- 苏虹阳;许建兵;刘鹏;陈迪;
在过去的几十年中，稀土基金属氧化物领域的研究取得了巨大的进展。稀土基金属氧化物具有多样的功能特性，例如铁电性、磁性、高温超导性等，可用于诸多实际应用，例如阻变存储器、固体氧化物燃料电池、发光二极管、透明导体以及太阳能电池等。本文研究了八种不同稀土氧化物单晶基片表面原子级平整的处理，并在处理后的多种基片上采用脉冲激光沉积技术，制备了约10 nm厚的La_(0.6)Sr_(0.4)FeO_3单晶薄膜。通过优化表面处理工艺，成功获得了均一表面原子级平整、台阶高度可控的表面结构，该研究为稀土氧化物基片的表面处理及薄膜生长提供了重要的实验依据，能推动稀土基金属氧化物在基础科研模型体系中的应用和相关高性能器件的开发。
2025年04期 v.46;No.279 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1944K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：32 ] - 张鑫宇;刘仍谦;王志刚;谢敏;张永和;王炫力;牟仁德;宋希文;
氧化钇稳定氧化锆陶瓷是广泛应用的热障涂层陶瓷材料，但在1200℃以上长期服役时存在相稳定性差、烧结加剧和力学性能下降等弊端。基于此，本研究提出采用高温固相反应法制备Gd_2O_3-Sc_2O_3-CeO_2-ZrO_2(GdCSSZ)热障涂层陶瓷材料。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和维氏硬度等表征手段，探究Gd_2O_3掺杂含量对微观组织结构演变行为以及维氏硬度、断裂韧性和弹性模量等力学性能的影响规律。结果表明，1500℃×6 h烧结Gd_2O_3-Sc_2O_3-CeO_2-ZrO_2陶瓷材料的主晶相为t相，特别是当Gd~(3+)掺杂含量大于0.5%(摩尔分数)时，有立方相生成；此外，增加Gd~(3+)掺杂含量可有效抑制ZrO_2晶粒的生长，维氏硬度、弹性模量均略增加，断裂韧性略下降。
2025年04期 v.46;No.279 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1462K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：489 ] - 孙凯磊;黄海;王旭;廖春发;石忠宁;
LiF-[CaF_2/YbF_3]-Yb_2O_3熔盐体系的电导率是优化电解制备稀土Yb合金工艺的关键物理化学参数。本文采用连续变化电导池常数(CVCC)法测定1173 K～1523 K温度范围内LiF-[CaF_2/YbF_3]-Yb_2O_3体系电导率并分析其变化规律，对比了(LiF-CaF_2)_(etu)和(LiF-YbF_3)_(etu)体系电解制备Ni-Yb合金产物的组织结构。结果表明：在1173 K～1523 K范围内，LiF-[CaF_2/YbF_3]-Yb_2O_3体系电导率随温度升高而线性增加；随Yb_2O_3的含量在1%～4%(质量分数)范围内增加，LiF-[CaF_2/YbF_3]体系的电导率逐渐减小；Yb_2O_3的加入使(LiF-CaF_2)_(etu)体系电导活化能出现线性增大，而(LiF-YbF_3)_(etu)体系中电导活化能的增加虽非线性，但增幅更大。(LiF-YbF_3)_(etu)体系和(LiF-CaF_2)_(etu)体系电解制备Ni-Yb合金产物的组织结构接近。因此，采用CaF_2部分替代YbF_3是可行的。
2025年04期 v.46;No.279 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：32 ] - 曹铁平;李跃军;孙大伟;
高效稳定光催化剂是CO_2还原技术的关键，本工作利用水热法将Pr_2Sn_2O_7纳米片构筑到TiO_2纳米纤维表面，制备了S型异质结Pr_2Sn_2O_7/TiO_2复合纤维光催化材料。利用不同方法表征其微观结构、形貌和光电性能，并以光催化CO_2还原实验考察其光催化活性。结果表明，负载适量Pr_2Sn_2O_7的Pr_2Sn_2O_7/TiO_2异质结可以显著提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。模拟太阳光照射下，CH_4的生成速率达到13.75μmol·h~(-1)·g~(-1),较纯TiO_2纳米纤维中提高14.5倍。该研究拓宽了稀土金属材料的应用范围，为设计先进太阳能转换光催化材料提供了新途径。
