稀土含钐化合物的制备及性能研究
发布时间：2021-09-24 19:52
稀土由于其特殊的电子构型使其具有独特的光、电、磁等物理化学特性,因此得到广泛的应用。由于其特殊的光谱特性,可以吸收特定波长的激光,因此在吸光材料中有广泛的应用,其中,稀土钐中6H 5/2→6F9/2的能级跃迁可以吸收波长在1060 nm～1080 nm附近的光。1.06μm的激光广泛应用于军事和民用领域,因此研究一种针对1.06μm激光的激光防护材料非常有必要,钐的吸收波长范围恰好在此范围内,可以用来制备针对1.06μm激光的激光防护材料,同时,该波长还处于光热治疗的第二生物窗口（1000 nm～1400 nm）,因此将钐与Fe3O4磁性纳米粒子复合,研究了稀土钐在第二生物窗口光热材料中的应用。论文具体内容概括如下:1.利用水热法,以Sm（NO3）3溶液和g-C3N4为原料合成了Sm2O（CO3）2·x ...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稀土元素能级图[2]
稀土含钐化合物的制备及性能研究4图1-2稀土上转换材料的发光机理：（a）激发态吸收（ESA），（b）能量转移上转换（ETU），（c）合作敏化上转换（CSU），（d）交叉弛豫（CR）和（e）光子雪崩（PA）[9]Fig.1-2Luminescentmechanismofrareearthdopedupconversionbmaterials:(a)excited-stateabsorption(ESA),(b)energytransferupconversion(ETU),(c)cooperativesensitizationupconversion(CSU),(d)crossrelaxation(CR),and(e)photonavalanche(PA).稀土上转换发光材料主要由三部分构成，分别是基质，敏化剂和激活剂。常用的基质材料有氧化物、氟化物和硫化物，氟化物由于自身的声子能量低且带隙较宽成为最常用的基质[10]。稀土元素Yb3+是最常用的上转换敏化剂，这是因为Yb3+可以被980nm激光激发，并且对该激光有较大的吸收截面[11]。上转换发光材料的发光主要是由激活剂决定的，Er3+，Tm3+，Ho3+，Eu3+等[9]是经常使用的激活剂，稀土离子可以通过不同的能级跃迁发出不同波长的光，在基体中掺Er3+可以制备出发绿色荧光的上转换发光材料[12]，而在基体中掺入Tm3+和Ho3+的可以制备出发出蓝色[13]和红光[14]的上转换材料。目前，稀土发光材料在防伪、照明、显示材料和免疫分析等方面有着广泛的应用。稀土上转换发光材料还可以应用于癌细胞的光热治疗。Qian等[15]制备了NaYF4:Yb，Er@NaYF4@SiO2@Au纳米复合材料，可以对808nm激光有效的进行光热转换，对人神经母细胞瘤的治疗有着良好的效果。Cheng等[16]合成了多功能UCNPs@IONP@Au纳米粒子，这一纳米粒子不仅可以进行光热转换，还可以用于靶向治疗肿瘤，最外层的金纳米晶体壳可以吸收808nm的激光进行光热转换，IONP（氧化铁纳米颗粒）的存在使其可以在外部磁场下
青岛科技大学研究生学位论文图1-3ABO3型钙钛矿的分子结构[29]Fig.1-3MolecularmodelofABO3-typeperovskite.稀土催化剂由于其催化活性高，稳定性好，在汽车尾气净化、化石燃料燃烧、有机化合物（VOCs）和NOx等的催化分解中，除此之外，在二氧化钛中加入稀土还可提高其光催化能力，因此，稀土催化材料在能源和环境保护领域有着重要的应用。1.2.4稀土储氢材料稀土储氢材料也叫稀土储氢合金，是在稀土金属中加入其它的金属形成的具有储氢能力的合金。稀土储氢材料可以在较低的温度下就可以实现氢气的吸收和释放，稳定性高且储氢性能优异。目前的稀土储氢材料主要有LaNi5系（AB5型）和La-Mg-Ni系（AB3和A2B7型）两大类，在这两类材料中，A元素通常是一些氢稳定元素，比如La，Nd，Ce和Pr等，这类元素具有优良的吸氢性能，氢稳定元素决定了储氢材料储氢能力的大小；B元素一般为氢不稳定元素，具有优良的放氢性能，它可以调节储氢材料的氢分解压，决定了储氢材料的吸放氢可逆性能[32]。镧镍系储氢材料被认为稀土储氢材料中前景最好的，它的晶胞结构如图1-4[33]。在它的晶胞中存在许多间隙，在这些间隙中可以储存大量的氢，而且它的氢化反应非常迅速，在20℃的时候，它又可以在几个大气压下就将氢分解并释放出来，吸放氢能力非常优秀，但是这类稀土储氢材料的吸放氢能力在使用一段时间后会退化，并且这类合金易粉化。为了改善镧镍系储氢材料的性能，对材料的组分进行了调整，用混合稀土（La,Sm,Ce等）代替了纯稀土镧，但是这使得储氢材料的氢分解压升高，而且增大了材料的吸放氢平台滞后压差，所以又对Ni进行7
