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2023年中国稀土研究综合评述

中国稀土学报 2024年第3期42卷 381-418页

作者：严纯华黄小卫兰州大学化学化工学院稀有同位素前沿科学中心甘肃省有色金属化学与资源利用重点实验室甘肃兰州730000 北京大学化学与分子工程学院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京100871 中国有研科技集团有限公司稀土国家工程研究中心有研稀土新材料股份有限公司北京100088

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... 详细信息

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。

关键词：稀土新材料提取分离

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风化壳淋积型稀土矿浸取过程的模拟计算研究Ⅰ:液-固萃取模型

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中国稀土学报 2022年第6期40卷 103-112,I0003页

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

风化壳淋积型稀土矿物中稀土元素主要富集在以高岭土为主的粘土矿物中,目前主要通过原地浸矿工艺开采。开采过程中,浸矿液自矿体顶部注液孔流至矿体底部或集液巷道的过程中,不断交换浸出粘土中的稀土离子,其过程可视作液-固萃取,因此可... 详细信息

风化壳淋积型稀土矿物中稀土元素主要富集在以高岭土为主的粘土矿物中,目前主要通过原地浸矿工艺开采。开采过程中,浸矿液自矿体顶部注液孔流至矿体底部或集液巷道的过程中,不断交换浸出粘土中的稀土离子,其过程可视作液-固萃取,因此可通过其中的萃取平衡和物料平衡关系进行模拟计算。介绍了一种基于液-固萃取模型的风化壳淋积型稀土矿柱浸过程模拟计算方法,并探讨了离子交换反应系数、浸矿剂浓度、原矿品位等因素对于浸矿效果的影响。计算表明:铵根离子具有较强的交换浸出稀土的能力;浸出液所能达到的理论浓度峰值主要决定于浸取液中初始硫铵浓度;浸矿所需顶水理论注入量可依据矿体饱和含水率估算,并进而通过模拟计算的浸矿液/顶水比计算所需浸矿液注入量;浸矿液硫铵浓度越高,原矿稀土品位越低,则稀土离子穿透曲线浓度峰值持续时间就越长,之后浓度下降速度也越快,同时浸矿液/顶水比以及硫铵投入/稀土产出比也越小,说明浸矿剂利用效率越高。

关键词：风化壳淋积型稀土矿柱浸液-固萃取模型离子交换机制稀土穿透曲线

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离子吸附型稀土矿可生长式堆浸工艺的工业试验研究

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中国稀土学报 2025年第2期43卷 364-379页

作者：廖春生程福祥冯凯吴声杨建华欧家才钟瑞林黄凯龙林锦和李柱文王晓斌严纯华中稀(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 南昌大学工程建设学院江西南昌330031 中稀广西稀土有限公司广西南宁530024 赣州稀土矿业有限公司江西赣州341100

原地浸矿技术可在较少破坏矿床植被的情况下达到很好的离子吸附型稀土浸出效果,但该技术对矿山的基岩条件有较高要求,而堆浸技术是处理低品位矿石的一种既简单又经济的有效方法。研究开发了一种离子吸附型稀土矿新型可生长式堆浸提取方... 详细信息

原地浸矿技术可在较少破坏矿床植被的情况下达到很好的离子吸附型稀土浸出效果,但该技术对矿山的基岩条件有较高要求,而堆浸技术是处理低品位矿石的一种既简单又经济的有效方法。研究开发了一种离子吸附型稀土矿新型可生长式堆浸提取方法,并进行了该方法的工业试验验证。工业试验分两期进行,共修筑6级矿堆,以MgSO_(4)为浸取剂。结果显示,MgSO_(4)可对试验矿堆中的稀土进行有效浸出,优化条件的稀土浸出率达到90%以上;在表土下设置注液层的注液方式,可有效避免浸矿剂对表土的污染,为后续的生态修复创造了有利条件;本试验设计的堆结构具有良好的操作安全性保障。另外,试验中引入的基于毛细导流层的负压辅助出液系统,可有效提高出液效率,降低堆体中残余持水量和浸矿剂残留量。

关键词：离子吸附型稀土矿可生长式堆浸硫酸镁负压出液

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碳纳米管透明导电薄膜的可控制备

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高等学校化学学报 2022年第3期43卷 1-11页

作者：闫文卿张则尧李彦北京分子科学国家研究中心纳米器件物理与化学教育部重点实验室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北京100871 北京大学前沿交叉学院北京100871 北京大学深圳研究院深圳518057 深港产学研基地深圳518057

碳纳米管具有优秀的导电性能、透光性能和十分突出的柔性,在柔性透明导电薄膜中有着良好的应用前景.如何制备同时拥有良好导电性能和透光性能的碳纳米管薄膜是这一领域研究的核心问题.本综述介绍了碳纳米管薄膜的制备方法,并重点讨论了... 详细信息

碳纳米管具有优秀的导电性能、透光性能和十分突出的柔性,在柔性透明导电薄膜中有着良好的应用前景.如何制备同时拥有良好导电性能和透光性能的碳纳米管薄膜是这一领域研究的核心问题.本综述介绍了碳纳米管薄膜的制备方法,并重点讨论了基于漂浮催化剂化学气相沉积法的碳纳米管薄膜的可控制备.在生长过程中限制碳纳米管的团聚、增加碳纳米管的长度、降低杂质的含量是提高碳纳米管薄膜性能的主要策略.

