GECAM卫星溴化镧晶体性能研究

GECAM卫星伽马射线探测器(GRD)设计使用3 in(1 in=25.4 mm)直径的溴化镧晶体(LaBr3晶体)作为伽马射线探测灵敏材料,后端耦合硅光电倍增管(SiPM)进行读出。对引力波最高能电磁对应体全天监测器(GECAM)卫星所用的LaBr_(3)晶体进行了本底测试,并根据晶体的掺杂类型进行了分类,使用放射源对所有晶体的性能进行了测试。为了研究LaBr_(3)晶体的辐照损伤情况,使用^(60)Co放射源对晶体进行了辐照损伤性能测试。测试结果表明,LaBr_(3)晶体的本底可分为单掺杂和双掺杂两个类型。GECAM卫星的LaBr_(3)晶体的能量分辨<18%@59.5 keV,满足设计使用要求。在1.65 kGy剂量的累积辐照后,经过较长时间的退激发,LaBr_(3)晶体试验前后662 keV的峰值变化小于15%,满足空间环境条件下(GECAM卫星在轨3年)的使用要求。

添加氧化镧对钼铼合金组织性能的影响

采用粉末冶金技术在钼铼合金中添加氧化镧制备了ODS-Mo-14Re,通过EBSD、XRD、维氏硬度计、电子万能试验机对氧化镧添加前后钼合金管材的显微结构、室温与高温力学性能进行了分析。结果表明,适量氧化镧的添加可以对钼铼合金起到很好的细晶强化与弥散强化作用;添加0.3%(质量分数)氧化镧使得钼铼合金的平均晶粒尺寸由22.6μm降低至7μm;氧化镧作为细小弥散的第二相添加在钼铼合金中,使晶粒内部位错密度增多,位错相互缠结,运动被阻碍,从而使钼铼合金的强度及塑性明显提升,弥散强化效果显著。室温和高温(1 300℃)拉伸时,Mo-14Re的抗拉强度为725.8、195.3 MPa,而ODS-Mo-14Re的抗拉强度达780.9、226.4 MPa,分别提升了7.6%和15.9%,表明氧化镧的添加使钼铼合金的室温以及高温力学性能得到明显提高。

氧化锆和氧化镧共掺杂对堇青石多孔陶瓷性能的影响

为实现堇青石相的低温合成,采用粒度为≤0.044 mm的煅烧高岭土、粒度为≤0.074 mm的烧结镁砂和d_(50)=2.6μm的二氧化硅微粉为主要原料,以分析纯的氧化锆和氧化镧为烧结助剂,以聚乙烯醇PVA溶液为结合剂,按照堇青石理论配比,在60 MPa压力下成型为φ30 mm×30 mm的试样,干燥、煅烧后制备了堇青石多孔陶瓷。研究了烧结助剂氧化锆添加量(外加质量分数为0、8%)、氧化镧添加量(外加质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)和煅烧温度(分别为1200、1250及1300℃)对堇青石多孔陶瓷常温物理性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)在1300℃下,当试样中引入8%(w)氧化锆和0.6%(w)氧化镧时,试样的物理性能较优;2)氧化锆和氧化镧共掺杂可在显气孔率变化较小的情况下,提高试样的力学性能,且促进堇青石相的生成;3)氧化锆和氧化镧共掺杂可一定程度上降低堇青石相的合成温度,提高试样的综合性能。

