Nd-Y-Ce-Fe-B 高豐度混合稀土永磁退火過程顯微組織和磁性能的演變

領域：磁性材料

題目：

Microstructure and magnetic performance of Nd-YCe-Fe-B sintered magnets after annealing

團隊：浙江大學材料科學與工程學院嚴密教授團隊

期刊：Rare Metals（Impact Factor:4.003）2 區(qū)

進展：

稀土是我國寶貴的戰(zhàn)略資源。稀土永磁Nd-Fe-B 是最主要的稀土應用領域，年消耗我國稀土用量近一半，也是國民經濟與國防建設的關鍵基礎材料。使用高豐度稀土Ce、La 和Y 部分取代Nd，制備低成本高性能高豐度稀土永磁，是近年來永磁材料領域的研究熱點，對促進我國稀土資源平衡利用具有重要意義。最新研究發(fā)現，YCe 共取代是制備高溫度穩(wěn)定性Nd-Y-Ce-Fe-B混合稀土永磁體的有效途徑。但是，在燒結磁體制備過程中，不同稀土元素的擴散遷移規(guī)律不同，可能會對磁性能產生較大影響。

退火已被廣泛認為是改善Nd-Fe-B 磁體微觀組織和增強矯頑力的重要途徑。然而，在Nd-Y-Ce-Fe-B 磁體中不同稀土元素的擴散行為各異，退火對磁性能的影響更加復雜。本工作通過對比研究燒結態(tài)和退火態(tài)的50wt%Y-Ce 共取代磁體，發(fā)現退火使剩磁從1.17T 提高到1.20T，同時矯頑力從612.9kA·m-1提高到660.7kA·m-1，最大磁能積從242.0kJ·m-3提高到263.5kJ·m-3。研究發(fā)現，退火過程中Y/Nd 優(yōu)先進入RE2Fe14B 主相，而Ce 更易富集于REFe2晶界相。這種元素擴散行為提高了退火態(tài)Nd-Y-Ce-Fe-B 磁體的本征磁性能（包括居里溫度TC，飽和磁極化強度JS，磁晶各向異性場HA），從而導致剩磁的異常提升。本工作發(fā)現稀土元素Nd/Y/Ce 的不同擴散行為會顯著影響磁體的內稟和外稟磁性能，為制備高性能2:14:1 型混合稀土永磁提供了新的途徑。

在鈰基非晶合金中摻雜釔制備出自然條件下自發(fā)變色的金屬材料

領域：金屬材料

題目：

Regulated color-changing metallic glasses

團隊：中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛（導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員），聯合中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學科研人員

期刊：Journal of Alloys and Compounds（impact factor:5.3）2 區(qū)

進展：

顏色是商品外觀設計的重要屬性。彩色的電子產品金屬外殼不僅滿足了人們的審美需求，也增加了商品的附加價值。電化學沉積是目前廣泛應用的金屬合金表面著色技術，其顏色來自于由表面氧化層厚度所決定的可見光干涉。因為該氧化層的厚度在產品的使用過程中不會改變，所以這項技術所實現的產品顏色在使用過程中是固定的。本研究發(fā)現了一種可以在自然條件下自發(fā)改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復重現顏色，且在紫外光下具有熒光效果。這種金屬材料的可以自發(fā)改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續(xù)且不中斷的自發(fā)氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結構中均勻的缺陷分布，所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實現了對其變色速率的調節(jié)。

可激活稀土近紅外熒光比率納米探針

領域：納米材料

題目：

Activatable Rare Earth Near-Infrared-II Fluorescence Ratiometric Nanoprobes

團隊：中國科學技術大學納米技術與納米仿生學院

期刊：Nano Lett（impact factor:11.2）1 區(qū)

進展：

合理設計高效的鑭摻雜降移納米粒子（DSNPs）引起了人們的廣泛關注。然而，由于復雜的能量遷移過程，在多個Ln3+摻雜體系中，能量損失是不可避免的。本研究巧妙地設計了一個高效的NaErF4@NaYF4@NaYF4:10%Nd@NaYF4 DSNP，通過調節(jié)NaYF4緩沖層來限制Er3+和Nd3+之間的離子間能量遷移，用最外層NaYF4鈍化表面缺陷。在808 nm 激發(fā)下，制備的DSNPs 表現出兩種強烈的近紅外II 熒光發(fā)射，Er3+為1525 nm，摻雜Nd3+為1060 nm。此外，將有機染料A1094 偶聯到DSNP 表面，通過有效的F?rster 共振能量轉移來猝滅1060 nm 的發(fā)射，同時保留1525nm 的發(fā)射，制備了一種新型比例納米探針NaErF4@NaYF4@NaYF4:10%Nd@NaYF4@A1094。這些可激活的比率納米探針被用于快速和靈敏的檢測過氧亞硝酸鹽的體內。

鑭系上轉換微激光

領域：發(fā)光材料

題目：

Lanthanide Upconverted Microlasing:Microlasing Spanning Full Visible Spectrum to Near-Infrared under Low Power，CW Pumping

團隊：北京大學化學與分子工程學院，稀土材料化學與應用國家重點實驗室

期刊：Small（impact factor:13.3）1 區(qū)

進展：

激光的小型化應用在超密集數據存儲和生物傳感方面，但需要更大的泵浦功率來達到激光閾值，以克服隨著諧振腔尺寸的減小而增加的光學損耗。本研究用Yb3+/Tm3+的WGM 模式摻雜上轉換納米粒子（UCNPs）與微腔（≈5 μm）耦合，以實現超低閾值上轉換激光在800 nm，激發(fā)影響低至4 W cm-2。連續(xù)波上轉換激光，品質因數的103，可以保持穩(wěn)定超過6 h。采用相同的WGM腔體設計，獲得了從Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+摻雜的全可見光譜超低閾值上轉換微激光器。這些上轉換微激光器在低功率CW 980 nm 激光器下工作，將使其在生物傳感和成像領域具有廣闊的應用前景。

離子吸附稀土尾礦中稀土元素的選擇性浸出

領域：稀土回收

題目：

Selective Leaching of Rare Earth Elements from Ion-Adsorption Rare Earth Tailings:A Synergy between CeO2Reduction and Fe/Mn Stabilization

團隊：中山大學環(huán)境科學與工程學院

期刊：Environ Sci Technol（impact factor:9）1 區(qū)

進展：

對稀土元素需求的不斷增長推動了從二次資源特別是稀土尾礦中經濟有效地回收稀土新策略的發(fā)展。從離子吸附稀土尾礦中回收稀土的最大挑戰(zhàn)是鈰（Ce）的不完全萃取和鐵（Fe）、錳（Mn）的浸出。本文創(chuàng)新性地提出了以單質硫（S）為還原劑，將不溶性CeO2轉化為可溶性Ce2（SO4）3，將鐵錳氧化物轉化為惰性FeFe2O4和MnFe2O4尖晶石礦物的還原與穩(wěn)定協同過程。在400℃焙燒后，97.0%的Ce 在稀硫酸中溶解，Fe 和Mn 的浸出率分別為3.67%和23.3%。熱力學分析表明，體系中中間體MnSO4和FeS 間接還原了CeO2。密度泛函理論計算表明，Fe（II）和Mn（II）具有相似的外部電子排布和配位環(huán)境，在FeFe2O4的FeO6八面體結構中，Mn（II）比Ce（III）更適合取代Fe（II）。對浸出過程的進一步研究表明，0.5 mol L-1H2SO4的浸出率為97.0%。該研究為從尾礦或二次資源中通過控制礦物相變選擇性回收稀土提供了一種有前景的策略。