2025年04期 v.46;No.279 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：336 ] - 吕萌;高雪云;邢磊;翟亭亭;方慧亮;王海燕;魏慧慧;
本文基于投影缀加波方法(PAW)和广义梯度近似(GGA),在考虑体系热振动和电子贡献的基础上，采用第一性原理研究了稀土La、Ce在α-Fe稀溶体中的固溶行为。通过四参数Birch-Murnaghan状态方程拟合了体系的能量-体积曲线。根据正规溶液模型，计算了稀土在α-Fe固溶体中的活度系数，以及Fe与稀土之间的相互作用系数。在此基础上，基于第一性原理计算的热力学参数，分别得到了稀土La、Ce在α-Fe中的固溶度随温度的变化曲线。结果表明，热电子自由能在高温阶段对于体系自由能贡献明显；由于稀土元素RE(La、Ce)与基体Fe之间存在一定的吸引作用，Ce元素在高温下趋向于偏聚形成Fe-RE化合物，La元素在高温下趋向于偏聚在缺陷位置，并且由于涉及到长程扩散，偏聚进程也非常缓慢。因此，稀土元素La与Fe基体之间的相互作用系数I_(FeLa)的降幅明显低于I_(FeCe)的降幅，La元素在α-Fe基体中的活度系数随温度升高的幅度明显大于Ce元素，固溶度整体随温度升高而增大，在低于1031 K时La元素的固溶度低于Ce元素，当温度高于1031 K时La元素的固溶度远高于Ce元素。
2025年04期 v.46;No.279 34-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1612K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：79 ] - 王刚;郭妍;王香兰;
为解决螺旋藻吸附稀土元素过程中存在吸附容量低、密度小等缺点，采用CaCl_2为改性剂，制备了CaCl_2改性螺旋藻微球。以改性螺旋藻微球为吸附剂，研究其对稀土Yb~(3+)的吸附性能。得到CaCl_2改性螺旋藻微球对Yb~(3+)的最佳吸附条件是：吸附剂投料量为0.4 g, pH为4.0,温度为40℃,吸附时间为200 min时吸附效率最佳，可达96%。Langmuir方程较好地模拟吸附等温过程(R~2=0.99),对改性前、改性后及吸附Yb~(3+)的改性螺旋藻进行了XRD表征，推测吸附过程为阳离子交换过程。研究结果表明，采用CaCl_2改性可有效提高螺旋藻对Yb~(3+)的吸附性能。
2025年04期 v.46;No.279 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：51 ] - 吴吉昀;冯博;陈燕;杨增烨;
膨润土作为层状结构的吸附材料，对废水中的稀土离子具有较好的吸附能力，但黏土矿物难以实现较好的固液分离。将磁性Fe_3O_4负载到膨润土上，不仅能增加材料的吸附位点，还能通过磁回收循环使用。采用扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线分析(XRD)研究改性前后膨润土的性质，考察了吸附液pH、吸附剂投加量、吸附温度、吸附时间等条件对改性膨润土吸附稀土废水中Ce~(3+)、Y~(3+)的影响。实验结果表明：膨润土磁改性后可提供的吸附位点增多，有较好的吸附性能，实验中磁性膨润土对Ce~(3+)、Y~(3+)的最大吸附量分别可达39.32 mg/g、22.60 mg/g,且具有良好的循环使用性能，5次循环后吸附材料对Ce~(3+)、Y~(3+)溶液的去除率分别保持在72.33%、68.30%。吸附热力学及动力学表明磁性膨润土对Ce~(3+)、Y~(3+)的吸附是自发吸热的、以化学吸附为主的单分子层吸附过程。