非皂化P507体系萃取分离镧和锕元素

由于稀土生产过程中锕元素未被有效分离去除,导致我国部分稀土产品的放射性超出豁免值(α和β总放射性小于1 Bq/g)。本工作以非皂化的2-乙基己基磷酸单-2-乙基己基酯(P507)为萃取剂,二乙基三胺五乙酸(DTPA)或N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸(HEDTA)为水相掩蔽剂,乳酸为酸度缓冲剂,分别在盐酸和硝酸体系中研究了对镧和锕两种元素的萃取分离。结果显示,弱酸试剂可有效缓冲稀土料液的酸度,使萃取反应向有利于生成有机配合物的方向进行。在pH为3.0、初始La^(3+)浓度为0.2 mol/L的盐酸溶液中,该体系对La^(3+)的萃取效果较单一的皂化P507有显著提高,D(La)可达5.0。在pH为2.0~2.5的硝酸体系中,恒定DTPA/HEDTA和乳酸的浓度分别为0.02 mol/L和1.0 mol/L,此时Ac^(3+)被有效掩蔽,D(Ac)的最大值仅有0.46,SF(La/Ac)值较盐酸体系的3~4可提高至5~7。此外,该非皂化P507体系也可以优先去除稀土低酸废水中的放射性Ac^(3+),其SF(Ac/La)值随乳酸浓度的增加可提高至14,这一现象能够用于实现有效控制稀土工业废水中放射性物质的目标。

镧系配位聚合物在食品风险因子检测中的研究进展

镧系配位聚合物是由镧系金属离子与有机桥联配体组装形成具有尺寸可调、多孔网络结构的纳米材料。镧系金属自身独有的[Xe]4f n电子构型和类似梯形能态,使其拥有发射带窄、斯托克斯位移大、激发态寿命长及量子产率高等优异的光学特性。因此,以镧系配位聚合物为基础的荧光探针在分析传感领域占据了举足轻重的地位。该文主要综述了基于镧系配位聚合物荧光探针的荧光特性及检测性能,进一步归纳了其在食品风险因子检测中的应用研究进展,提出了未来镧系配位聚合物在食品安全检测中的应用需求并对其发展趋势进行了展望,为高性能镧系配位聚合物荧光探针的开发与应用提供了参考。

硝酸镧含量对锌铝涂层组织结构和耐蚀性的影响

以稀土硝酸镧为添加剂,用硅烷钝化液代替铬酐,通过添加不量的硝酸镧制备了水性无铬锌铝涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)分析、中性盐雾试验和极化曲线等对含硝酸镧涂层试样的结构和性能进行了评价。结果表明:含5g/L硝酸镧(指其在B组分中的质量浓度)涂层试样的耐蚀性最好,适量的镧盐可以改善涂层结构,使涂层均匀致密;硝酸镧钝化处理可以显著降低涂层试样的腐蚀电流,提高腐蚀电位,抑制腐蚀速率,提高涂层的耐蚀性。硝酸镧也可以作为物理屏障,阻止腐蚀介质渗透到涂层中,但它不改变极化曲线的形状。水性无铬锌铝涂层中硝酸镧的最佳用量为5g/L。

一步电沉积法制备铜表面稀土镧/石墨烯超疏水复合涂层及其耐腐蚀性能

海洋腐蚀的倾向性是制约铜基材料使用性能和安全性的一个重要因素。因此,提高铜表面耐腐蚀能力成为研究重点。采用一步快速电沉积工艺在铜基表面制备肉豆蔻酸镧/氧化石墨烯(LaM/GO)超疏水复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、水接触角测量和电化学测试等手段对复合涂层的结构及性能进行了表征。结果表明:电沉积阴极表面产生了低表面能材料和花瓣状微纳粗糙结构,涂层表面静态水接触角为154°±3°,滚动角为5°±3°;电位动态极化曲线测量表明,超疏水复合涂层表面的腐蚀电位增加、腐蚀电流密度降低了2个数量级,缓蚀效率达99.34%,耐腐蚀性能得到显著提升;此外,所获得超疏水复合涂层表面显示出优异的防污性能和机械稳定性。

稀土镧对Q450NQR1铁路车厢用钢中夹杂物生成的影响

文章通过采用感应炉试验和热力学计算研究钢中镧元素含量对钢中夹杂物的影响,得出在Q450NQR1铁路车厢用钢的钢液热力学条件下,首先形成的是稀土硫氧化物,然后是稀土镧的铝酸盐、氧化物、碳化物、硫化物,最后是反应趋势较小的镧-硅和镧-铝金属间化合物以及稀土氢化物。通过Ohnaka偏析模型的计算得出,LaAs和LaP夹杂物可以在凝固过程中产生。

