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RECaFeMnO（RE=Sm、Tb）陶瓷材料的磁性能、电性能和磁电耦合效应

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有色金属科学与工程 2024年

作者：林树海郑丽敏陈长材金属磁性材料及器件江西省重点实验室江西理工大学稀土学院稀土磁性材料及器件研究所赣州虹飞钨钼材料有限公司

Ruddlesden-Popper（R-P）型非常规铁电体Ca3Mn2O7是一种新型的单相多铁性材料，在新型存储器件等方面具有重要的应用前景。本文通过固相反应法制备了单相R-P型双层钙钛矿结构的RE0.6Ca2.4Fe0.6Mn1.4O7（RE=Sm、Tb）陶瓷材料。研究了材... 详细信息

Ruddlesden-Popper（R-P）型非常规铁电体Ca3Mn2O7是一种新型的单相多铁性材料，在新型存储器件等方面具有重要的应用前景。本文通过固相反应法制备了单相R-P型双层钙钛矿结构的RE0.6Ca2.4Fe0.6Mn1.4O7（RE=Sm、Tb）陶瓷材料。研究了材料的磁性能、电性能和磁电耦合效应。研究发现在Sm、Tb和Fe分别取代Ca3Mn2O7的A/B位之后，样品在100 K时，出现铁磁短程有序特征；20 K附近发生反铁磁转变；20 K以下出现自旋玻璃现象。样品在热释电测试中表现出两个热释电电流峰的特殊极化性质，同时表现出强磁电耦合效应。在介电表征中，样品出现不同价态离子之间电子跳跃的极化子效应特征的介电弛豫行为。综上所述，磁性稀土离子元素（Sm、Tb）与过渡金属元素Fe的共掺杂能够对R-P型非常规铁电体Ca3Mn2O7诱导出强磁电耦合效应，这为新型单相多铁性材料的探索提供了新方向。

关键词：多铁性材料 Ca Mn O 磁结构电极化介电磁电耦合

Nd_(70)Al_(30)晶界调控对烧结钕铁硼重稀土扩散的影响

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稀土 2024年第4期45卷 89-96页

作者：刘路军刘政刘仁辉刘永江西理工大学材料与冶金学部江西赣州341000 江西理工大学江西赣州341000 江西理工大学稀土磁性材料及器件研究所江西赣州341000

采用晶界调控的方法制备了(PrNd)_(30)Fe_(69-x)B_(1)M_(x+y)Nd_(70)Al_(30)(y=0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%,质量分数)扩散前驱体,利用磁性能测量仪(NIM20000)、电子探针X射线衍射分析仪(EPMA)、透射电镜(TEM)研究了晶界调控合金Nd_(70)Al_(30)含量改变对晶界扩散磁体矫顽力的影响。结果表明:随着Nd_(70)Al_(30)添加量的提高,无论是平行于C轴还是垂直于C轴的晶界扩散,磁体矫顽力都显著提高。当Nd_(70)Al_(30)合金添加量为1.00%时,磁体的矫顽力达到1800 kA/m左右,矫顽力各向异性得到显著改善。EPMA显微组织分析表明:经晶界调控后可以有效减少垂直于C轴扩散时Tb元素的表面富集,在深入磁体芯部区域形成了连续的富Tb壳层结构,富Tb壳层和晶界相中Fe元素含量相对降低。经TEM分析,晶界调控后垂直于C轴扩散的磁体晶间形成界面平直、薄且连续的富Nd相,隔离了主相间的磁耦合,大幅提高了磁体的矫顽力。

关键词：钕铁硼晶界扩散矫顽力晶界调控各向异性

调控电子陷阱增强长余辉材料CaAlSiO:Ce的发光性能

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中国稀土学报 2024年

作者：王博吴紫乐张嫚珈李承月冷毅帆游维雄江西理工大学材料科学与工程学院江西省稀土发光材料及器件重点实验室

陷阱深度是影响长余辉发光材料性能的重要因素，因此通过调控基质材料的陷阱深度获得良好的长余辉发光性能是目前研究的重点。本文采用高温固相法合成了长余辉材料Ca0.92-xAl2Si2O8：0.08Ce3+，xRE3+( RE3+= Pr3+，Dy3+)，通过分析共掺P... 详细信息

