题名:稀土元素掺杂对BaTiO_3铁电陶瓷的介电及荧光性能影响
作者:王小燕
学位授予单位:上海师范大学
关键词:BaTiO_3;;稀土掺杂;;荧光光谱;;介电性质;;体电导率;;紫外光谱
摘要:
钛酸钡是具有氧八面体结构的有代表性的铁电晶体,由于其晶格结构简单,且钛酸钡陶瓷材料具有高介电性,典型的铁电性以及强压电效应,多年以来被作为典型的铁电体之一进行大量研究工作,同时也对钛酸钡材料和工艺进Neodymium magnets行研究,发展了在钛酸钡陶瓷中掺杂其他物质构成固溶体材料,制备出更多有使用价值的各种新型陶瓷。直至今天,利用钛酸钡半导体陶瓷的PTC特性制造热敏电阻和辐射热测量元件等领域仍具有广阔的应用前景。
本文以具有典型钙钛矿结构的钛酸钡陶瓷为研究对象,采用溶胶—凝胶法制备了掺杂不同稀土离子的钛酸钡陶瓷材料。选择其中具有代表性的几种离子掺杂借助X射线衍射、紫外-可见光谱、电子扫描显微镜等测试技术,研究了稀土离子“软性”掺杂对BaTiO3陶瓷结构和性能的影响,并对其机理进行了初步探讨。旨在通过对钛酸钡材料进行掺杂改性,探究其掺杂后引起材料微观结构的改变以及物理性能的变化,及其它们的变化规律,从而以期能建立起离子掺杂引起钛酸钡结构变化规律及其对性能影响的关系。
另外,通过荧光光谱及紫外-可见光谱测试以及材料的铁电性能和经时稳定性的测量,探讨了稀土离子掺杂后对钛氧(Ti-O)八面体畸变以及晶体场等性能的影响。研究发现通过掺杂稀土离子的荧光光谱研究证明,当利用掺杂http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php改变了BaTiO3基质的晶格后,原来不发红光的BaTiO3粉体有很明显的发光强度,即晶体场的改变影响了稀土离子发光;同时发现随着元素掺杂量的变化以及老化时间的改变,荧光发射光谱及紫外-可见光谱均有规律性的改变。
学位年度:2010
2011年11月27日星期日
稀土复合稳定剂对PVC热稳定效率的影响
题名:稀土复合稳定剂对PVC热稳定效率的影响
作者:方龙
学位授予单位:浙江大学
关键词:PVC;;硬脂酸镧;;复合稳定剂体系;;超支化稀土聚合物;;热稳定效率
摘要:
聚氯乙烯(PVC)由于其突出的综合性能而应用广泛,尤其在塑料业领域占有重要的地位。但PVC分子链中含有不稳定氯缺陷结构,在加工过程中缺陷结构易发生降解脱氯化氢(HCl),从而导致PVC的热稳定性极差,因此在PVC的Neodymium Magnets加工和应用过程中必须加入热稳定剂。传统的热稳定剂主要包括铅盐、金属皂及有机锡稳定剂,虽然具有较高的热稳定效率,但毒性较大成本较高,逐渐被新型无毒稀土热稳定剂所取代。然而,单一的稀土热稳定剂由于前期热稳定性较差,着色较为严重,不能单独使用。因此,本文主要研究稀土热稳定剂与其他共稳定剂复合使用时的稳定效果,以期用稀土复合热稳定剂取代传统的重金属有毒热稳定剂。
利用热稳定性能、拉伸性能及流变行为测试验证了硬脂酸镧(LaSt_3)与Ca/Zn复合稳定剂及季戊四醇(PeE)之间的协同效果。实验发现,LaSt_3和ZnSt_2之间具有明显的协同效应,且与Ca/Zn稳定剂之间的协同效应相当,均在8/2时协同效果达到最佳。同时,La/Ca/Zn复合稳定剂体系的热稳定时间远远超过La/Zn和Ca/Zn稳定剂的热稳定时间,与铅盐的热稳定效果相当。在低Ca/Zn比条件下,LaSt_3的加入能明显提高体系的拉伸强度和降低体系的动态储能模量;而在高Ca/Zn比条件下,LaSt_3的加入对体系的拉伸强度和动态储能模量影响均不显著。此外,通过刚果红实验和流变测试证实了LaSt_3和季戊四醇之间存在一定的协同效应,且在La/PeE比为8/2时协同效应最强。单独的季戊四醇热稳定效果极差,加入LaSt_3能明显提高季戊四醇的热稳定时间。然而,由于LaSt_3和季戊四醇的前期热稳定性较差,因此在体系中加入ZnSt_2能明显的改善前期着色行为,La/PeE/Zn复合稳定剂体系表现出较好的热稳定效果。
利用金属离子的电离势解释了LaSt_3和Ca/Zn稳定剂对二月桂酸二丁基锡(DBTDL)热稳定效果的影响。由于La的电离势小于Sn,LaSt_3取代PVC主链上不稳定氯的能力小于DBTDL,因此LaSt_3的加入对DBTDL的热稳定效果影响较小;而Zn的电离势大于Sn,ZnSt_2取代PVC主链上不稳定氯的能力强于DBTDL,因此Ca/Zn稳定剂的加入抑制了DBTDL的热稳定效果,从而大大降低了DBTDL的热稳定效率。
利用动态流变行为测试系统研究了超支化聚合物H20对体系流变性能的影响。研究发现随着H20的加入,存在一个最佳H20含量使得体系的复数黏度达到最低值,这主要是由于在高H20含量下分散性较差,不能很好的发挥降低黏度的作用。且发现高温下的最佳含量比低温下的最佳含量要大,这主要是由于高温http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets下能充分分散更高含量的H20。同时发现由于低分子量PVC的缠结程度较小,H20对低分子量的PVC影响较为显著。此外,研究了超支化稀土聚合物H20-g-La对体系热稳定性能及流变性能的影响。实验发现H20-g-La的热稳定行为类似于LaSt_3,长期热稳定性较好但前期热稳定性较差,且发现H20-g-La的热稳定效果强于LaSt_3。然而由于超支化稀土的合成破坏了H20原来的结构,因此H20-g-La不能像H20一样有效的降低体系的黏度。
学位年度:2010
作者:方龙
学位授予单位:浙江大学
关键词:PVC;;硬脂酸镧;;复合稳定剂体系;;超支化稀土聚合物;;热稳定效率
摘要:
聚氯乙烯(PVC)由于其突出的综合性能而应用广泛,尤其在塑料业领域占有重要的地位。但PVC分子链中含有不稳定氯缺陷结构,在加工过程中缺陷结构易发生降解脱氯化氢(HCl),从而导致PVC的热稳定性极差,因此在PVC的Neodymium Magnets加工和应用过程中必须加入热稳定剂。传统的热稳定剂主要包括铅盐、金属皂及有机锡稳定剂,虽然具有较高的热稳定效率,但毒性较大成本较高,逐渐被新型无毒稀土热稳定剂所取代。然而,单一的稀土热稳定剂由于前期热稳定性较差,着色较为严重,不能单独使用。因此,本文主要研究稀土热稳定剂与其他共稳定剂复合使用时的稳定效果,以期用稀土复合热稳定剂取代传统的重金属有毒热稳定剂。
利用热稳定性能、拉伸性能及流变行为测试验证了硬脂酸镧(LaSt_3)与Ca/Zn复合稳定剂及季戊四醇(PeE)之间的协同效果。实验发现,LaSt_3和ZnSt_2之间具有明显的协同效应,且与Ca/Zn稳定剂之间的协同效应相当,均在8/2时协同效果达到最佳。同时,La/Ca/Zn复合稳定剂体系的热稳定时间远远超过La/Zn和Ca/Zn稳定剂的热稳定时间,与铅盐的热稳定效果相当。在低Ca/Zn比条件下,LaSt_3的加入能明显提高体系的拉伸强度和降低体系的动态储能模量;而在高Ca/Zn比条件下,LaSt_3的加入对体系的拉伸强度和动态储能模量影响均不显著。此外,通过刚果红实验和流变测试证实了LaSt_3和季戊四醇之间存在一定的协同效应,且在La/PeE比为8/2时协同效应最强。单独的季戊四醇热稳定效果极差,加入LaSt_3能明显提高季戊四醇的热稳定时间。然而,由于LaSt_3和季戊四醇的前期热稳定性较差,因此在体系中加入ZnSt_2能明显的改善前期着色行为,La/PeE/Zn复合稳定剂体系表现出较好的热稳定效果。