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土永磁体的前景展望[J]. J.M.D.Coey. Engineering. 2020(02)
[2]“起底”稀土储氢材料[J]. 霍知节. 新材料产业. 2019(04)
[3]稀土永磁产业现状及展望[J]. 胡伯平. 稀土信息. 2018(11)
[4]Rare earth permanent magnets prepared by hot deformation process[J]. 陈仁杰,王泽轩,唐旭,尹文宗,靳朝相,剧锦云,李东,闫阿儒. Chinese Physics B. 2018(11)
[5]纳米材料在隐身技术中的应用研究进展[J]. 刘欣伟,林伟,苏荣华,李玉鹏,吴晴晴. 材料导报. 2017(S2)
[6]稀土储氢材料的应用现状与发展前景[J]. 张沛龙. 稀土信息. 2017(11)
[7]抗烧结Rh-Sm2O3/SiO2催化剂的制备和表征及其甲烷部分氧化制合成气性能[J]. 郑芳芳,李倩,张宏,翁维正,伊晓东,郑燕萍,黄传敬,万惠霖. 物理化学学报. 2017(08)
[8]金属酞菁类化合物的应用研究进展[J]. 柴凤兰,赵开楼,张帆. 当代化工. 2017(01)
[9]近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身光子晶体研究[J]. 张继魁,时家明,苗雷,王启超,赵大鹏,曾杰. 发光学报. 2016(09)
[10]激光隐身材料ErCrO3制备及性能研究[J]. 李晓英,牛春晖,任宣玮. 激光杂志. 2016(03)
博士论文
[1]钐钴基高温稀土永磁材料的制备与磁性能研究[D]. 彭龙.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]SmCo/NdFeB复合磁体的研究[D]. 施尧.内蒙古科技大学 2015
[2]混合价态钨基纳米材料的制备及在光热疗法方面的应用[D]. 张守浩.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3408349
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稀土元素能级图[2]
稀土含钐化合物的制备及性能研究4图1-2稀土上转换材料的发光机理：（a）激发态吸收（ESA），（b）能量转移上转换（ETU），（c）合作敏化上转换（CSU），（d）交叉弛豫（CR）和（e）光子雪崩（PA）[9]Fig.1-2Luminescentmechanismofrareearthdopedupconversionbmaterials:(a)excited-stateabsorption(ESA),(b)energytransferupconversion(ETU),(c)cooperativesensitizationupconversion(CSU),(d)crossrelaxation(CR),and(e)photonavalanche(PA).稀土上转换发光材料主要由三部分构成，分别是基质，敏化剂和激活剂。常用的基质材料有氧化物、氟化物和硫化物，氟化物由于自身的声子能量低且带隙较宽成为最常用的基质[10]。稀土元素Yb3+是最常用的上转换敏化剂，这是因为Yb3+可以被980nm激光激发，并且对该激光有较大的吸收截面[11]。上转换发光材料的发光主要是由激活剂决定的，Er3+，Tm3+，Ho3+，Eu3+等[9]是经常使用的激活剂，稀土离子可以通过不同的能级跃迁发出不同波长的光，在基体中掺Er3+可以制备出发绿色荧光的上转换发光材料[12]，而在基体中掺入Tm3+和Ho3+的可以制备出发出蓝色[13]和红光[14]的上转换材料。目前，稀土发光材料在防伪、照明、显示材料和免疫分析等方面有着广泛的应用。稀土上转换发光材料还可以应用于癌细胞的光热治疗。Qian等[15]制备了NaYF4:Yb，Er@NaYF4@SiO2@Au纳米复合材料，可以对808nm激光有效的进行光热转换，对人神经母细胞瘤的治疗有着良好的效果。Cheng等[16]合成了多功能UCNPs@IONP@Au纳米粒子，这一纳米粒子不仅可以进行光热转换，还可以用于靶向治疗肿瘤，最外层的金纳米晶体壳可以吸收808nm的激光进行光热转换，IONP（氧化铁纳米颗粒）的存在使其可以在外部磁场下
