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中国稀土学会2021学术年会

作者：程福祥吴声廖春生严纯华五矿(北京)稀土研究院有限公司北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心

串级萃取技术是实现多组分稀土分离提纯的有效途径,已为稀土分离工业普遍采用。串级萃取理论的建立为稀土分离流程设计和新工艺的开发提供了基础理论指导,不断推动我国稀土分离技术的高效、绿色和高质化。然而长期以来,起到稀土萃取分... 详细信息

串级萃取技术是实现多组分稀土分离提纯的有效途径,已为稀土分离工业普遍采用。串级萃取理论的建立为稀土分离流程设计和新工艺的开发提供了基础理论指导,不断推动我国稀土分离技术的高效、绿色和高质化。然而长期以来,起到稀土萃取分离作用的萃取分离生产线依然似摆在技术人员面前的"黑匣子",技术人员往往只能关注到分离结果,而对于生产线中物料组份的流转和分配规律等却知之甚少,因而对于生产线工艺参数的优化调整缺乏指导,具有相当程度的盲目性。联动萃取工艺具有显著降耗减排功效,已成为我国稀土分离工业的基本技术。基于联动萃取工艺流程发展的基础理论[1-6]在为该流程设计提供理论指导的同时,也开启了一扇进入稀土串级萃取分离生产线"黑匣子"的探秘之窗。通过该项理论研究获得的槽体提纯效率变化规律、待分离组份在分离单元中出口分配规律、分离单元间物料组份流转规律、萃取和洗涤关系的本质以及联动萃取降耗减排功效的原理等方面的深层次认知,将有助于技术人员在生产实践中能不仅知其然,也能知其所以然,可更加明确生产工艺参数和生产方案的优化调整方向,更好掌控生产线。

关键词：稀土串级萃取联动萃取

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有机进料流程最小总萃取量分析

有机进料流程最小总萃取量分析

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中国稀土学会2021学术年会

作者：吴声程福祥廖春生严纯华五矿(北京)稀土研究院有限公司北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心

稀土分离流程的总萃取量是决定流程酸碱消耗的重要参数。流程的总萃取量与体系的分离系数、原料组成和分离流程相关。在前期研究中,我们得出了指定分离体系下,流程特定分割方式最小萃取量守恒的结论。由此结论进一步得到了分离流程最小... 详细信息

稀土分离流程的总萃取量是决定流程酸碱消耗的重要参数。流程的总萃取量与体系的分离系数、原料组成和分离流程相关。在前期研究中,我们得出了指定分离体系下,流程特定分割方式最小萃取量守恒的结论。由此结论进一步得到了分离流程最小萃取量的分析方法,即流程的最小总萃取量等于该原料可能的两出口分离方式中最小萃取量的最大值。最小总萃取量分析方法,不仅适用于水相进料体系,也同样适用于有机进料体系。我们对包头矿和典型中钇富铕矿在P507体系下的水相、有机进料方式的最小萃取量进行了比较。结果表明,南、北方矿有机进料体系的最小萃取量均显著低于水相进料体系。文中还对相关分离流程研究的最新进展进行了介绍。

关键词：分离流程

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基于中控数据的萃取分离工艺工况推演算法

基于中控数据的萃取分离工艺工况推演算法

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中国稀土学会2021学术年会

作者：常智舵吴声程福祥廖春生严纯华五矿(北京)稀土研究院有限公司北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心

稀土串级萃取分离体系一般具有多组分、含量差异大、分离要求高等特点。在分离过程的控制中存在大滞后、非线性的体系特征,各稀土元素在各级萃取槽中的分布规律复杂。了解掌握稀土元素在萃取槽中的分布及变化情况,对于萃取分离工艺的工... 详细信息

稀土串级萃取分离体系一般具有多组分、含量差异大、分离要求高等特点。在分离过程的控制中存在大滞后、非线性的体系特征,各稀土元素在各级萃取槽中的分布规律复杂。了解掌握稀土元素在萃取槽中的分布及变化情况,对于萃取分离工艺的工况控制优化、提高产品质量和稳定性有重要意义。基于萃取分离工艺的萃取平衡与物料平恒关系,我们对萃取分离过程中的萃取槽工况推演算法进行了研究。算法采用逐级递推和迭代的静态计算方法,在给定分离系数和两相摩尔流比的条件下可推导出某段萃取线达到稳态后的稀土分布。以一段萃取段槽体为例,以较少的水相采样点数据推演整段槽体的稀土元素分布及变化情况。基于中控数据的萃取分离工艺工况推演算法的研究,可望为萃取槽的稳定运行控制提供参考,并为进一步发展萃取分离自动控制系统提供决策依据。

关键词：稀土萃取分离自动控制推演算法

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基于中控数据的萃取分离工艺工况推演算法

基于中控数据的萃取分离工艺工况推演算法

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2021中国稀土学会学术年会

作者：常智舵吴声程福祥廖春生严纯华五矿(北京)稀土研究院有限公司北京100085 五矿(北京)稀土研究院有限公司北京100085 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心北京 100871 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京分子科学中心北京 100871