氟化镧对粉煤灰基堇青石陶瓷力学性能的影响

针对粉煤灰基堇青石陶瓷力学强度难以满足高质量应用要求的难题,以氟化镧为烧结助剂,制备了力学性能优异的堇青石陶瓷。当氟化镧添加量为1.0 wt.%、烧结温度为1300℃时,所得陶瓷弹性模量、硬度和压缩强度分别为200.09 GPa、17.63 GPa和118.41 MPa。性能的显著改善主要是因为氟化镧的引入可提高液相流动性,产生致密化效果;同时,镧元素可在晶界处富集促进晶粒细化增韧。此外,少量镧元素可能会进入堇青石晶格内部,亦可对力学性能产生积极影响。

熔盐电解法处置镧钐渣废料制备镧钐中间合金

近些年来,由于金属钐的需求量递增,镧热还原生产金属钐后残余的镧钐渣处置成为难题。本文研究了镧钐渣在不同温度和时间下的焙烧产物转化过程,发现在550℃下焙烧2 h可以将镧钐渣全部转换为氧化物,满足电解原料要求。以钨电解为阴极、石墨为阳极,在3000 A电解槽中采用LiF-LaF_(3)氟盐体系电解制备LaSm中间合金。研究了电解时间、电解温度、电解质配比以及阴极电流效率等电解技术指标对电解产物杂质、电流效率以及稀土收得率之间的影响,并对电解制备得的LaSm中间合金做了表征分析。研究表明,当LaF_(3):LiF(质量比)为75:25时,电解温度为970℃,阴极电流密度为4.5~7 A·cm^(-2)工艺条件进行电解,获得的电流效率、稀土收得率最高,电解杂质含量最低。本文为镧热还原生产金属钐后残余的镧钐渣规模持续化处置提供了切实可行的解决方案,实现了镧钐渣中镧和钐的二次回收利用。

粉煤灰镧改性吸附水中磷的性能研究

将粉煤灰与碳酸钾混合后焙烧,再浸渍硝酸镧,制备出镧改性粉煤灰(La-FA)。通过多种手段对La-FA进行了表征,并研究了其对含磷废水的吸附性能。结果表明:La-FA表面形成许多孔隙,具有更多吸附位点和羟基官能团,硅和铝含量的增加。La-FA零点电位的pH值为5.8。当水中磷的质量浓度为30 mg/L、温度为20℃、pH为4.1时,投加2 g/L的La-FA且吸附时间为20 min时,磷去除率可达98%,吸附量为24.13 mg/g。La-FA对磷的吸附过程可分为三个阶段,符合Langmuir等温吸附模型和拟二级吸附动力学模型。吸附过程是自发进行的,且为吸热反应,吸附机理为离子交换。

基于硅酸镓镧高温压电剪切加速度计的设计与制备

随着航空航天、原子能技术、汽车电子、冶金与石油化工等工业的迅猛发展,迫切需要能够在高温环境下对振动、压力及噪声等进行监测的传感器。本文设计并制备了基于硅酸镓镧(LGS)压电单晶材料的压电加速度传感器。实验结果表明,该传感器的谐振频率约为3 kHz,在常温~800℃,工作频率为80~1 000 Hz范围内,传感器的电荷灵敏度保持稳定,平均值为0.081 pC/g_(n)。该传感器能在800℃高温下稳定工作。

吸咐磷后的镧改性秸秆替代化学磷肥施用对土壤磷形态的影响

定向改性材料能提升吸附磷的能力,高效去除水体中磷污染,然而吸附材料的后端利用却鲜有研究和报道。本研究以镧元素改性秸秆用于吸附畜禽养殖尾水中的磷,并将吸附磷后的材料作为磷肥进行小麦盆栽试验,动态取样测定不同形态的磷含量,分析其对土壤中磷形态的影响。结果表明:本研究镧改性秸秆对养殖尾水中磷吸附效率达到98.59%,最佳投加量为1.4 g/L。小麦生长初期,附磷镧改性秸秆继续吸附土壤的活性态磷,促进土壤中活性磷转化为钙吸附态磷,防止土壤磷的流失。随着小麦生长,钙吸附态磷含量逐渐下降,转变为活性态磷持续供应养分,说明附磷镧改性秸秆具备缓释磷肥的属性。本研究为附磷后材料的利用提供了一种新的思路,有助于缓解农业面源污染。