利用金属离子的电离势解释了LaSt_3和Ca/Zn稳定剂对二月桂酸二丁基锡(DBTDL)热稳定效果的影响。由于La的电离势小于Sn,LaSt_3取代PVC主链上不稳定氯的能力小于DBTDL,因此LaSt_3的加入对DBTDL的热稳定效果影响较小;而Zn的电离势大于Sn,ZnSt_2取代PVC主链上不稳定氯的能力强于DBTDL,因此Ca/Zn稳定剂的加入抑制了DBTDL的热稳定效果,从而大大降低了DBTDL的热稳定效率。
利用动态流变行为测试系统研究了超支化聚合物H20对体系流变性能的影响。研究发现随着H20的加入,存在一个最佳H20含量使得体系的复数黏度达到最低值,这主要是由于在高H20含量下分散性较差,不能很好的发挥降低黏度的作用。且发现高温下的最佳含量比低温下的最佳含量要大,这主要是由于高温http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets下能充分分散更高含量的H20。同时发现由于低分子量PVC的缠结程度较小,H20对低分子量的PVC影响较为显著。此外,研究了超支化稀土聚合物H20-g-La对体系热稳定性能及流变性能的影响。实验发现H20-g-La的热稳定行为类似于LaSt_3,长期热稳定性较好但前期热稳定性较差,且发现H20-g-La的热稳定效果强于LaSt_3。然而由于超支化稀土的合成破坏了H20原来的结构,因此H20-g-La不能像H20一样有效的降低体系的黏度。
学位年度:2010
发光纳米晶NaYF_4：Ln（Yb，Er，Tm，Eu）的合成和聚丙烯酸（PAA）修饰研究
题名:发光纳米晶NaYF_4：Ln（Yb，Er，Tm，Eu）的合成和聚丙烯酸（PAA）修饰研究
作者:崔卫娜
学位授予单位:东华大学
关键词:四氟化钇钠(NaYF_4);;稀土掺杂;;表面修饰;;聚丙烯酸;;荧光性能
摘要:
稀土纳米材料,综合了稀土材料的光学特性和纳米材料的小尺寸效应,在生物标记领域有广阔的应用前景。六方晶型NaYF_4为基质,稀土共掺杂的荧光材料是发光效率最高的荧光材料之一。但NaYF_4本身水溶性不高,而合成过程中使用的表面活性剂等物质更使其难溶于极性溶剂,阻碍了其生物应用,所以对NaYF_4进行表Neodymium Magnets面修饰十分重要。在本文中,首先低温油相合成了NaYF_4基质材料并进行稀土掺杂,然后选用聚丙烯酸(PAA)对其进行表面修饰,制备NaYF_4:Ln/PAA复合粒子。此外,为消除有机配体带来的荧光猝灭,合成了综合性能更佳的NaYF_4:Ln/NaYF_4/PAA纳米复合材料。本课题按照如下几个方面展开:
首先,采用反胶束法在常温下制备了几乎纯六方晶型的基质材料NaYF_4纳米粒子,在此基础上掺杂稀土离子,制备了上转换发光的NaYF_4:Yb,Er(Tm)和下转换发光的NaYF_4:Eu。对稀土发光材料用X射线衍射(X-ray diffraction analysis,XRD),透射电子显微镜(transmissionelectron microscopy,TEM),傅里叶变换红外光谱(fourier transformspectroscopy,FTIR)和荧光光度计(fluorescence spectroscopy)进行表征。结果表明:NaYF_4基质材料是粒径在8 nm左右六方晶形纳米晶,稀土掺杂后荧光性能良好,但是纳米粒子外部被表面活性剂油酸钠所包裹,有进一步表面修饰的必要。
其次,采用三种不同的方法进行表面修饰研究:①用配位交换法对NaYF_4:Ln进行表面修饰,该方法反应条件温和,过程简单,合成的NaYF_4:Ln/PAA复合粒子直径小,平均直径10 nm,但复合粒子的分散性欠佳,而且大幅降低材料的荧光性能;②用微乳液法对NaYF_4:Ln进行表面修饰,合成的NaYF_4:Ln/PAA复合粒子的分散性较好,平均直径15 nm,对上转换发光性能影响不大,但是降低下转换发光性能,反应过程复杂,能耗大;③用原位聚合法对NaYF_4:Ln进行表面修饰,形成了分散性良好的NaYF_4:Ln/PAA复合纳米微球,荧光性能佳,但是纳米粒子直径较大,平均100 nm左右,最小也有50 nm。综合来看,经过原位聚合法的到的复合粒子除了粒径较大外,综合性能最佳,最接近生物应用的要求。
最后,为了减少聚合物带来的荧光猝灭,在表面修饰前,先用反胶束法合成NaYF_4:Ln/NaYF_4核壳粒子,NaYF_4壳消http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets除了内部发光核NaYF_4:Ln的表面缺陷,使晶型更加完整。然后通过配位交换法来制备NaYF_4:Ln/NaYF_4/PAA纳米复合材料。荧光测试结果表明,NaYF_4:Ln/NaYF_4/PAA的荧光强度比NaYF_4:Ln/PAA明显增强。此外,重点探究了稀土掺杂量对复合材料荧光性能的影响。在上转换材料NaYF_4:Yb,Er(Tm)/NaYF_4/PAA中,改变敏化剂Yb~(3+)和激活剂Er~(3+)(Tm~(3+))的配合掺杂比,能够改变发光的颜色。在下转换材料中,Eu~(3+)直接被激发,通过改变Eu~(3+)浓度,找到荧光强度最强的掺杂量。
学位年度:2010
作者:崔卫娜
学位授予单位:东华大学
关键词:四氟化钇钠(NaYF_4);;稀土掺杂;;表面修饰;;聚丙烯酸;;荧光性能
摘要:
稀土纳米材料,综合了稀土材料的光学特性和纳米材料的小尺寸效应,在生物标记领域有广阔的应用前景。六方晶型NaYF_4为基质,稀土共掺杂的荧光材料是发光效率最高的荧光材料之一。但NaYF_4本身水溶性不高,而合成过程中使用的表面活性剂等物质更使其难溶于极性溶剂,阻碍了其生物应用,所以对NaYF_4进行表Neodymium Magnets面修饰十分重要。在本文中,首先低温油相合成了NaYF_4基质材料并进行稀土掺杂,然后选用聚丙烯酸(PAA)对其进行表面修饰,制备NaYF_4:Ln/PAA复合粒子。此外,为消除有机配体带来的荧光猝灭,合成了综合性能更佳的NaYF_4:Ln/NaYF_4/PAA纳米复合材料。本课题按照如下几个方面展开:
首先,采用反胶束法在常温下制备了几乎纯六方晶型的基质材料NaYF_4纳米粒子,在此基础上掺杂稀土离子,制备了上转换发光的NaYF_4:Yb,Er(Tm)和下转换发光的NaYF_4:Eu。对稀土发光材料用X射线衍射(X-ray diffraction analysis,XRD),透射电子显微镜(transmissionelectron microscopy,TEM),傅里叶变换红外光谱(fourier transformspectroscopy,FTIR)和荧光光度计(fluorescence spectroscopy)进行表征。结果表明:NaYF_4基质材料是粒径在8 nm左右六方晶形纳米晶,稀土掺杂后荧光性能良好,但是纳米粒子外部被表面活性剂油酸钠所包裹,有进一步表面修饰的必要。