2025年04期 v.46;No.279 51-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2305K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：48 ] - 郭钟群;唐韬;周尖荣;刘凌峰;王晓军;钟文;
离子型稀土矿原地溶浸引起的滑坡问题严重影响矿山生产安全，其中，离子型稀土矿的力学性能是影响边坡稳定性的直接因素。为了揭示浸矿液种类、浸矿液浓度、浸矿时间、干湿循环等因素对离子型稀土浸矿后力学性能的变化规律，开展了不同浸矿条件下矿体的直剪试验与无侧限抗压试验。结果表明：在不同种类浸矿液下，矿体抗剪强度从大到小的工况依次为纯水溶浸、3%硫酸镁溶浸、3%硫酸铵溶浸，其无侧限抗压强度也符合该规律。随着浸矿液浓度增大，黏聚力与内摩擦角的变化符合单指数衰减函数规律，无侧限抗压强度与浸矿液浓度之间的关系符合Holliday模型。随溶浸时间的增加，抗剪强度与无侧限抗压强度逐渐减小。在干湿循环作用下，抗剪强度和无侧限抗压强度均在第1次循环后显著降低，在经历3次循环后逐渐稳定，且经过干湿循环与未经历干湿循环比较时发现，前者达到无侧限抗压强度的速度更快。该研究结果为分析化学溶浸作用下离子型稀土矿边坡稳定性提供理论基础。
2025年04期 v.46;No.279 62-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 5531K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：26 ] - 程成;李竺娟;杨佳豪;唐富顺;
本文旨在探索以CeZr-MOF材料碳化衍生制备Pd/CeO_2-ZrO_2催化剂，研究不同负载方式和热老化后催化剂上贵金属Pd组分的分散性及CO催化氧化性能。结果表明，高空速下，以CeZr-BTC MOFs材料衍生制备的Pd/CeO_2-ZrO_2催化剂表现出良好的低温CO催化氧化反应性能，T_(50)和T_(90)可分别低至52℃和56℃,但Pd组分的负载方法对活性组分的分散稳定性存在影响。由先碳化后负载(Pd/ZCM1)和先负载后碳化(Pd/ZCM2)制备的催化剂上，Pd颗粒平均粒径分别为0.22 nm和0.24 nm,并经1000℃和10 h热老化后Pd颗粒平均粒径分别增加到0.29 nm和0.34 nm,先碳化后负载Pd组分更有利于CO催化氧化性能的提升。碳化制备的CeO_2-ZrO_2载体上Pd组分的分散性更好，催化氧化活性更佳。CeZr-MOF材料衍生制备可获得贵金属组分高分散的Pd/CeO_2-ZrO_2催化剂，并以CeZr-MOF材料先碳化衍生后负载Pd组分为佳。
2025年04期 v.46;No.279 79-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2080K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：49 ] - 龚良信;张德富;张健仁;王先广;曹明轩;吴德海;唐梅华;
赣南离子吸附型重稀土矿床成矿花岗岩广泛出露，但对多数成矿岩体的侵位时代、岩石成因等认识不足。本文对新发现的安远县石头坪重稀土矿床象洞岩体开展了锆石U-Pb年代学、地球化学特征及成因研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示岩体年龄为135.2 Ma±1.7 Ma,属早白垩世岩浆活动产物。岩石地球化学研究表明岩体具有富Si、Al、Fe、Na、K,贫Mg、Ca、Ti、P,锆饱和温度高(平均值832℃)等特征，属于岩浆晚期形成的强过铝质高硅高钾钙碱性A型花岗岩。岩体ΣREE较高，为离子吸附型稀土成矿母岩，轻重稀土分馏明显，稀土配分曲线表现为右倾“海鸥型”、Eu负异常明显；富集Rb、Th、U、Nd、Zr、Yb等元素，亏损Ba、Sr、P、Ti、Ta等元素；岩浆分异与壳源物质的部分熔融有关。中生代晚期古太平洋板块俯冲后撤致使岩石圈伸展，在后撤过程中，幔源岩浆底侵使地壳发生高温熔融，产生的岩浆经过分异演化形成岩体。
2025年04期 v.46;No.279 93-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 4673K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：196 ] - 张丽;耿飞;魏光普;郭宾;苑星宇;李涛;