关键词：碳纳米管透明导电薄膜化学气相沉积柔性

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镁及镁合金储氢材料的研究进展

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稀有金属材料与工程 2022年第2期51卷 727-734页

作者：武晓娟薛华庆彭涌邓霁峰郑捷李星国北京分子科学国家研究中心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 中国石油勘探开发研究院新能源研究中心北京100083

镁基储氢材料由于价格低廉、储氢量高和安全性好等优点,受到人们的广泛关注。然而较高的吸放氢温度和较慢的动力学性能在一定程度上限制了其在储氢方面的进一步研究和应用。目前,该体系的研究热点主要集中在优化不同的改性方法,目的是... 详细信息

镁基储氢材料由于价格低廉、储氢量高和安全性好等优点,受到人们的广泛关注。然而较高的吸放氢温度和较慢的动力学性能在一定程度上限制了其在储氢方面的进一步研究和应用。目前,该体系的研究热点主要集中在优化不同的改性方法,目的是得到低成本、大批量、小颗粒和稳定性高的纳米MgH2,并已取得了一定的进展;但要获得能够在环境温度下具有理想热力学性能和实际应用价值的镁基储氢材料,仍面临巨大挑战。本文中,总结了镁基合金储氢材料的研究进展,并进一步梳理了文献中关于优化和改变热力学和动力学性能的方法,为获得具有高容量、低成本、吸放氢动力学和热力学性能优异的镁基储氢材料提供更好的实验经验和理论支持。

关键词： Mg基储氢材料动力学性能热力学性能研究进展

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锡基钙钛矿太阳能电池研究进展

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科学通报 2021年第17期66卷 2129-2138页

作者：王程博顾飞丹卞祖强刘志伟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国家研究中心北京100871

有机-无机杂化钙钛矿具有优异的光吸收性能和较高的载流子迁移率等优点,相应的钙钛矿太阳能电池在经历短短11年的发展后,光电转换效率已接近单晶硅电池.同时,制备工艺简单、生产成本低等优势令钙钛矿太阳能电池具有极大的商业潜力.然而... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿具有优异的光吸收性能和较高的载流子迁移率等优点,相应的钙钛矿太阳能电池在经历短短11年的发展后,光电转换效率已接近单晶硅电池.同时,制备工艺简单、生产成本低等优势令钙钛矿太阳能电池具有极大的商业潜力.然而,存在于传统钙钛矿太阳能电池中铅的毒性仍是限制其大规模生产最重要的阻碍之一.低毒性的锡基钙钛矿继承了铅基钙钛矿绝大部分优异的光电性能,目前最高的光电转换效率已超过13%,但与铅基相比还有一定差距.本文首先介绍锡基钙钛矿的结构和性质,然后分别从添加剂和组分调控两个角度综述锡基钙钛矿太阳能电池近年来的重要研究进展,最后总结该领域存在的挑战和发展方向.

关键词：太阳能电池锡基钙钛矿添加剂组分调控

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稀土金属在不对称催化中的应用:从均相催化到异相催化

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中国稀土学报 2021年第1期39卷 153-170页

作者：袁晨悦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北京100871

稀土金属的配位数较高,可通过容纳大型手性配体,构筑手性环境,催化不对称反应的定向发生,在工业生产特别是制药工程中具有重要应用价值。本文以Henry反应、Mannich反应和Strecker反应为例,总结回顾了稀土金属催化剂在此类反应中的设计... 详细信息

稀土金属的配位数较高,可通过容纳大型手性配体,构筑手性环境,催化不对称反应的定向发生,在工业生产特别是制药工程中具有重要应用价值。本文以Henry反应、Mannich反应和Strecker反应为例,总结回顾了稀土金属催化剂在此类反应中的设计思路、性能特点与应用前景,旨在展现稀土金属催化剂兼具融合均相催化与异相催化的优势,不断发展,以满足实际生产需求的过程。

关键词：稀土金属不对称催化均相催化异相催化

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FeCo/MgO催化生长体相单壁碳纳米管的直径调控

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物理化学学报 2022年第8期38卷 74-80页

作者：张则尧姚艺希李彦北京大学深圳研究院广东深圳518057 北京分子科学国家研究中心纳米器件物理与化学教育部重点实验室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北京100871 北京大学前沿交叉学院北京100871 深港产学研基地广东深圳518057 北京大学工学院北京100871