陷阱深度是影响长余辉发光材料性能的重要因素，因此通过调控基质材料的陷阱深度获得良好的长余辉发光性能是目前研究的重点。本文采用高温固相法合成了长余辉材料Ca0.92-xAl2Si2O8：0.08Ce3+，xRE3+( RE3+= Pr3+，Dy3+)，通过分析共掺Pr3+，Dy3+之后材料的物相结构，禁带宽度、陷阱深度等变化，发现Pr3+，Dy3+的掺入可以有效地增强Ca0.92-xAl2Si2O8：0.08Ce3+的长余辉发光性能，其主要原因是Pr3+，Dy3+的掺入可以调控材料的禁带宽度和陷阱深度，并且Pr3+具有比Dy3+更好的发光增强效果。EPR的结果表明杂质缺陷可能是电子陷阱的主要来源。研究结果表明利用稀土离子共掺来调控材料的陷阱深度是增强长余辉发光性能的有效方法。

关键词： Ce 长余辉发光陷阱深度调控

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芳香性聚氨基酸破乳剂的制备及性能评价

材料导报 2024年第12期38卷 273-281页

作者：王环江杨启亮张雨晨吴珠玉吕昱周国永任嗣利贵州民族大学低维材料与大数据重点实验室贵阳550025 江西理工大学资源与环境工程学院江西省矿业工程重点实验室江西赣州341000

以芳香族氨基酸苯丙氨酸为疏水单体、脂肪族氨基酸天冬氨酸为亲水单体,通过氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)单体的开环聚合(ROP),制备了一系列强极性、高芳香度的聚氨基酸类高分子破乳剂聚苯丙氨酸-聚天冬氨酸苄酯(PPA-b-PBAA),并对产物进行... 详细信息

以芳香族氨基酸苯丙氨酸为疏水单体、脂肪族氨基酸天冬氨酸为亲水单体,通过氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)单体的开环聚合(ROP),制备了一系列强极性、高芳香度的聚氨基酸类高分子破乳剂聚苯丙氨酸-聚天冬氨酸苄酯(PPA-b-PBAA),并对产物进行了结构表征和相对分子质量测定。采用瓶试法评价了PPA-b-PBAA的破乳性能,结果表明PPA-b-PBAA具有优秀的低温破乳效率,室温下2 min内能高效分离pH=6.0~11.0、含油量1.0%~10.0%(质量分数)的稀释沥青乳状液。其中,PPA-b-PBAA对1.0%(质量分数)的含油乳化废水的最佳脱水效率达到了99.98%,相应脱出水中残余油含量低至8.50 mg/L。破乳机理研究表明,PPA-b-PBAA加入油水乳状液后能快速迁移到达油水界面,通过与形成油水界面膜的沥青质、胶质相互作用,促使分散油滴絮凝聚并,实现油水分离。量子化学计算和弱相互作用分析表明,破乳剂PPA-b-PBAA分子与形成油水界面膜的主要成分沥青质之间产生的强相互作用有利于加速油水界面膜破裂和分散油滴聚并,是助推PPA-b-PBAA低温高效快速破乳脱水的关键。

关键词：油-水分离聚氨基酸芳香性高分子破乳剂破乳机理

不同尺寸Li_(6.4)La_(3)Zr_(2)Ga_(0.2)O_(12)颗粒与PEO复合制备高性能柔性固态电解质

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中国稀土学报 2024年第4期42卷 742-751,I0004页

作者：卢名亮吕义玮刘志亮李栋李小成闵志宇江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 洛阳理工学院材料科学与工程学院河南洛阳471023 江西理工大学动力电池与材料重点实验室江西赣州341000

固体聚合物电解质具有良好的灵活性、低界面阻抗、易加工等特点,具有广阔的应用前景。目前,聚合物电解质存在着室温下离子输运困难和离子电导率低的问题。采用溶液铸造法制备了石榴石Li_(6.4)La_(3)Zr_(2)Ga_(0.2)O_(12)(LLZGO)/聚乙烯... 详细信息