稀土串级萃取分离体系一般具有多组分、含量差异大、分离要求高等特点。在分离过程的控制中存在大滞后、非线性的体系特征，各稀土元素在各级萃取槽中的分布规律复杂。

关键词：

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基于三维石墨烯衬底的纳米片状水合氧化钌:电化学沉积制备以及柔性超级电容器储能应用（英文）

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无机材料学报 2019年第4期34卷 455-462页

作者：王远林杰常郑林天全钱猛黄富强中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049 北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家实验室稀土材料化学及应用国家重点实验室北京100871

可穿戴设备的快速发展刺激了对柔性高面容量储能设备的迫切需求。本工作采用一种简单的无粘结剂阴极电沉积方法将纳米片状RuO_x·nH_2O沉积固定在三维石墨烯骨架上,以提高RuO_x·nH_2O的利用效率,实现了更优良的电极导电性,并... 详细信息

可穿戴设备的快速发展刺激了对柔性高面容量储能设备的迫切需求。本工作采用一种简单的无粘结剂阴极电沉积方法将纳米片状RuO_x·nH_2O沉积固定在三维石墨烯骨架上,以提高RuO_x·nH_2O的利用效率,实现了更优良的电极导电性,并缩短了质子和电子的扩散传输路径。在2 m V?s-1时,它的面容量高达3.78 F?cm^(-2),主要归因于材料的纳米层状结构有利于电解质进入活性物质RuO_x·nH_2O的内部。另外,以这种电极材料制备得到的全固态柔性超级电容器,在10mA?cm^(-2)的电流密度下,能量密度达到0.1m Wh?cm^(-2),功率密度达到2.4mW?cm^(-2),超过大部分文献报道。

关键词：纳米片状RuOx·nH2O 电化学沉积超级电容器

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等离子体在提纯金属过程中微痕量杂质元素迁移机制的影响规律

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中国稀土学报 2019年第6期37卷 647-654,I0001页

作者：李国玲李吉刚傅凯李星国青岛大学材料科学与工程学院山东青岛266071 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学及应用国家重点实验室北京100871

等离子体属于物质第四态,等离子体的温度高,能提供高焓值的工作介质,加之工作气氛可控,可特异性用于高纯金属中微痕量杂质元素的脱除工作。介绍了各类等离子体电弧的基本工作原理及应用特点,尤其归纳了对镧系稀土金属的纯化效果,并讨论... 详细信息

等离子体属于物质第四态,等离子体的温度高,能提供高焓值的工作介质,加之工作气氛可控,可特异性用于高纯金属中微痕量杂质元素的脱除工作。介绍了各类等离子体电弧的基本工作原理及应用特点,尤其归纳了对镧系稀土金属的纯化效果,并讨论了它们的纯化原理及杂质的迁移机制。高温等离子体用于稀土金属纯化制备效果显著,并且其高温电离气流对稀土金属纯化过程起着保护作用,氢等离子体可以进一步脱除微痕量杂质元素,提高纯化效果。

关键词：等离子体高纯稀土金属杂质元素

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稀土/贵金属纳米催化材料的活性结构和性能的调控及应用

稀土/贵金属纳米催化材料的活性结构和性能的调控及应用

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中国稀土学会2020学术年会暨江西(赣州)稀土资源绿色开发与高效利用大会

作者：张亚文北京分子科学国家研究中心北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院

稀土/贵金属纳米催化材料在环境污染治理、新能源、石油化工等领域具有重要应用。在原子尺度上对该类材料的纳米活性结构进行精细调节既是提升其催化性能的有力手段,也是实现材料的原子高效利用以及获得新型纳米催化材料的可行途径。目... 详细信息

稀土/贵金属纳米催化材料在环境污染治理、新能源、石油化工等领域具有重要应用。在原子尺度上对该类材料的纳米活性结构进行精细调节既是提升其催化性能的有力手段,也是实现材料的原子高效利用以及获得新型纳米催化材料的可行途径。目前,如何通过发展液相控制合成方法构筑结构清晰的纳米催化剂,并利用一些探针催化反应在分子水平上揭示这些催化反应的机制,以获得优化催化性能的方法是该领域内的一个难题[1-2]。本工作将展示我们课题组在稀土-贵金属纳米结构的调控及其模型催化性质上的最新研究进展。近年来,我们围绕氧化铈基、铂基以及钌基纳米催化材料,发展了一些活性结构的调变方法,并利用一些重要的探针催化反应(比如CO氧化反应、醇类电氧化反应、CO2加氢反应等),结合第一性原理计算,深入研究了纳米结构与催化性质之间的关联性[3-11]。我们发现通过在纳米尺度上调节材料中的掺杂效应、合金化效应、晶面效应以及界面效应,可以有效提高这些催化材料的性能。这些研究结果为开发高性能稀土/贵金属纳米催化剂提供了有力的科学依据。

关键词：稀土贵金属纳米催化性能调控催化应用

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还原氧化石墨烯原位包覆纳米MnTiO_3颗粒的简易合成及储锂性能研究（英文）

