，浸出温度80℃，浸出时间2.0 h，浸出液固比8 mL/g，助剂为NH4F，助剂用量为12%条件下浸出效果最佳，钪的浸出率可达到83.90%，浸出渣钪含量下降到11.50 g·t~(-1)。钪精矿、焙烧矿和浸出渣的SEM-EDS, XRD表征表明：主要含钪矿物辉石类、长石类等经过焙烧改性后，为钛白废液浸出钪创造了有利条件，钪离子在酸浸时能够被有效地释放，实现了从废渣和废酸中协同强化浸出钪的目的。同时热重分析显示钪精矿在焙烧时会有两次失重现象。浸出过程中的热力学分析证明了浸出反应的可行性。

  2024年03期 v.42;No.209 537-548页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K]
  

• 集残留置浸矿的离子型稀土浸-淋一体化工艺研究

  肖信锦;王慧娟;黄金;郭安;孙雪菲;邓扬悟;王林生;

  离子型稀土经（NH_4)_2SO_4浸矿后尾矿内有大量的铵盐残留，在闭矿后长期缓释对矿区环境造成污染，制约了（NH_4)_2SO_4浸矿剂的应用和离子型稀土的高效开采。试验通过室内柱浸模拟试验，对浸矿与集中淋洗工艺的组合优化工艺进行了小试条件探索和扩大化试验验证。结果发现，在（NH_4)_2SO_4加入量为4.53 g·g~(-1) REO,MgSO_4加入量为（NH_4)_2SO_4加入摩尔量的120%的工艺条件下，均配制成2%（质量分数）的溶液先后进行浸矿和淋洗，小试和扩大化试验中铵浸+镁淋的稀土浸出率分别为96.81%和98.61%，稀土混合浸出液中的Mg~(2+)浓度分别为57.24和77.34 mg·L~(-1),NH_4HCO_3沉淀得到的碳酸稀土精矿中镁含量均小于15 mg·kg~(-1)；结合一倍柱内矿土孔隙体积纯水淋洗，镁淋+水淋洗的尾矿氨氮淋出率在90%左右，尾矿中残留的氨氮含量小于200 mg·kg~(-1)，符合绿化种植土壤要求。采用浸-淋一体化工艺在利用淋洗药剂淋洗和推动离子型稀土尾矿中铵根向下浸矿的同时并未对浸出液质量造成影响，同等稀土浸出率条件下，可大幅降低浸矿剂（NH_4)_2SO_4的用量，缩短浸矿和淋洗周期，具有较好的工业推广价值。

  2024年03期 v.42;No.209 549-558页 [查看摘要][在线阅读][下载 1042K]
  

• 喷雾热解法直接制备微泡中空结构铈锆固溶体的研究

  王振峰;赵爽;伍永福;黄娟;刘中兴;马守营;

  利用喷雾热解工艺，以氧氯化锆、稀土萃取分离液氯化铈为原料，柠檬酸为助剂，制备了含碳铈锆复合氧化物前驱体，经二次焙烧后成功制备出低氯且具有中空结构、比表面积为22.8～36.3 m~2·g~(-1)的铈锆复合氧化物。对制备出的样品用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）和比表面积分析（BET）进行了表征。FESEM分析结果显示样品的厚度随着柠檬酸摩尔比的增加逐渐变薄。BET分析结果显示样品的比表面积在铈锆-柠檬酸的摩尔比中存在最大值，在摩尔比为1∶1.5时比表面积达到最大值，为36.3 m~2·g~(-1)左右，制备的微泡中空结构颗粒尺寸在1.1～11.3μm之间，可为稀土萃取分离液直接制备稀土材料的短流程绿色制备工艺提供参考。

  2024年03期 v.42;No.209 559-567页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
  

稀土金属学与火法冶金

• 锌对固溶态Mg-Y-Nd-Zr合金显微组织及力学性能的影响

  苏再军;默辰星;陈东瑞;梁秋贤;陈卓夫;