单壁碳纳米管的直径可控生长是碳纳米管生长与应用领域的重要问题。直径在0.9–1.2 nm范围内的碳纳米管非常适合应用于近红外荧光生物成像领域和量子器件单光子光源之中。本文使用FeCo/MgO催化剂生长出了直径在这一范围内的体相单壁碳... 详细信息

单壁碳纳米管的直径可控生长是碳纳米管生长与应用领域的重要问题。直径在0.9–1.2 nm范围内的碳纳米管非常适合应用于近红外荧光生物成像领域和量子器件单光子光源之中。本文使用FeCo/MgO催化剂生长出了直径在这一范围内的体相单壁碳纳米管,并研究了催化剂制备和CVD生长条件对碳纳米管直径的影响。催化剂前驱体的制备是获得小尺寸催化剂颗粒的关键步骤。在浸渍过程中,使用难水解的金属硫酸盐作为前驱体、降低浸渍pH以及加入络合剂分子都会抑制溶液干燥过程中金属盐的水解,从而控制催化剂的尺寸,使其适合于生长出直径可控的单壁碳纳米管。在CVD生长过程中,使用乙醇作为碳源、使用较低的碳氢比例也有利于小直径碳纳米管的生长。

关键词：单壁碳纳米管化学气相沉积可控生长直径金属催化剂前驱体纳米颗粒

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非离子型表面活性剂Tween 60用于碳纳米管的双水相分离

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中国科学：化学 2022年第1期52卷 102-107页

作者：陈少闯吕敏李彦北京分子科学国家研究中心纳米器件物理与化学教育部重点实验室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北京100871 北京大学深圳研究院深港产学研基地深圳518057

单壁碳纳米管以其优异的电学和光学性能受到了广泛的关注,高性能器件等应用要求使用性质均一的单壁碳纳米管.因此,不同结构的单壁碳纳米管的分离具有重要意义.双水相萃取是一种能够对单壁碳纳米管进行结构分离的新方法,分离结果稳定可靠... 详细信息

单壁碳纳米管以其优异的电学和光学性能受到了广泛的关注,高性能器件等应用要求使用性质均一的单壁碳纳米管.因此,不同结构的单壁碳纳米管的分离具有重要意义.双水相萃取是一种能够对单壁碳纳米管进行结构分离的新方法,分离结果稳定可靠,且不需要复杂的设备,具有简捷、高效、易扩大规模等特点.本文通过调节脱氧胆酸钠(DOC)和非离子型表面活性剂Tween 60的浓度,实现了单壁碳纳米管的管径分离及高纯度(6,5)的分离.分离可以在较高的表面活性剂浓度下进行,提高DOC与Tween 60对单壁碳纳米管表面的竞争包覆,进一步提高复合表面活性剂体系分离效果.Tween 60-DOC复合表面活性剂体系与SDS-DOC复合表面活性剂体系中的分离结果对比表明,Tween 60非离子表面活性剂的引入有利于分离得到更高纯度的(6,5)单壁碳纳米管.

关键词：单壁碳纳米管双水相萃取非离子表面活性剂

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稀土异相纳米催化剂的控制合成及应用研究进展

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 1-28,F0002页

作者：王德九张亚文北京分子科学国家研究中心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北京100871

以稀土元素独特的理化性质及其在异相催化等领域的广泛应用为前提,结合纳米异相催化剂更大的比表面积和更优异的催化活性,针对稀土纳米催化剂丰富多样的结构和优异的催化性能,详细综述了近年来稀土异相纳米催化剂的控制合成和应用进展... 详细信息

以稀土元素独特的理化性质及其在异相催化等领域的广泛应用为前提,结合纳米异相催化剂更大的比表面积和更优异的催化活性,针对稀土纳米催化剂丰富多样的结构和优异的催化性能,详细综述了近年来稀土异相纳米催化剂的控制合成和应用进展。文章首先根据稀土异相纳米催化剂中稀土元素的存在形式和活性成分,将稀土异相纳米催化剂分为稀土氧化物、稀土合金、稀土助催化剂和稀土单原子催化剂4类。在此基础上系统概述了各种稀土异相纳米催化剂的结构特点、控制合成方法和应用情况,总结了稀土异相纳米催化剂在CO氧化、CO_(2)加氢、水汽变换等C1转化反应和氢析出反应(HER)、氧还原反应(ORR)等电催化反应中的最新研究进展,简要分析了稀土异相纳米催化剂的结构与催化性能之间的关系,并对稀土异相纳米催化剂的发展前景进行了讨论和展望。

关键词：稀土异相催化纳米材料控制合成催化性能

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