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无机材料学报 2018年第9期33卷 1022-1028页

作者：刘焕龙赵伟李睿哲黄谢意唐宇峰李冬梅黄富强上海大学材料科学与工程学院上海200444 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家实验室稀土材料化学及应用国家重点实验室北京100871

对于高能量密度的锂离子电池而言,研究稳定、高容量负极材料的需求十分迫切。基于此,本工作设计了一种简单有效的溶胶–凝胶法,来合成高性能的被还原石墨烯氧化物原位包覆的MnTiO_3纳米颗粒(MnTiO_3@rGO)。合成的MnTiO_3纳米粒子分散均... 详细信息

对于高能量密度的锂离子电池而言,研究稳定、高容量负极材料的需求十分迫切。基于此,本工作设计了一种简单有效的溶胶–凝胶法,来合成高性能的被还原石墨烯氧化物原位包覆的MnTiO_3纳米颗粒(MnTiO_3@rGO)。合成的MnTiO_3纳米粒子分散均匀,被少层的石墨烯包裹。由于还原氧化石墨烯的高电导率,MnTiO_3@rGO作为锂离子电池负极表现出优异的倍率性能,在5.0 A?g^(–1)的高电流密度时,MnTiO_3@rGO展现出了286 mAh?g^(–1)的比容量。此外,得益于MnTiO_3@rGO的多孔结构和柔性的还原氧化石墨烯外层,MnTiO_3@rGO负极具有显著的长期循环稳定性。在500个循环后,比容量仍保持在441 mAh?g^(–1),仅损失了8.4%。结果表明,该方法对提高金属氧化物负极的导电性和循环稳定性具有较高的应用价值。

关键词：原位包覆还原氧化石墨烯 MnTiO3纳米颗粒锂离子电池负极

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棉花基多孔碳材料的合成、微结构及超电性能研究(英文)

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无机材料学报 2018年第1期33卷 93-99页

作者：郝燕霞钱猛徐吉健毕辉黄富强中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室中国科学院光电转换材料重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049 北京大学化工与分子工程学院北京分子科学国家实验室稀土材料化学及应用国家重点实验室北京100871

由于制备方法简单并且原料易得,多孔碳合成广泛采用生物质材料,并用于能源存储。以天然生物质棉花作为碳源,通过简单的一步法制备得到氮掺杂多孔碳材料。这种多孔碳材料在碳化温度为750℃时具有480 m^2/g的比表面积和6.84%的高含氮量。... 详细信息

由于制备方法简单并且原料易得,多孔碳合成广泛采用生物质材料,并用于能源存储。以天然生物质棉花作为碳源,通过简单的一步法制备得到氮掺杂多孔碳材料。这种多孔碳材料在碳化温度为750℃时具有480 m^2/g的比表面积和6.84%的高含氮量。当用作超级电容器电极材料时,这种碳材料显示出了良好的电容性能。在1 mol/L硫酸电解液中,电流密度为1 mol/L时,比电容可以达到252 F/g,并且在循环10000圈之后仍能保留94%的原电容。这种低成本的棉花基碳材料为超级电容器应用提供了可能。

关键词：棉花多孔碳超级电容器

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稀土离子掺杂La2O2S纳米晶的发光性质研究

稀土离子掺杂La2O2S纳米晶的发光性质研究

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中国化学会第十届全国无机化学学术会议

作者：张格王棣孙聆东严纯华稀土材料化学与应用国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院

稀土离子的4f电子组态能级众多,这赋予了它们丰富的光学性质。不同的掺杂基质可影响发光中心之间距离、纳米晶配位和能量传递,稀土硫氧化物与其他基质材料（例如稀土氧化物）相比,稀土硫氧化物除Ln-O键还具有Ln-S键,S→Ln的电荷迁移跃... 详细信息

稀土离子的4f电子组态能级众多,这赋予了它们丰富的光学性质。不同的掺杂基质可影响发光中心之间距离、纳米晶配位和能量传递,稀土硫氧化物与其他基质材料（例如稀土氧化物）相比,稀土硫氧化物除Ln-O键还具有Ln-S键,S→Ln的电荷迁移跃迁使得稀土硫氧化物在300 nm之后还可以被激发。我们利用前驱体热分解法合成了掺杂Nd、Er和Ho近红外发光中心,以及Eu和Tb可见发光中心的（La1-xL nx）2OS纳米晶。以Nd掺杂为例,通过透射电子显微镜发现所得到的样品为掺杂均匀、单分散性良好和具有面对面组装行为的超薄纳米片。测试77 K下375 nm光激发的Nd的近红外发射峰数目与理论能级劈裂数目相同。变温光谱中,Nd的F→I跃迁的R→Y和R→Y荧光强度比值与温度成线性关系,说明(LaNd)OS纳米晶作为温度探针的应用前景。在(LaEuOS和(LaTb)OS纳米晶中考察了形貌、结构和可见光发光性质,并将二者应用到光学防伪和荧光探针中,证明了该体系作为功能性纳米材料的应用前景。

关键词：稀土纳米晶掺杂可见发光近红外发光

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