其次,采用三种不同的方法进行表面修饰研究:①用配位交换法对NaYF_4:Ln进行表面修饰,该方法反应条件温和,过程简单,合成的NaYF_4:Ln/PAA复合粒子直径小,平均直径10 nm,但复合粒子的分散性欠佳,而且大幅降低材料的荧光性能;②用微乳液法对NaYF_4:Ln进行表面修饰,合成的NaYF_4:Ln/PAA复合粒子的分散性较好,平均直径15 nm,对上转换发光性能影响不大,但是降低下转换发光性能,反应过程复杂,能耗大;③用原位聚合法对NaYF_4:Ln进行表面修饰,形成了分散性良好的NaYF_4:Ln/PAA复合纳米微球,荧光性能佳,但是纳米粒子直径较大,平均100 nm左右,最小也有50 nm。综合来看,经过原位聚合法的到的复合粒子除了粒径较大外,综合性能最佳,最接近生物应用的要求。
最后,为了减少聚合物带来的荧光猝灭,在表面修饰前,先用反胶束法合成NaYF_4:Ln/NaYF_4核壳粒子,NaYF_4壳消http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets除了内部发光核NaYF_4:Ln的表面缺陷,使晶型更加完整。然后通过配位交换法来制备NaYF_4:Ln/NaYF_4/PAA纳米复合材料。荧光测试结果表明,NaYF_4:Ln/NaYF_4/PAA的荧光强度比NaYF_4:Ln/PAA明显增强。此外,重点探究了稀土掺杂量对复合材料荧光性能的影响。在上转换材料NaYF_4:Yb,Er(Tm)/NaYF_4/PAA中,改变敏化剂Yb~(3+)和激活剂Er~(3+)(Tm~(3+))的配合掺杂比,能够改变发光的颜色。在下转换材料中,Eu~(3+)直接被激发,通过改变Eu~(3+)浓度,找到荧光强度最强的掺杂量。
学位年度:2010
水煤气催化还原二氧化硫烟气回收单质硫的研究
题名:水煤气催化还原二氧化硫烟气回收单质硫的研究
作者:姜坤
学位授予单位:江西理工大学
关键词:SO_2;;催化还原;;过渡金属;;稀土元素
摘要:
SO2是危害最为严重的大气污染物之一,是造成酸雨的元凶,对人类和生态环境的危害日益严重,减少和消除SO2的污染成为当前亟需解决的问题。将排放气中的SO2转化为高质量的单质硫并回收,对于解决SO2所造成的污染问题具有特别的意义。本课题以水煤气(CO≧38%,H2≧52%)为还原气,在过渡金属氧化物催化剂上还Neodymium Magnets原冶炼烟气中的SO2为单质硫,研究出最佳的催化剂及最优工艺条件,并探讨相关反应机理。
本文以条形Al2O3为载体,采用浸渍法制备出系列过渡金属氧化物催化剂(Cu、Co、Fe、Ni),考察了不同活性组分、活性金属含量、反应温度、空速、气配比、预硫化处理及反应时间对SO2转化率和硫产率的影响。通过对Fe /Al2O3催化剂添加稀土元素(La、Ce、Sm、Gd、Dy、Y),考察了不同稀土元素、稀土含量及浸渍方式对Fe/Al2O3催化剂催化性能的影响。
实验结果表明:Fe/Al2O3催化剂为最佳催化剂;催化剂中金属Fe的最佳含量为14%,当反应温度为400℃时,硫产率为81.92%;SO2转化率和硫产率均随温度的升高而增加,但温度过高选择性变差,导致硫产率下降;空速过大或过小都不利于反应的进行,温度较高时空速的影响较小;气配比对反应的影响较大,SO2烟气/水煤气比值应当控制在1.7左右;不同稀土对Fe/Al2O3催化剂有不同的改性作用,Sm和Dy的加入http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets大大提高了催化剂的活性,SmFe /Al2O3催化剂在360℃时的硫产率比同温度下的Fe /Al2O3催化剂提高了40.5%,DyFe/Al2O3催化剂在400℃时的硫产率比同温度下的Fe/Al2O3催化剂提高了26.4%;稀土在Fe/Al2O3催化剂中起着助剂的作用,对于SmFe/Al2O3催化剂,稀土Sm的最佳含量为1.0%;不同方式制备的稀土催化剂活性不同,对硫产率来说其大小顺序为:钐铁混浸催化剂﹥先浸钐后浸铁催化剂﹥先浸铁后浸钐催化剂;金属硫化物是催化SO2还原的活性相,反应的机理为中间产物机理。
学位年度:2010
作者:姜坤
学位授予单位:江西理工大学
关键词:SO_2;;催化还原;;过渡金属;;稀土元素
摘要:
SO2是危害最为严重的大气污染物之一,是造成酸雨的元凶,对人类和生态环境的危害日益严重,减少和消除SO2的污染成为当前亟需解决的问题。将排放气中的SO2转化为高质量的单质硫并回收,对于解决SO2所造成的污染问题具有特别的意义。本课题以水煤气(CO≧38%,H2≧52%)为还原气,在过渡金属氧化物催化剂上还Neodymium Magnets原冶炼烟气中的SO2为单质硫,研究出最佳的催化剂及最优工艺条件,并探讨相关反应机理。
本文以条形Al2O3为载体,采用浸渍法制备出系列过渡金属氧化物催化剂(Cu、Co、Fe、Ni),考察了不同活性组分、活性金属含量、反应温度、空速、气配比、预硫化处理及反应时间对SO2转化率和硫产率的影响。通过对Fe /Al2O3催化剂添加稀土元素(La、Ce、Sm、Gd、Dy、Y),考察了不同稀土元素、稀土含量及浸渍方式对Fe/Al2O3催化剂催化性能的影响。
实验结果表明:Fe/Al2O3催化剂为最佳催化剂;催化剂中金属Fe的最佳含量为14%,当反应温度为400℃时,硫产率为81.92%;SO2转化率和硫产率均随温度的升高而增加,但温度过高选择性变差,导致硫产率下降;空速过大或过小都不利于反应的进行,温度较高时空速的影响较小;气配比对反应的影响较大,SO2烟气/水煤气比值应当控制在1.7左右;不同稀土对Fe/Al2O3催化剂有不同的改性作用,Sm和Dy的加入http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets大大提高了催化剂的活性,SmFe /Al2O3催化剂在360℃时的硫产率比同温度下的Fe /Al2O3催化剂提高了40.5%,DyFe/Al2O3催化剂在400℃时的硫产率比同温度下的Fe/Al2O3催化剂提高了26.4%;稀土在Fe/Al2O3催化剂中起着助剂的作用,对于SmFe/Al2O3催化剂,稀土Sm的最佳含量为1.0%;不同方式制备的稀土催化剂活性不同,对硫产率来说其大小顺序为:钐铁混浸催化剂﹥先浸钐后浸铁催化剂﹥先浸铁后浸钐催化剂;金属硫化物是催化SO2还原的活性相,反应的机理为中间产物机理。
学位年度:2010
改性SnO_2电极的制备及其降解对氯苯酚（4-CP）的研究
题名:改性SnO_2电极的制备及其降解对氯苯酚（4-CP）的研究
作者:李嘉明
学位授予单位:天津大学
关键词:Ti/SnO_2-Sb电极;;稀土掺杂;;Mn掺杂;;电催化氧化;;对氯苯酚
摘要:
电极材料及其制备方法是影响电极涂层的表面结构,从而影响电极的电催化氧化性能的一个主要因素,本文以Ce、Y、La、Nd稀土元素和Mn元素掺杂的Ti/SnO_2-Sb改性电极的制备及性能评价为主要研究内容,以对氯苯酚(4-CP)为电化学氧化降解目标物,初步探讨了4-CP的电化学催化氧化降解转化机理,以及电极结Neodymium Magnets构与电催化氧化活性之间的关系。
本文以溶胶凝胶法分别制备了Ti/SnO_2-Sb涂层电极,稀土掺杂Ti/SnO_2-Sb涂层电极和Mn掺杂Ti/SnO_2-Sb涂层电极。利用SEM、EDX、XRD、XPS等现代分析工具对电极的形貌、结构进行表征,利用电化学工作站,紫外可见分光光谱(UV-vis)和高效液相色谱(HPLC)对电极降解4-CP的机理过程进行了探讨,并确定了热处理温度,Sb、Mn和稀土掺杂比例等工艺条件。
实验研究表明,热处理温度为500℃时为Ti/SnO_2-Sb电极最佳制备温度;Sb、稀土元素和Mn的掺杂对SnO_2涂层电极的电催化活性都有一定的提高,其中稀土元素Ce、Y、La、Nd中La元素的掺杂表现的对4-CP降解优http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets势最为明显;通过试验确定了Sb掺杂量在6%,La掺杂量在1.5%,Mn掺杂量在6%时,提高电极电催化活性效果相对最好;通过高效液相色谱对电极降解4-CP的机理过程分析如下:Ti/SnO_2-Sb电极和稀土掺杂的Ti/SnO_2-Sb电极电化学氧化作用将4-CP降解反应生成以对苯醌为主体的中间产物,最终对苯醌被进一步开环降解为丁烯二酸等物质,丁烯二酸等被进一步氧化降解,最终生成二氧化碳和水;Mn掺杂的Ti/SnO_2-Sb电极则将4-CP降解反应生成以邻苯醌为主体的中间产物,最终邻苯醌被进一步开环降解为丁烯二酸等物质,丁烯二酸等被进一步氧化降解,最终生成二氧化碳和水。
学位年度:2010
作者:李嘉明
学位授予单位:天津大学
关键词:Ti/SnO_2-Sb电极;;稀土掺杂;;Mn掺杂;;电催化氧化;;对氯苯酚
摘要:
电极材料及其制备方法是影响电极涂层的表面结构,从而影响电极的电催化氧化性能的一个主要因素,本文以Ce、Y、La、Nd稀土元素和Mn元素掺杂的Ti/SnO_2-Sb改性电极的制备及性能评价为主要研究内容,以对氯苯酚(4-CP)为电化学氧化降解目标物,初步探讨了4-CP的电化学催化氧化降解转化机理,以及电极结Neodymium Magnets构与电催化氧化活性之间的关系。
本文以溶胶凝胶法分别制备了Ti/SnO_2-Sb涂层电极,稀土掺杂Ti/SnO_2-Sb涂层电极和Mn掺杂Ti/SnO_2-Sb涂层电极。利用SEM、EDX、XRD、XPS等现代分析工具对电极的形貌、结构进行表征,利用电化学工作站,紫外可见分光光谱(UV-vis)和高效液相色谱(HPLC)对电极降解4-CP的机理过程进行了探讨,并确定了热处理温度,Sb、Mn和稀土掺杂比例等工艺条件。
实验研究表明,热处理温度为500℃时为Ti/SnO_2-Sb电极最佳制备温度;Sb、稀土元素和Mn的掺杂对SnO_2涂层电极的电催化活性都有一定的提高,其中稀土元素Ce、Y、La、Nd中La元素的掺杂表现的对4-CP降解优http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets势最为明显;通过试验确定了Sb掺杂量在6%,La掺杂量在1.5%,Mn掺杂量在6%时,提高电极电催化活性效果相对最好;通过高效液相色谱对电极降解4-CP的机理过程分析如下:Ti/SnO_2-Sb电极和稀土掺杂的Ti/SnO_2-Sb电极电化学氧化作用将4-CP降解反应生成以对苯醌为主体的中间产物,最终对苯醌被进一步开环降解为丁烯二酸等物质,丁烯二酸等被进一步氧化降解,最终生成二氧化碳和水;Mn掺杂的Ti/SnO_2-Sb电极则将4-CP降解反应生成以邻苯醌为主体的中间产物,最终邻苯醌被进一步开环降解为丁烯二酸等物质,丁烯二酸等被进一步氧化降解,最终生成二氧化碳和水。
学位年度:2010
Zn（Ⅱ）/Cu（Ⅱ）和稀土配合物的合成、表征及发光性能的研究
题名:Zn（Ⅱ）/Cu（Ⅱ）和稀土配合物的合成、表征及发光性能的研究
作者:张冬梅
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:β-萘乙酮缩苯甲酰腙;;邻硝基苯甲醛缩苯甲酰腙;;对溴苯乙酮缩苯甲酰腙;;β-萘甲酰苯甲酰甲烷;;掺杂配合物;;光致发光;;电致发光
摘要:
有机电致发光是近年来国际上的一个研究热点。在众多的有机发光材料中,腙类化合物是一类具有良好光学性能的化合物,在有机电致发光Neodymium Magnets材料中具有潜在的应用价值;稀土金属配合物因其荧光量子效率高、发光谱带窄、色度纯,是一类具有特殊发光性能和物理性质的电致发光材料,而使它们的研究越来越受到人们的重视。
本文采用苯甲酰肼分别与β-萘乙酮、邻硝基苯甲醛、对溴苯乙酮、二苯甲酮进行缩合反应,合成了四个酰腙配体:β-萘乙酮缩苯甲酰腙(a)、邻硝基苯甲醛缩苯甲酰腙(b)、对溴苯乙酮缩苯甲酰腙(c)、二苯甲酮缩苯甲酰腙(d);a分别与Zn(OAc)_2·2H2_O、Cu(OAc)_2·H2_O;b、c分别与Cu(OAc)_2·H2_O在甲醇中反应,合成了四个新的酰腙金属二元配合物。通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、单晶X射线衍射分析等手段表征,配合物的组成符合如下分子式:[M(L)2] [L = a, M = Zn(II) (a1), Cu(II) (a2); L = b, M = Cu(II) (b1); L = c, M = Cu(II) (c1)]。研究了金属离子种类、配体结构对配合物荧光强度的影响。采用循环伏安法对配合物a1进行了能带参数的测定。
此外,本文还采用β-萘甲酰苯甲酰甲烷(β-HNBM)为第一配体、5,6-二酮-1,10-邻菲啰啉(QPT)为第二配体,并将它们分别与铕及稀土掺杂金属在乙醇中反应,合成了十四种未见文献报道的掺杂稀土金属配合物。元素分析http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets及稀土络合滴定的测试结果表明,三元配合物的组成符合如下分子式:Eu(β-NBM)3QPT;异核配合物的组成为:Eu0.5RE0.5(β-NBM)3QPT (RE = Er~(3+), Nd~(3+), Ce~(3+), Dy~(3+), Y~(3+), Lu~(3+)) ;不同掺杂比例配合物的组成为: Eu1-xYx(β-NBM)3QPT和Eu1-xLux(β-NBM)3QPT (x = 0.10, 0.30, 0.50, 0.70, 0.90)。本文采用不同比例的掺杂稀土来研究最佳效果的荧光,最后根据配合物的光致发光性能(荧光光谱),探讨了它们作为电致发光材料的应用前景。
学位年度:2010
作者:张冬梅
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:β-萘乙酮缩苯甲酰腙;;邻硝基苯甲醛缩苯甲酰腙;;对溴苯乙酮缩苯甲酰腙;;β-萘甲酰苯甲酰甲烷;;掺杂配合物;;光致发光;;电致发光