固体聚合物电解质具有良好的灵活性、低界面阻抗、易加工等特点,具有广阔的应用前景。目前,聚合物电解质存在着室温下离子输运困难和离子电导率低的问题。采用溶液铸造法制备了石榴石Li_(6.4)La_(3)Zr_(2)Ga_(0.2)O_(12)(LLZGO)/聚乙烯氧化物(PEO)复合聚合物电解质。通过优化LLZGO粒径,并与PEO结合,制备了高离子电导率的复合电解质。结果表明,当LLZGO粒径为0.5μm时,室温离子电导率为1.5×10^(-4)S·cm^(-1),制备的复合电解质的离子迁移数为0.343,在锂沉积/剥离试验中可稳定循环400 h。在60℃,2.7~4.0 V条件下,组装的Li/复合电解质/LiFePO_(4)电池首次放电比容量为141 mAh·g^(-1),在0.5 C倍率下,循环60次后放电比容量为121.4 mAh·g^(-1),具有良好的循环稳定性。通过优化LLZGO粒径,为提高复合电解质的界面性能、优化机械和电化学性能、开发高性能固体锂金属电池提供了一种可行的方法。

关键词：复合电解质全固态电池石榴石电解质粉离子电导率稀土

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卤盐离子液体/氧气催化芳硫酚与异色满反应

精细化工 2024年第1期41卷 215-221页

作者：吴丰田吴玲东华理工大学江西省合成化学重点实验室江西南昌330013 东华理工大学江西省聚合物微纳制造与器件重点实验室江西南昌330013

以1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐([COOH-Et MIm][Cl])/O_(2)体系催化异色满与取代苯硫酚发生脱氢偶联反应,合成了1-(取代苯硫基)异色满。通过单因素实验对反应影响因素进行了筛选,得到适宜反应条件为:4-甲基苯硫酚(62 mg,0.5 mmol)、异色满(1... 详细信息

以1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐([COOH-Et MIm][Cl])/O_(2)体系催化异色满与取代苯硫酚发生脱氢偶联反应,合成了1-(取代苯硫基)异色满。通过单因素实验对反应影响因素进行了筛选,得到适宜反应条件为:4-甲基苯硫酚(62 mg,0.5 mmol)、异色满(134 mg,1.0 mmol)、[COOH-EtMIm][Cl](95 mg,0.5 mmol)、O_(2)(0.10 MPa)、反应温度120℃、反应时间12 h。在该条件下,催化剂可使用4次,实现了1-(4-甲基苯硫基)异色满克级合成,底物拓展后得到12种1-(取代苯硫基)异色满,产率为52%~96%。提出了[COOH-Et MIm][Cl]阴阳离子通过氢键分别活化苯硫酚与异色满,经O_(2)氧化,脱氢得到1-(取代苯硫基)异色满的反应机理。

关键词：离子液体氧气氧化芳硫酚异色满精细化工中间体

磁性纳米磷酸钛FeO@TiP吸附稀土La的研究

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中国稀土学报 2024年

作者：邵相森彭陈亮王观石秦磊朱侠刘翠莹江西理工大学土木与测绘工程学院江西理工大学河流源头水生态保护江西省重点实验室江西理工大学理学院

为高效回收低浓度稀土尾水中的稀土元素，采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米磷酸钛(Fe3O4@TiP)，并探究了Fe3O4@TiP对La3+的吸附特性。结果表明：Fe3O4@TiP具有良好的耐酸性，在温度为15℃，溶液pH低至3时，对La3+的吸附量可达120 mg/g，... 详细信息