  采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、 X射线衍射分析（X-ray）及力学性能测试等手段研究少量Zn元素（0,0.5%, 1.0%, 1.5%（质量分数））对固溶态Mg-Y-Nd-Zr合金显微组织及抗拉力学性能的影响。研究表明：经固溶处理后，合金中的Mg_(12)Nd相和Mg24Y5相已熔入基体，仅在晶界中存在有Mg_(12)YZn相；随着Zn含量的增加，Mg_(12)YZn相的体积分数逐渐增加，合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率先升高后降低。Zn含量为0.5%时，固溶态合金的抗拉强度、屈服强度达到最大值：252, 158 MPa；提高Zn含量到1.0%时，合金的伸长率达到最大值13.2%。对固溶态合金屈服强度贡献最大的因素为固溶强化，占总强度值的54%以上。随Zn含量的增加，生成的Mg_(12)YZn相体积分数增加，导致固溶强化效果随之下降，第二相强化效果略有提高。

  2024年03期 v.42;No.209 568-573页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
  

稀土地矿

• 贵州早寒武世磷块岩型稀土矿地球化学特征及其对沉积环境和成矿物质来源的指示

  王昌建;谢宏;汪宇航;

  黔中台地相区织金下寒武统戈仲伍组（∈1gz）磷块岩和黔东台地边缘斜坡相区铜仁坝黄下寒武统牛蹄塘组（∈1n）底部磷块岩中均高度富集稀土元素。本文在早寒武世梅树村期等时地层格架的基础上，利用剖面实测、岩矿鉴定、 ICP-MS等分析手段，对比分析了织金戈仲伍与铜仁坝黄典型含磷（稀土）岩系的沉积特征、稀土元素及部分微量元素地球化学特征。研究发现，两研究区磷块岩中稀土总量（∑REE+Y）均高度浓集，平均值分别可达1258.66×10~(-6), 808.09×10~(-6)，且与P_2O_5具有明显相关性，推测稀土可能主要以类质同象形式存在于碳氟磷灰石当中，坝黄富稀土磷块岩中还有少量稀土可能被粘土矿物所吸附。含磷（稀土）岩系明显的Ce负异常及低V/Cr值表明，沉积期水体介质动荡变化，相对氧化的沉积环境更有利于磷块岩型稀土沉积。“帽型”或略微左倾的稀土配分曲线、大部分样品具有的强烈Eu正异常、∑REE-La/Yb关系图投点于花岗岩区域或花岗岩-玄武岩交汇区、高U/Th值及低Co/Ni值均揭示，两含磷（稀土）岩系成矿物质为同一来源，主要为热水来源，其次来自于深水富P-REE水团。

  2024年03期 v.42;No.209 574-590页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]
  

• 滇中老街子Pb-Ag矿床稀土元素富集特征及其赋存状态

  王博;吴鹏;杨航;

  滇中姚安铅多金属矿床是金沙江-红河富碱斑岩多金属成矿带的典型代表，带内铅多金属矿床中出现稀土矿化富集的现象鲜有报道。近年来，在姚安老街子Pb-Ag矿床发现稀土元素超常富集，部分地段含量已超过工业品位，形成矿（化）体。稀土与铅多金属同空间矿化富集现象引发该类矿床成矿作用研究的问题：稀土元素富集特征及其赋存状态如何？本文系统采集2108, 2073, 2038, 2003 m中段坑道中富碱斑岩样品231件，采用ICP-MS测定稀土元素含量，并绘制其异常分布图，总结稀土元素空间富集规律。研究发现在垂向空间上由浅及深，稀土元素含量呈现递增趋势。通过电子探针分析，识别出独居石、褐帘石等稀土矿物。综合对宏观空间尺度稀土元素的富集特征以及微观尺度稀土赋存状态的研究，认为稀土富集与北东-近东西向断裂、黄铁矿化、方铅矿化在空间上关系密切，该矿床稀土具有成矿潜力与找矿前景。

  2024年03期 v.42;No.209 591-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K]
  
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