摘要:
有机电致发光是近年来国际上的一个研究热点。在众多的有机发光材料中,腙类化合物是一类具有良好光学性能的化合物,在有机电致发光Neodymium Magnets材料中具有潜在的应用价值;稀土金属配合物因其荧光量子效率高、发光谱带窄、色度纯,是一类具有特殊发光性能和物理性质的电致发光材料,而使它们的研究越来越受到人们的重视。
本文采用苯甲酰肼分别与β-萘乙酮、邻硝基苯甲醛、对溴苯乙酮、二苯甲酮进行缩合反应,合成了四个酰腙配体:β-萘乙酮缩苯甲酰腙(a)、邻硝基苯甲醛缩苯甲酰腙(b)、对溴苯乙酮缩苯甲酰腙(c)、二苯甲酮缩苯甲酰腙(d);a分别与Zn(OAc)_2·2H2_O、Cu(OAc)_2·H2_O;b、c分别与Cu(OAc)_2·H2_O在甲醇中反应,合成了四个新的酰腙金属二元配合物。通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、单晶X射线衍射分析等手段表征,配合物的组成符合如下分子式:[M(L)2] [L = a, M = Zn(II) (a1), Cu(II) (a2); L = b, M = Cu(II) (b1); L = c, M = Cu(II) (c1)]。研究了金属离子种类、配体结构对配合物荧光强度的影响。采用循环伏安法对配合物a1进行了能带参数的测定。
此外,本文还采用β-萘甲酰苯甲酰甲烷(β-HNBM)为第一配体、5,6-二酮-1,10-邻菲啰啉(QPT)为第二配体,并将它们分别与铕及稀土掺杂金属在乙醇中反应,合成了十四种未见文献报道的掺杂稀土金属配合物。元素分析http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets及稀土络合滴定的测试结果表明,三元配合物的组成符合如下分子式:Eu(β-NBM)3QPT;异核配合物的组成为:Eu0.5RE0.5(β-NBM)3QPT (RE = Er~(3+), Nd~(3+), Ce~(3+), Dy~(3+), Y~(3+), Lu~(3+)) ;不同掺杂比例配合物的组成为: Eu1-xYx(β-NBM)3QPT和Eu1-xLux(β-NBM)3QPT (x = 0.10, 0.30, 0.50, 0.70, 0.90)。本文采用不同比例的掺杂稀土来研究最佳效果的荧光,最后根据配合物的光致发光性能(荧光光谱),探讨了它们作为电致发光材料的应用前景。
学位年度:2010
稀土掺杂氟化物纳米材料的制备及多色上转换发光研究
题名:稀土掺杂氟化物纳米材料的制备及多色上转换发光研究
作者:张阳熠
学位授予单位:湘潭大学
关键词:上转换发光;;紫外发射;;纳米晶;;NaYF4;;KGdF_4
摘要:
稀土掺杂荧光纳米晶独特的光学特性引起了人们广泛的研究兴趣。由于外层5s和5p轨道的有效屏蔽,稀土离子内层4f电子能级间跃迁产生的吸收和发射谱线具有高量子产率、长寿命和高稳定性。此外,稀土离子梯状的能级分布特征使它能在红外激光器激发下吸收两个或多个低能长波光子然后将其转换成高能短波光子。因此,稀土掺杂纳米晶在全固态激光器、红外探测、三维立体显示特别是生物荧光标签等Neodymium Magnets方面有着广泛的应用价值。近年来,随着生物科技和纳米技术的发展,高强度蓝、紫、紫外以及多色彩(含白光)上转换荧光纳米晶由于其在光动力学治疗、可调紫外激光器、纳米光源器件以及同步多通道探测、分子荧光探测等领域的潜在应用价值逐渐成为了人们竞相追逐的热点。本文在课题组前几年工作的基础之上,通过调节基质材料组分和稀土离子组合,在蓝、紫、紫外和多色上转换荧光发射研究上取得了一些重要结果。主要内容如下:
1.采用水热法使用不同比例的油酸和氢氧化钠分别制备了不同比表面积的Yb3+/Tm3+共掺杂单一六角相NaYF4纳米晶。在980 nm激光器激发下,通过改变激光器激发功率,在强蓝光和红外光发射的Yb3+/Tm3+共掺杂β-NaYF4纳米棒材料中,我们观察到了800 nm、475 nm和450 nm发射波段可控的荧光转变。
2.通过引入Gd3+离子,采用水热法制备了Yb3+/Tm3+/Gd3+三掺杂NaYF4纳米棒。XRD测试结果表明改变Gd3+离子浓度可以有效调节纳米晶的尺寸。在980 nm激光的激发下,除了观察到Tm3+离子从紫外光、蓝光、红光到红外光的上转换发射以外,还观察到了Gd3+离子深紫外270～330 nm波段发射。光谱分析结果表明深紫外上转换发射是通过Yb3+到Tm3+然后再到Gd3+的高效的能量传递实现的。
3.采用水热法制备了不同稀土离子掺杂的直径约为12 nm的立方相KGdF4纳米晶。在980 nm激光的激发下,Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+双掺杂KGdF4纳米晶发出肉眼可见明亮的红色、黄色和蓝色上转换荧光。透射电镜(TEM)、上转换光谱和X射线衍射(XRD)研究表明,样品经过低温热处理后发光强度得到显http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets著的增强,且不会导致晶粒尺寸明显增大。通过调节Yb3+/Ho3+/Tm3+掺杂浓度控制红、绿、蓝三基色荧光强度实现了白色上转换荧光输出。考虑到Gd3+离子常用于磁共振成像,我们的结果表明KGdF4荧光纳米晶在生物医学,防伪和光磁多功能纳米探针等方面有很好的应用前景。
学位年度:2010
作者:张阳熠
学位授予单位:湘潭大学
关键词:上转换发光;;紫外发射;;纳米晶;;NaYF4;;KGdF_4
摘要:
稀土掺杂荧光纳米晶独特的光学特性引起了人们广泛的研究兴趣。由于外层5s和5p轨道的有效屏蔽,稀土离子内层4f电子能级间跃迁产生的吸收和发射谱线具有高量子产率、长寿命和高稳定性。此外,稀土离子梯状的能级分布特征使它能在红外激光器激发下吸收两个或多个低能长波光子然后将其转换成高能短波光子。因此,稀土掺杂纳米晶在全固态激光器、红外探测、三维立体显示特别是生物荧光标签等Neodymium Magnets方面有着广泛的应用价值。近年来,随着生物科技和纳米技术的发展,高强度蓝、紫、紫外以及多色彩(含白光)上转换荧光纳米晶由于其在光动力学治疗、可调紫外激光器、纳米光源器件以及同步多通道探测、分子荧光探测等领域的潜在应用价值逐渐成为了人们竞相追逐的热点。本文在课题组前几年工作的基础之上,通过调节基质材料组分和稀土离子组合,在蓝、紫、紫外和多色上转换荧光发射研究上取得了一些重要结果。主要内容如下:
1.采用水热法使用不同比例的油酸和氢氧化钠分别制备了不同比表面积的Yb3+/Tm3+共掺杂单一六角相NaYF4纳米晶。在980 nm激光器激发下,通过改变激光器激发功率,在强蓝光和红外光发射的Yb3+/Tm3+共掺杂β-NaYF4纳米棒材料中,我们观察到了800 nm、475 nm和450 nm发射波段可控的荧光转变。