基于2,5-二溴对苯二羧酸配体的镧系金属有机骨架的合成、结构及性质

采用溶剂热法,以2,5-二溴对苯二甲酸(H_(2)L)为配体,分别与六水合硝酸钕、六水合硝酸钆反应合成了_(2)种镧系金属有机骨架(MOFs):{[Nd_(2)(L)_(3)(DMF)_(2)(H_(2)O)_(2)]·_(2)DMF}n(1)和{[Gd_(2)(L)_(3)(DMF)_(2)(H_(2)O)_(2)]·2DMF}n(_(2))。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱、元素分析、荧光光谱、热重分析等测试方法对其进行了结构表征与性质研究。结果表明,2个配合物均是以稀土离子为金属节点,与配体相互连接,形成无限延伸的三维网状结构。

对氨基水杨酸镧对天然橡胶硫化特性的影响

以氯化镧和对氨基水杨酸钠为原料,采用沉淀法合成了新型环保促进剂对氨基水杨酸镧(PAS-La)。通过元素分析、热分析和红外光谱分析等方法对产物进行了表征并确定其分子式为La(C_(7)H_(6)NO_(3))_(3)·H_(2)O。利用无转子硫化仪、平衡溶胀法和万能试验机考察了PAS-La对天然橡胶硫化特性、交联密度和力学性能的影响,并对硫化动力学进行了分析。结果表明,随着PAS-La添加量的增加,天然橡胶的正硫化时间存在最大值,焦烧时间先减小后增大;硫化胶的交联密度增大,力学性能明显增强。当PAS-La的添加量为1.2份(质量)时,其对天然橡胶的硫化促进作用达到最佳。动力学计算发现,随着PAS-La添加量的增加,交联前驱体的反应活性增强,活化能先减小再增大。

镧改性虾壳低温热解制备的生物炭对池塘养殖废水磷吸附的研究

为提高生物炭对磷的去除效果和将厨余废弃物的资源化利用,文章以废弃虾壳为原料,用NaOH将LaCl_(3)以La(OH)_(3)沉淀形式附着在虾壳表面,进行热解得镧改性生物炭(CSLa)。采用XRF、SEM、BET、FTIR和XRD对改性前后的生物炭表征分析。采用吸附等温线模型和吸附动力学模型拟合生物炭的吸磷特征。研究了改性剂用量、初始pH、共存干扰离子对生物炭吸附磷的影响。结果表明镧化合物负载在生物炭表面,对磷吸附能力明显提高,最大理论吸附量为160.51 mg/g,与CS400磷最大吸附量(100.60 mg/g)相比约提高60%。在低浓度或高浓度磷溶液条件下,CSLa对磷吸附量和去除率均高于CS400,在实际水产养殖废水中更实用。吸附过程主要受化学吸附、颗粒内扩散控制。有关机理分析的结论表明表面沉淀作用、静电吸引、配体交换和内层络合作用是CSLa吸附磷的主要机理。CSLa更适合在弱酸性环境中除磷,不过在碱性环境条件下其吸附量也比较高。HCO_(3)^(-)和CO_(3)^(2-)对CSLa磷吸附有一定的抑制作用。研究以低温400℃为热解温度制备镧改性生物炭,不仅提升了生物炭对磷的吸附量和去除率,而且消耗热能较少,更有利于实际应用。

