稀土溴化物固态电解质材料在全固态电池中的应用研究进展

全固态锂电池具有优异的安全性能和能量密度,有望成为替代传统有机液态锂离子电池的下一代储能产品。固态电解质是决定全固态电池性能的关键材料,其中卤化物固态电解质,尤其是稀土溴化物固态电解质(RE-BSEs)材料近年来在离子电导率(高达mS/cm数量级)和电化学稳定性(1.5~3.4 V vs.Li^(+)/Li)等方面取得了一系列重要的研究进展,具有可期待的应用前景。本文通过对RE-BSEs的发展历程、研究进展、技术瓶颈、发展方向和应用前景等方面进行综述和回顾,给予研究人员在RE-BSEs的合成方法、锂离子传输机理、构效关系和材料设计等方面的参考和启发。稀土是我国乃至世界的重要战略资源,RE-BSEs材料的研究和重要成果明示了稀土元素在固态离子导体和新能源领域的重大价值,因此,做好稀土在该方面的研究工作对能源结构调整、节能减排、碳达峰和碳中和具有重大意义。

稀土氧化物复合材料在电催化中的研究进展

稀土是一种重要的战略资源,稀土元素共包含元素周期表中的17种元素,即15种镧系元素(原子序数从57到71)和钪(原子序数21)与钇(原子序数39)。在催化领域,稀土元素由于具有特殊的4f电子构型,电子能级结构丰富,配位数多变,在许多反应中表现出出色的催化性能。在各种稀土催化材料中,稀土氧化物复合催化剂由于其制备工艺简单、结构可调变性强等特点在电催化反应中表现出优异的性能。但当前,稀土氧化物基复合催化剂的电催化反应活性与其自身的电子结构之间的关系尚不明确,阻碍了对稀土在电催化反应中所起作用的理解。本文从稀土氧化物电子结构特点出发,简要综述其复合物在电催化反应中的应用。

通过超宽139La固体核磁共振波谱研究层状La（OH）2NO3

层状稀土氢氧化物是一类新型的稀土功能材料,本文采用固体核磁共振(SSNMR)方法研究了同时具备离子交换能力和非线性光学特性的层状La(OH)2NO3化合物,探讨了通过四极核CPMG(QCPMG)脉冲序列和变频谱图采集获取超宽^139La SSNMR谱图的方法,并描述了适用于此类实验的滤波方程和谱图重建方法.重建谱图同时包含四极核中心跃迁和卫星跃迁信息,本文使用QUEST软件对超宽^139La NMR谱图进行了模拟,获取的四极耦合常数CQ和非对称因子ηQ均与CASTEP密度泛函理论计算值高度吻合.SSNMR实验结果证实层状La(OH)2NO3化合物属于非中心对称结构(P21),解决了对其结构长期以来存在的争论.

活性氧捕获材料的研究进展

生命从呼吸中获得氧气,氧气再进一步在线粒体中将糖类等氧化得到能量,提供给生命过程使用.然而在氧化过程中,会生成高度活泼的活性氧.当体内控制失衡的时候,它的浓度会大大增加,发生氧化应激,对机体产生不可逆的破坏,引起衰老、肿瘤、心血管以及神经性疾病等.抵抗活性氧的核心物质是抗氧化物,它的存在使氧化应激受到控制,从而保护机体免遭伤害.本文对国内外近年来在活性氧自由基捕获方面的研究进行系统的综述,通过梳理,提出研究的金字塔型三级结构.设计抗氧化物大分子与无机纳米粒子复合的纳米杂化自由基捕获器可以一方面解决无机纳米粒子的毒性问题,另一方面还可以赋予纳米粒子额外的功能.期待这篇综述文章能为改性纳米粒子捕捉活性氧提供一些有益思路,为功能高分子材料与杂化纳米技术在生物医学领域的探索提供借鉴.

稀土钙钛矿纳米材料的可控合成进展

近年来,钙钛矿纳米材料在能源相关领域得到了迅猛发展,这得益于其优异的光电、催化等性能.稀土元素因其特殊4f电子构型相关的性质而被当作掺杂剂或组成元素来调控钙钛矿纳米材料的性能,拓展钙钛矿材料在诸多领域的应用.基于此,本文对近年来稀土钙钛矿纳米材料的可控合成方法进行了总结,并以卤化物型和氧化物型稀土钙钛矿的零维、一维、二维和三维纳米材料为实例,论述了不同形貌纳米材料的制备方案,并对稀土钙钛矿纳米材料的发展前景给予了展望.

稀土合金电催化剂的研究进展

为了提高金属催化剂的性能,合金化提供了一种设计先进功能材料的有效方法。稀土合金可以将稀土元素独特的电子结构和催化行为整合到金属材料中,不仅提供了一个调整电子结构、活性组分催化活性的机会,还可以增强合金的结构稳定性,有望显著提高催化剂的催化性能。从其电子和催化活性的角度来看,稀土元素具有独特电子构型和镧系收缩效应,与稀土元素合金化会使合金具有更丰富的电子结构、活性和空间排列,从而有效地调整催化剂电化学过程的反应动力学。本文总结了稀土合金的组成、结构、合成方式及其在电催化领域的应用。同时,在此基础上对稀土合金电催化材料当前存在的挑战进行了总结并指出了其未来发展方向。

银掺杂二氧化铈的制备及其抗菌性能探究

二氧化铈具有改变细菌细胞表面形态、促进新陈代谢以及抗氧化的作用,在抑菌、免疫调节、烧伤诊疗、皮肤修复等各个方向具有巨大优势。本项目用水热法合成纳米二氧化铈,以其为载体用浸渍法负载纳米银得到新型复合粒子。通过对其进行SEM、XRD表征,证明已成功合成了符合预期的复合粒子产品。为了更好的确定其性质,本项目进行了细胞相容性测试和抗菌测试,证明其在特定浓度下,对细菌有很好的杀灭效果,同时不影响正常细胞的生理活动。

钆基水凝胶微球在光热抗肿瘤和骨修复中的应用研究

骨缺损修复是目前骨科领域临床医学治疗中的一个巨大挑战。本文旨在开发一种同时具有高生物相容性和能够高效促进骨再生的新型骨修复材料,利用钆离子作为交联剂,将黑磷纳米片掺入海藻酸钠中得到黑磷掺杂的钆-海藻酸钠水凝胶。在808 nm近红外光的照射下,黑磷分散液和黑磷掺杂水凝胶均表现出优异的光热功能,经过近红外光照射后的黑磷分散液对骨肉瘤细胞具有显著的杀伤效果。通过将成骨细胞与不同浓度的Gd^(3+)离子溶液共同孵育,证明了Gd^(3+)离子对成骨细胞分化的促进作用。该策略将会对骨修复材料的发展起到引导和借鉴作用。