2.通过引入Gd3+离子,采用水热法制备了Yb3+/Tm3+/Gd3+三掺杂NaYF4纳米棒。XRD测试结果表明改变Gd3+离子浓度可以有效调节纳米晶的尺寸。在980 nm激光的激发下,除了观察到Tm3+离子从紫外光、蓝光、红光到红外光的上转换发射以外,还观察到了Gd3+离子深紫外270～330 nm波段发射。光谱分析结果表明深紫外上转换发射是通过Yb3+到Tm3+然后再到Gd3+的高效的能量传递实现的。
3.采用水热法制备了不同稀土离子掺杂的直径约为12 nm的立方相KGdF4纳米晶。在980 nm激光的激发下,Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+双掺杂KGdF4纳米晶发出肉眼可见明亮的红色、黄色和蓝色上转换荧光。透射电镜(TEM)、上转换光谱和X射线衍射(XRD)研究表明,样品经过低温热处理后发光强度得到显http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets著的增强,且不会导致晶粒尺寸明显增大。通过调节Yb3+/Ho3+/Tm3+掺杂浓度控制红、绿、蓝三基色荧光强度实现了白色上转换荧光输出。考虑到Gd3+离子常用于磁共振成像,我们的结果表明KGdF4荧光纳米晶在生物医学,防伪和光磁多功能纳米探针等方面有很好的应用前景。
学位年度:2010
稀土元素Sm掺杂SrTiO_3输运以及热电性能的研究
题名:稀土元素Sm掺杂SrTiO_3输运以及热电性能的研究
作者:曹志群
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:热电效应;;热电性能;;输运
摘要:
热电材料是一种能够将电能与热能进行直接相互转换的功能材料,可以广泛的用于发电和制冷。氧化物热电材料具有优良的结构稳定性和化学稳定性、成本低、不易氧化、无污染等优点引起了人们广泛的研究兴趣。本文以Neodymium Magnets探索提高热电材料的热电性能为目的,深入分析了掺杂量对SrTiO_3材料的输运以及热电性能的影响。
本论文首先尝试采用溶胶-凝胶法、高温高压法、固相反应法预合成稀土Sm掺杂的系列样品Sm_xSr-(1-x)TiO_3,最后虽然得到部分单相样品,但更进一步的测试表明样品质量需要进一步的提高。Sm_xSr_(1-1.5x)TiO_3(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)的样品是通过传统的固相反应法合成的,发现1470℃5%H2/Ar中烧结6小时的条件下,固溶限为8%。
样品的密度测试表明样品具有很高的致密性。XRD结构分析没有发现有杂质峰的存在,而且随掺杂量的增加,衍射峰有轻微的向高角度移动的趋势。氧化还原滴定显示氧含量随着掺杂的增大逐渐减少。
通过对样品低温电阻率的研究发现,稀土掺杂后能显著降低样品的电阻率。对于样品的导电机制进行分析,发现在低温区符合热激活跳跃导电模型,高温区符合绝热小极化子跳跃导电模型。详细研究了Sm_xSr_(1-1.5x)TiO_3系列样品的低温热导率和热电势。研究发现影响热导率的主要因素是点缺陷散射。对低温热电势的分析表明样品的热电势在室温以下近似满足非简并的半导体模型,并通过http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets简单计算得到费米能级的数据。稀土Sm的掺杂提高费米能级,改变了费米面的形状和能带结构,因此改变了Seebeck系数的数值。基于以上的分析表明通过A位掺杂稀土能够有效的降低材料的热导率和电阻率,同时热电势没有明显的降低,整个Sm_xSr_(1-1.5x)TiO_3体系的热电性能进一步得到提高。
学位年度:2010
作者:曹志群
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:热电效应;;热电性能;;输运
摘要:
热电材料是一种能够将电能与热能进行直接相互转换的功能材料,可以广泛的用于发电和制冷。氧化物热电材料具有优良的结构稳定性和化学稳定性、成本低、不易氧化、无污染等优点引起了人们广泛的研究兴趣。本文以Neodymium Magnets探索提高热电材料的热电性能为目的,深入分析了掺杂量对SrTiO_3材料的输运以及热电性能的影响。
本论文首先尝试采用溶胶-凝胶法、高温高压法、固相反应法预合成稀土Sm掺杂的系列样品Sm_xSr-(1-x)TiO_3,最后虽然得到部分单相样品,但更进一步的测试表明样品质量需要进一步的提高。Sm_xSr_(1-1.5x)TiO_3(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)的样品是通过传统的固相反应法合成的,发现1470℃5%H2/Ar中烧结6小时的条件下,固溶限为8%。
样品的密度测试表明样品具有很高的致密性。XRD结构分析没有发现有杂质峰的存在,而且随掺杂量的增加,衍射峰有轻微的向高角度移动的趋势。氧化还原滴定显示氧含量随着掺杂的增大逐渐减少。
通过对样品低温电阻率的研究发现,稀土掺杂后能显著降低样品的电阻率。对于样品的导电机制进行分析,发现在低温区符合热激活跳跃导电模型,高温区符合绝热小极化子跳跃导电模型。详细研究了Sm_xSr_(1-1.5x)TiO_3系列样品的低温热导率和热电势。研究发现影响热导率的主要因素是点缺陷散射。对低温热电势的分析表明样品的热电势在室温以下近似满足非简并的半导体模型,并通过http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets简单计算得到费米能级的数据。稀土Sm的掺杂提高费米能级,改变了费米面的形状和能带结构,因此改变了Seebeck系数的数值。基于以上的分析表明通过A位掺杂稀土能够有效的降低材料的热导率和电阻率,同时热电势没有明显的降低,整个Sm_xSr_(1-1.5x)TiO_3体系的热电性能进一步得到提高。
学位年度:2010
白光LED用硅酸盐基稀土荧光粉的制备及发光性能研究
题名:白光LED用硅酸盐基稀土荧光粉的制备及发光性能研究
作者:潘政薇
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:离子掺杂;;荧光粉;;高温固相反应法;;Pechini-溶胶凝胶法;;能量传递
摘要:
采用高温固相反应法(SSR)和Pechini-溶胶凝胶法两种工艺制备了稀土离子掺杂的正硅酸盐荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计对样品进行了分析,研究了碱金属离子掺杂、稀土离子掺杂、合成工艺对荧光粉物相组成、微观结构、发光性能的影响。研究结果表明:(1)Pechini-溶胶Neodymium Magnets凝胶法与高温固相反应法相比,制得的荧光粉物相更加纯净;粉体颗粒粒径更加均一,且呈球形形态,有利于涂覆。(2)Ba~(2+)掺杂的Sr_2SiO_4:Eu~(2+)中Eu~(2+)离子分布于两个不同的基体晶格位置,使发射光谱分别产生了绿光和黄光波段的发射;改变Ba~(2+)、Eu~(2+)离子掺杂浓度可以对荧光粉进行有效的光谱剪裁。碱金属离子Ba~(2+)的掺杂使Ba_xSr_(2-x-y)SiO_4:Euy2+荧光粉的α′-Sr_2SiO_4物相结构得到了稳定。碱土金属离子Ca~(2+)、Ba~(2+)掺杂的Li_2SrSiO_4:Eu~(2+)荧光粉具有宽带的激发和发射光谱,在色度图上分别位于蓝光区和黄光区。(3)阐述了稀土离子Eu~(2+)、Ce3+共掺杂的Li_2SrSiO_4荧光粉中http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets其存在的能量传递现象,同时通过理论公式的计算和证明确定了能量传递的机制;稀土离子Eu~(2+)、Ce3+共掺杂的Li_2SrSiO_4荧光粉中存在电子偶极-偶极相互作用的Ce→Eu能量迁移现象;Li_2SrSiO_4:Ce, Eu在蓝光和黄光区域有两个发射峰,分别位于400 nm和570 nm处。当Ce3+离子浓度为0.005,Eu~(2+)离子浓度n≥0.75时,产生浓度猝灭现象。
学位年度:2010
作者:潘政薇
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:离子掺杂;;荧光粉;;高温固相反应法;;Pechini-溶胶凝胶法;;能量传递
摘要:
采用高温固相反应法(SSR)和Pechini-溶胶凝胶法两种工艺制备了稀土离子掺杂的正硅酸盐荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计对样品进行了分析,研究了碱金属离子掺杂、稀土离子掺杂、合成工艺对荧光粉物相组成、微观结构、发光性能的影响。研究结果表明:(1)Pechini-溶胶Neodymium Magnets凝胶法与高温固相反应法相比,制得的荧光粉物相更加纯净;粉体颗粒粒径更加均一,且呈球形形态,有利于涂覆。(2)Ba~(2+)掺杂的Sr_2SiO_4:Eu~(2+)中Eu~(2+)离子分布于两个不同的基体晶格位置,使发射光谱分别产生了绿光和黄光波段的发射;改变Ba~(2+)、Eu~(2+)离子掺杂浓度可以对荧光粉进行有效的光谱剪裁。碱金属离子Ba~(2+)的掺杂使Ba_xSr_(2-x-y)SiO_4:Euy2+荧光粉的α′-Sr_2SiO_4物相结构得到了稳定。碱土金属离子Ca~(2+)、Ba~(2+)掺杂的Li_2SrSiO_4:Eu~(2+)荧光粉具有宽带的激发和发射光谱,在色度图上分别位于蓝光区和黄光区。(3)阐述了稀土离子Eu~(2+)、Ce3+共掺杂的Li_2SrSiO_4荧光粉中http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets其存在的能量传递现象,同时通过理论公式的计算和证明确定了能量传递的机制;稀土离子Eu~(2+)、Ce3+共掺杂的Li_2SrSiO_4荧光粉中存在电子偶极-偶极相互作用的Ce→Eu能量迁移现象;Li_2SrSiO_4:Ce, Eu在蓝光和黄光区域有两个发射峰,分别位于400 nm和570 nm处。当Ce3+离子浓度为0.005,Eu~(2+)离子浓度n≥0.75时,产生浓度猝灭现象。
学位年度:2010
Gd2（Zr_（1-x）Mx）2O_（7+δ）（M＝Ce，Nb，Mo）固体电解质材料的制备与电学性能研究
题名:Gd2（Zr_（1-x）Mx）2O_（7+δ）（M＝Ce，Nb，Mo）固体电解质材料的制备与电学性能研究
作者:郜帅
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:固体电解质;;稀土锆酸盐;;掺杂;;交流阻抗谱;;电导率
摘要:
本文选用Gd_2O_3、m-ZrO_2和掺杂氧化物(CeO_2, Nb_2O_5和MoO_3)为原材料,采用无压烧结制备出高致密度的置换型稀土锆酸盐Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7 (0≤x≤0.3)、Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)(0≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0≤x≤0.2)体系的陶瓷材料;采用X射线衍射、扫描电镜等手段研究了稀土锆酸盐材料的微观组织结构及其转变机理;采用交流阻抗谱法测试了稀土锆酸盐材料的电导率,并揭示其导Neodymium Magnets电机理。
对Gd_2B2O7型稀土锆酸盐材料进行掺杂改性,将不同价态的阳离子Ce~(4+), Nb5+和Mo6+引入B4+位合成的Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7(0≤x≤0.3)、Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x) (0≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0≤x≤0.2)体系的块体材料均为完全互溶固溶体,且具有高的致密度,相对密度达到95.0%左右。
在B位掺杂不同价态阳离子后形成的置换型固溶体Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7 (0.1≤x≤0.3)、Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)(0.1≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0.1≤x≤0.2)的晶体结构与阳离子半径的比值[r(Gd3+)/r(B4+)]有直接的关系。对于基体Gd_2Zr2O7来说,阳离子半径比值r(Gd3+)/r(Zr4+)等于1.46,正好处于烧绿石结构与缺陷型萤石结构的理论临界边界值,并且材料的烧结温度(1973K)高于其有序无序相变温度(1803K),为无序的缺陷型萤石结构。对于置换型固溶体Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7(0.1≤x≤0.3)体系,阳离子半径比值r(Gd3+)/r(B4+)小于1.46,为
无序的缺陷型萤石结构;而对于置换型固溶体Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)(0.1≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0.1≤x≤0.2)体系,其阳离子半径比值r(Gd3+)/r(B4+)均大于1.46,为有序的烧绿石结构。