为高效回收低浓度稀土尾水中的稀土元素，采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米磷酸钛(Fe3O4@TiP)，并探究了Fe3O4@TiP对La3+的吸附特性。结果表明：Fe3O4@TiP具有良好的耐酸性，在温度为15℃，溶液pH低至3时，对La3+的吸附量可达120 mg/g，是饱和吸附量（160 mg/g）的75%；Fe3O4@TiP对La3+的吸附过程拟合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，化学吸附是整个吸附过程的控速步骤；Fe3O4@TiP吸附La3+的机理为H+和Na+与溶液中的La3+发生离子交换，La3+和Fe3O4@TiP表面形成P-O-La和Ti-O-La形式的配合物；Fe3O4@TiP表现出良好的循环利用性，在进行5次循环吸附实验后，对La3+的吸附量仍有90 mg/g，为首次吸附量的90%。

关键词：磁性纳米材料磷酸钛稀土尾水镧离子吸附

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前驱体预处理对富锂锰基氧化物电化学的影响

有色金属科学与工程 2024年第1期15卷 25-33页

作者：文萌夏鼎峰钟盛文江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 江西理工大学江西省动力电池及材料重点实验室江西赣州341000

实验通过小规模共沉淀和固相反应成功合成了无钴富锂锰基前驱体Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2),将前驱体不进行和进行机械粉碎,分别得到2种不同粒径的Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2)(D_(50)=1.626μm和0.710μm)前驱体。不同粒径大小的前驱体与LiO... 详细信息

实验通过小规模共沉淀和固相反应成功合成了无钴富锂锰基前驱体Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2),将前驱体不进行和进行机械粉碎,分别得到2种不同粒径的Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2)(D_(50)=1.626μm和0.710μm)前驱体。不同粒径大小的前驱体与LiOH以1∶1.55的摩尔比混合,经过高温烧结,合成2种颗粒大小的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.24)Mn_(0.56)O_(2)(D_(50)=1.667μm和1.148μm)。实验结果表明,颗粒尺寸影响其物理化学性质和电化学性能。Li_(1.2)Ni_(0.24)Mn_(0.56)O_(2)(D_(50)=1.148μm)正极材料具有较小颗粒尺寸,显示出优异的电化学性能(在0.5 C下循环100次后,容量为190.7 mAh/g,循环保持率高达91.2%)。研究揭示了一种简易方法改变颗粒大小,并证明了粒径对电化学的重要性。

关键词：富锂锰材料颗粒大小电化学共沉淀法锂电池

废旧锂离子电池正极极粉与铝箔高分离及正极极粉的还原浸出

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有色金属科学与工程 2024年第4期15卷 479-486页

作者：姚丽钟盛文江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 江西理工大学江西省动力电池及材料重点实验室江西赣州341000

由于聚偏氟乙烯(PVDF)提供的强大结合力,正极材料和铝箔很难分离。本研究将正极片置于加热的乙二醇中,当乙二醇温度达到PVDF黏结剂的熔融温度后,PVDF由固态逐渐熔化转为液态,此时黏结剂对正极材料与铝箔的黏合力降低,可通过搅拌力的作用... 详细信息

由于聚偏氟乙烯(PVDF)提供的强大结合力,正极材料和铝箔很难分离。本研究将正极片置于加热的乙二醇中,当乙二醇温度达到PVDF黏结剂的熔融温度后,PVDF由固态逐渐熔化转为液态,此时黏结剂对正极材料与铝箔的黏合力降低,可通过搅拌力的作用,使铝箔和正极材料分离。本文详细分析了正极材料在乙二醇中搅拌时受到的力,并引入了边界层理论,提出了边界层描述的布拉修斯解,计算了分离铝箔和正极材料的理论搅拌线速度。通过流体动力学计算表明,在乙二醇中分离正极材料的理论搅拌线速度为5.08 m/s,即当搅拌速度大于441 r/min时,正极材料在乙二醇中所受合力大于0,可以实现与铝箔的分离。实验结果表明,在加热温度180℃、搅拌速度550 r/min、搅拌时间120 min的条件下,剥离率可达93.00%以上,与理论转速相符合。分离得到的正极粉末采用硫酸-茶多酚体系还原浸出,最终在硫酸浓度1.25 mol/L、茶多酚含量5 g/L、浸出温度65℃、浸出时间90 min的较优条件下得到锂、镍、钴、锰的浸出率均大于95.00%。

关键词：正极材料铝箔废弃锂电池流体力学浸出