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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

金属有机框架有机配体官能团吸/给电子效应及熔点调控

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硅酸盐学报 2024年第8期52卷 2559-2565页

作者：李续高成伟周添跃谭林玲康世亮焦清林常规宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室浙江宁波315211 浙江省光电探测材料及器件重点实验室浙江宁波315211 硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉理工大学武汉430070

金属有机框架(MOF)玻璃,作为第4种熔融淬冷玻璃,在能源、气体分离等领域都具有潜在的应用价值。但目前只有部分MOF可制备成为玻璃,且其熔点与分解温度相近,导致玻璃成品中分解杂质多,制备能耗高。基于有机配体上官能团的吸/给电子效应,... 详细信息

金属有机框架(MOF)玻璃,作为第4种熔融淬冷玻璃,在能源、气体分离等领域都具有潜在的应用价值。但目前只有部分MOF可制备成为玻璃,且其熔点与分解温度相近,导致玻璃成品中分解杂质多,制备能耗高。基于有机配体上官能团的吸/给电子效应,通过调控咪唑基配体的种类和含量,调节配体与金属中心的配位键强弱,可将TIF-4的熔点从375℃降至295℃。证明了有机配体上官能团吸/给电子效应对MOF熔点调控的有效性和通用性,为指导开发更多MOF玻璃提供了理论基础,有利于促进MOF玻璃的实际应用。

关键词：金属有机框架玻璃熔点调控玻璃化熔融淬冷分解温度

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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

苯基取代苯并二噻吩二酮构建新型聚合物及其光伏性能研究

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化学学报 2024年第3期82卷 257-264页

作者：邓燧楠刘海珍张连杰罗文君罗妹张泽升梁嘉豪王新康陈军武华南理工大学高分子光电材料与器件研究所发光材料与器件国家重点实验室广州510640

随着材料和器件的不断发展,有机光伏(OPV)的器件效率不断提升,但制备仍存在较多额外加工工艺,不利于其大规模生产.如何合理调控活性层材料的溶解性、结晶性和两相形貌来简化器件制备工艺,实现高性能的as-cast器件将十分具有科学意义.本... 详细信息

随着材料和器件的不断发展,有机光伏(OPV)的器件效率不断提升,但制备仍存在较多额外加工工艺,不利于其大规模生产.如何合理调控活性层材料的溶解性、结晶性和两相形貌来简化器件制备工艺,实现高性能的as-cast器件将十分具有科学意义.本工作通过设计合成苯基取代的苯并二噻吩二酮单元(二维BDD)作为共聚单元,制备了三种新型聚合物材料.当二维BDD单元摩尔分数为10%时, FBDT-m10能实现良好的聚集性能和加工性能,与Y6-BO共混制备的as-cast器件就可以得到良好的活性层形貌,最终实现了71.14%的填充因子及16.06%的器件效率.

关键词：芳香取代苯并二噻吩二酮聚合物给体有机太阳电池

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钕铁硼油泥稀土和铁同步浸出与分步提取研究

有色金属科学与工程 2024年第1期15卷 130-138页

作者：林辉阳刘子帅黎文庆刘海平唐学昆周贺鹏罗仙平江西理工大学江西省矿冶环境污染与控制重点实验室江西赣州341000 江西理工大学国家市场监管重点实验室(稀土产品检测与溯源)江西赣州341000 江西理工大学国家稀土功能材料创新中心江西赣州341000 江西理工大学离子型稀土资源开发及应用教育部重点实验室江西赣州341000 江西理工大学稀有金属资源高效开发与利用重点实验室江西赣州341000

钕铁硼废料是一种宝贵的稀土二次资源,对其进行综合高效回收对实现稀土可持续发展与循环利用具有重要的现实意义。以钕铁硼油泥为研究对象,通过对其进行低温氧化焙烧、盐酸浸出、草酸沉淀稀土、还原沉淀铁进行研究,提出了一种钕铁硼油... 详细信息

钕铁硼废料是一种宝贵的稀土二次资源,对其进行综合高效回收对实现稀土可持续发展与循环利用具有重要的现实意义。以钕铁硼油泥为研究对象,通过对其进行低温氧化焙烧、盐酸浸出、草酸沉淀稀土、还原沉淀铁进行研究,提出了一种钕铁硼油泥稀土和铁同步浸出与分步提取的新工艺。结果表明,在较优焙烧温度和浸出条件下,稀土和铁浸出率分别为98.80%和98.41%,实现了同步浸出。在n(H_(2)C_(2)O_(4))∶n(RE^(3+))=3∶1、沉淀温度60℃、沉淀时间30 min条件下,稀土沉淀率达98.43%,铁共沉淀率仅为0.5%,获得了纯度为98.34%的草酸稀土产品,稀土总回收率为97.24%,实现了稀土和铁的选择性分离。在n(H_(2)C_(2)O_(4))∶n(Fe)=1.5∶1、n(Fe)∶n(Fe^(3+))=1∶1、沉淀温度30℃、沉淀时间30 min条件下,铁沉淀率为94.28%,获得了纯度为99.22%的草酸亚铁产品,铁总回收率为92.34%,达到了综合回收的目的。相对传统钕铁硼废料回收工艺,该工艺具有资源综合利用率高、固体废弃物量少等优点,为稀土二次资源综合利用提供了新思路。

关键词：钕铁硼废料同步浸出稀土铁分步沉淀综合回收

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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