硝酸镧浸种对盐胁迫下棉花种子萌发及幼苗生理特性的影响

以棉花种子为试材,采用种子发芽箱培养法,探究了不同浓度(0、25、50、75、100 mg/L)硝酸镧溶液浸种对150 mmol/L氯化钠胁迫下棉花种子萌发的性状和幼苗抗氧化酶活性、渗透调节物质含量的影响。结果表明:(1)150 mmol/L氯化钠抑制棉花种子萌发,幼苗的抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量降低,可溶性糖含量、丙二醛含量升高;(2)50 mg/L硝酸镧浸种对盐胁迫下棉花种子萌发的促进效果最显著,其发芽势、发芽率、发芽指数、胚根和胚芽长度以及生物量均显著增加;(3)硝酸镧浸种可增加盐胁迫下棉花幼苗抗氧化酶活性,随着硝酸镧浸种浓度的升高,POD、SOD和CAT含量呈先升高后降低的变化趋势,MDA含量先降低后升高且在硝酸镧浓度为50 mg/L时抗氧化酶活性最强;(4)盐胁迫下棉花幼苗的可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量随着硝酸镧浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势,硝酸镧浓度为50 mg/L时渗透调节物质含量最高。综上,硝酸镧浸种可提高棉花种子萌发及幼苗生长的耐盐性,浓度为50 mg/L的促进效果最显著。

2-氨基烟酸镧铈对PVC热稳定性的影响

以2-氨基烟酸(2-ANA)、Ce(NO_(3))_(3)、La(NO_(3))_(3)和NaOH为原料,合成出2-氨基烟酸镧铈(2-LCANA),研究2-LCANA及其复配稳定剂对聚氯乙烯(PVC)热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明,2-LCANA及其复配稳定剂提高了PVC的热稳定性能,当m(2-LCANA)∶m(ZnSt_(2))∶m(PE)=2∶1∶2时,其热稳定时间为38 min,可以减小在加工过程中的损耗,增强PVC的力学性能,但是随着温度升高2-LCANA要比m(2-LCANA)∶m(ZnSt_(2))∶m(PE)=2∶1∶2的复配稳定剂抑制PVC降解反应发生更有效。2-LCANA能够吸收PVC降解释放的HCl气体,生成LaCl_(3)和CeCl_(3),减弱了HCl对PVC降解的催化作用,可以有效地阻止PVC链上C-Cl和与氯相连的C-H断裂,减少共轭双键的生成,减缓PVC变色,延缓了PVC的热降解。

高灵敏、多响应的镧系金属有机骨架的设计、合成和荧光传感性能

基于5-(3,4-二羧基苯氧基)间苯二甲酸(H_(4)dppa)配体,通过水热法设计并合成了2种镧系金属有机骨架(Ln-MOFs):{(dima)[Dy(dppa)(H_(2)O)_(2)]·2.5H_(2)O}n(Dy-MOF)和{(dima)[Eu(dppa)(H_(2)O)_(2)]·1.5H_(2)O}n(Eu-MOF)(dima=二甲胺阳离子)。并用元素分析、红外光谱、单晶X射线衍射等对其进行了结构表征。2种Ln-MOFs为异质同构的二维网状结构,相邻的二维网络通过氢键作用进一步形成三维超分子网络结构。荧光分析表明Dy-MOF和Eu-MOF在室温下具有优良的荧光性能,而且Dy-MOF还具有优异的荧光传感性能,可高效、高灵敏检测多种水中污染物:苯胺(ANI)、硝基苯(NB)、四环素(TC)、嘧霉胺(PTH)以及色氨酸(Trp)。此外还探究了Dy-MOF检测污染物时的荧光淬灭机理。

珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料的制备及其气敏性能研究

以硝酸镧、硝酸铁为原料,尿素为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵为分散剂,采用微波-超声辅助法和煅烧工艺,制备珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料用于三乙胺检测,考察不同镧铁摩尔比对材料结构和气敏性能的影响。结果表明:当原料中镧铁摩尔比为2∶1时,获得的珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料LFO1在工作温度为250℃时对100×10^(-6)g/mL三乙胺气体的灵敏度响应值达到505,检测限为2.8×10^(-6)g/mL,并具有良好的选择性、稳定性以及快速响应特性。这种优异的气敏性能归因于珊瑚状结构所具有的大比表面积为LFO1提供了大量活性位点,从而增强其对三乙胺气体的吸附和扩散能力。