青岛科技大学研究生学位论文图1-3ABO3型钙钛矿的分子结构[29]Fig.1-3MolecularmodelofABO3-typeperovskite.稀土催化剂由于其催化活性高，稳定性好，在汽车尾气净化、化石燃料燃烧、有机化合物（VOCs）和NOx等的催化分解中，除此之外，在二氧化钛中加入稀土还可提高其光催化能力，因此，稀土催化材料在能源和环境保护领域有着重要的应用。1.2.4稀土储氢材料稀土储氢材料也叫稀土储氢合金，是在稀土金属中加入其它的金属形成的具有储氢能力的合金。稀土储氢材料可以在较低的温度下就可以实现氢气的吸收和释放，稳定性高且储氢性能优异。目前的稀土储氢材料主要有LaNi5系（AB5型）和La-Mg-Ni系（AB3和A2B7型）两大类，在这两类材料中，A元素通常是一些氢稳定元素，比如La，Nd，Ce和Pr等，这类元素具有优良的吸氢性能，氢稳定元素决定了储氢材料储氢能力的大小；B元素一般为氢不稳定元素，具有优良的放氢性能，它可以调节储氢材料的氢分解压，决定了储氢材料的吸放氢可逆性能[32]。镧镍系储氢材料被认为稀土储氢材料中前景最好的，它的晶胞结构如图1-4[33]。在它的晶胞中存在许多间隙，在这些间隙中可以储存大量的氢，而且它的氢化反应非常迅速，在20℃的时候，它又可以在几个大气压下就将氢分解并释放出来，吸放氢能力非常优秀，但是这类稀土储氢材料的吸放氢能力在使用一段时间后会退化，并且这类合金易粉化。为了改善镧镍系储氢材料的性能，对材料的组分进行了调整，用混合稀土（La,Sm,Ce等）代替了纯稀土镧，但是这使得储氢材料的氢分解压升高，而且增大了材料的吸放氢平台滞后压差，所以又对Ni进行7
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土永磁体的前景展望[J]. J.M.D.Coey. Engineering. 2020(02)
[2]“起底”稀土储氢材料[J]. 霍知节. 新材料产业. 2019(04)
[3]稀土永磁产业现状及展望[J]. 胡伯平. 稀土信息. 2018(11)
[4]Rare earth permanent magnets prepared by hot deformation process[J]. 陈仁杰,王泽轩,唐旭,尹文宗,靳朝相,剧锦云,李东,闫阿儒. Chinese Physics B. 2018(11)
[5]纳米材料在隐身技术中的应用研究进展[J]. 刘欣伟,林伟,苏荣华,李玉鹏,吴晴晴. 材料导报. 2017(S2)
[6]稀土储氢材料的应用现状与发展前景[J]. 张沛龙. 稀土信息. 2017(11)
[7]抗烧结Rh-Sm2O3/SiO2催化剂的制备和表征及其甲烷部分氧化制合成气性能[J]. 郑芳芳,李倩,张宏,翁维正,伊晓东,郑燕萍,黄传敬,万惠霖. 物理化学学报. 2017(08)
[8]金属酞菁类化合物的应用研究进展[J]. 柴凤兰,赵开楼,张帆. 当代化工. 2017(01)
[9]近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身光子晶体研究[J]. 张继魁,时家明,苗雷,王启超,赵大鹏,曾杰. 发光学报. 2016(09)
[10]激光隐身材料ErCrO3制备及性能研究[J]. 李晓英,牛春晖,任宣玮. 激光杂志. 2016(03)
博士论文
[1]钐钴基高温稀土永磁材料的制备与磁性能研究[D]. 彭龙.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]SmCo/NdFeB复合磁体的研究[D]. 施尧.内蒙古科技大学 2015
[2]混合价态钨基纳米材料的制备及在光热疗法方面的应用[D]. 张守浩.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3408349
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