本文探究镧和铈元素对稀土先锋植物碱蓬(Suaeda salsa)生长的影响，为稀土污染的土壤治理和当地植被恢复提供理论依据。从稀土尾矿库四个方位现场采集碱蓬植株及其根际土壤，通过ICP法和抗氧化系统指标活性分析(CAT、MDA、POD、SOD)揭示碱蓬对La、Ce元素的吸收、富集以及生理、生化响应。结果发现，碱蓬体内La、Ce元素含量随着土壤浓度的升高而增加，其中，La元素在碱蓬的地上器官、地下器官、整株的含量分别为17.74 mg·kg~(-1)～36.02 mg·kg~(-1)、30.34 mg·kg~(-1)～86.02 mg·kg~(-1)、50.18 mg·kg~(-1)～124.27 mg·kg~(-1),Ce元素在碱蓬的地上器官、地下器官、整株的含量分别为30.96 mg·kg~(-1)～84.82 mg·kg~(-1)、92.33 mg·kg~(-1)～263.97 mg·kg~(-1)、130.36 mg·kg~(-1)～349.27 mg·kg~(-1)。通过转移和富集系数发现碱蓬不是富集植物，且其吸收Ce元素的能力优于La元素。碱蓬的CAT、MDA、POD、SOD活性，在不同浓度La元素胁迫下的最高值分别为30.28 U·mg~(-1)、12.51 U·mg~(-1)、1631.21 U·mg~(-1)、187.69 U·mg~(-1),在不同浓度Ce元素胁迫下的最高值分别为22.61 U·mg~(-1)、11.74 U·mg~(-1)、2217.38 U·mg~(-1)、123.35 U·mg~(-1)。随着土壤中La和Ce元素含量的增加，碱蓬的抗氧化系统指标活性均呈现出先升后降的趋势，说明其具有较强的解毒机制。因此，碱蓬作为吸收La和Ce元素的先锋植物可以对稀土矿山及尾矿库的土壤治理和植被恢复提供帮助。
2025年04期 v.46;No.279 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：131 ] - 刘晓辰;孙玉晓;段飞鹏;张玲玉;满达;金自力;李玮;
25Cr3Mo3NiNb钢在常温和低温冲击韧性、断裂韧性等方面性能优异，适应新一代高强钢材料的强度、高寿命等方面的要求，被广泛应用于火炮身管的制造选材，作为大规模生产的重要火炮管件，如何在保证产品性能的同时减少成本一直是一个难以解决的问题。本实验为探究Ce的加入对25Cr3Mo3NiNb钢铸态组织的影响，通过真空冶炼炉制备了具有不同Ce含量的25Cr钢，通过分析钢的凝固过程，探究Ce含量对凝固组织和合金元素偏析行为的影响。利用电子探针对凝固后样品的合金元素分布进行分析，发现随着Ce含量的增加，会逐渐促进Mo的固溶。结果表明，相同的冶炼条件下，Ce的加入会起到细化枝晶的作用，缩短二次枝晶间距；通过进行电子探针原始数据对Mo元素偏析比的计算，发现加入Ce可以减小均匀化退火前Mo元素的偏析比计算结果，因此Ce的加入可以有效地优化铸态钢锭的组织，通过改善凝固组织来降低大规模工艺生产的成本。
2025年04期 v.46;No.279 121-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2981K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：211 ] - 万福兴;逄启寿;陈士杰;忻治霖;
随着稀土金属冶炼规模逐渐扩大，对稀土电解槽的研究也越来越深入，本研究针对稀土电解槽内流场展开，槽内流场主要有气泡流以及电磁力驱动的流场。利用Comsol软件对电解槽电磁力驱动的流场进行仿真模拟，研究槽内电解质在电磁驱动作用下的流动情况，得到电解槽内电解质所受洛伦兹力影响的分布以及电解质在电磁力驱动下的最大流速为0.2693 m/s。
2025年04期 v.46;No.279 130-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 2769K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：30 ]