对于置换型稀土锆酸盐Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7(0.1≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x (0.1≤x≤0.2)体系,随着掺杂量x的增加,材料的电导率是降低的。而对于Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)体系,随着掺杂量x的增加,材料的电导率先上升,然后下降,在x=0.1时,材料的电导率达到最大值(4.34×10~(-3)S·cm~(-1), 1073K)。对于同一组分的稀土锆酸盐Gd_2(Zr1–xMx)2O7+δ(M=Ce, Nb, Mo)固溶体体系,材料的电导率随着温度的升高而升高。而在同一温度下,不同掺杂体系和含量的稀土锆酸盐材http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets料的电导率与其晶体结构有直接的关系。发现置换型稀土锆酸盐中金属阳离子半径比值r(Gd3+)/r(B4+)在1.48附近,且B位的两种金属阳离子半径相差最小的Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)固溶体体系中,材料电导率达到了本文所有研究体系的最大值。
在673~1073K温度范围、氧分压为1.0×10?4~1.0atm,对置换型固溶体Gd_2Zr_(1.8)Ce_(0.2)O_7、Gd_2Zr_(1.8)Nb_(0.2)O_(7.1)和Gd_2Zr_(1.8)Mo_(0.2)O_(7.2)进行不同氧分压下的电导率测试。结果发现,材料的电导率与氧分压的变化无关。该体系固溶体材料的导电机理为氧离子空位传导占主要地位,可以视为氧离子导体,电子传导可以忽略。
学位年度:2010
作者:郜帅
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:固体电解质;;稀土锆酸盐;;掺杂;;交流阻抗谱;;电导率
摘要:
本文选用Gd_2O_3、m-ZrO_2和掺杂氧化物(CeO_2, Nb_2O_5和MoO_3)为原材料,采用无压烧结制备出高致密度的置换型稀土锆酸盐Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7 (0≤x≤0.3)、Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)(0≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0≤x≤0.2)体系的陶瓷材料;采用X射线衍射、扫描电镜等手段研究了稀土锆酸盐材料的微观组织结构及其转变机理;采用交流阻抗谱法测试了稀土锆酸盐材料的电导率,并揭示其导Neodymium Magnets电机理。
对Gd_2B2O7型稀土锆酸盐材料进行掺杂改性,将不同价态的阳离子Ce~(4+), Nb5+和Mo6+引入B4+位合成的Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7(0≤x≤0.3)、Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x) (0≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0≤x≤0.2)体系的块体材料均为完全互溶固溶体,且具有高的致密度,相对密度达到95.0%左右。
在B位掺杂不同价态阳离子后形成的置换型固溶体Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7 (0.1≤x≤0.3)、Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)(0.1≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0.1≤x≤0.2)的晶体结构与阳离子半径的比值[r(Gd3+)/r(B4+)]有直接的关系。对于基体Gd_2Zr2O7来说,阳离子半径比值r(Gd3+)/r(Zr4+)等于1.46,正好处于烧绿石结构与缺陷型萤石结构的理论临界边界值,并且材料的烧结温度(1973K)高于其有序无序相变温度(1803K),为无序的缺陷型萤石结构。对于置换型固溶体Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7(0.1≤x≤0.3)体系,阳离子半径比值r(Gd3+)/r(B4+)小于1.46,为
无序的缺陷型萤石结构;而对于置换型固溶体Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)(0.1≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x(0.1≤x≤0.2)体系,其阳离子半径比值r(Gd3+)/r(B4+)均大于1.46,为有序的烧绿石结构。
对于置换型稀土锆酸盐Gd_2(Zr_(1-x)Ce_x)2O7(0.1≤x≤0.3)和Gd_2(Zr1–xMox)2O7+2x (0.1≤x≤0.2)体系,随着掺杂量x的增加,材料的电导率是降低的。而对于Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)体系,随着掺杂量x的增加,材料的电导率先上升,然后下降,在x=0.1时,材料的电导率达到最大值(4.34×10~(-3)S·cm~(-1), 1073K)。对于同一组分的稀土锆酸盐Gd_2(Zr1–xMx)2O7+δ(M=Ce, Nb, Mo)固溶体体系,材料的电导率随着温度的升高而升高。而在同一温度下,不同掺杂体系和含量的稀土锆酸盐材http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets料的电导率与其晶体结构有直接的关系。发现置换型稀土锆酸盐中金属阳离子半径比值r(Gd3+)/r(B4+)在1.48附近,且B位的两种金属阳离子半径相差最小的Gd_2(Zr_(1-x)Nb_x)_2O_(7+x)固溶体体系中,材料电导率达到了本文所有研究体系的最大值。
在673~1073K温度范围、氧分压为1.0×10?4~1.0atm,对置换型固溶体Gd_2Zr_(1.8)Ce_(0.2)O_7、Gd_2Zr_(1.8)Nb_(0.2)O_(7.1)和Gd_2Zr_(1.8)Mo_(0.2)O_(7.2)进行不同氧分压下的电导率测试。结果发现,材料的电导率与氧分压的变化无关。该体系固溶体材料的导电机理为氧离子空位传导占主要地位,可以视为氧离子导体,电子传导可以忽略。
学位年度:2010
镧镍稀土钙钛矿型催化剂的制备与催化性能研究
题名:镧镍稀土钙钛矿型催化剂的制备与催化性能研究
作者:史作辉
学位授予单位:汕头大学
关键词:汽车尾气;;三效催化剂;;溶胶-凝胶法;;稀土;;镍;;镧
摘要:
随着燃煤工业(例如燃煤发电)的发展和汽车保有量的增加,排放的氮氧化合物(NO占90 %以上)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(CH)日趋严重。这三类气体不仅污染环境影响人类正常生活,也会直接危害人体健康;同时,随着Magnetic lifter全球能源危机的愈演愈烈,节能型贫燃发动机的设计和使用日趋发展。贫燃虽可提高燃料的燃烧效率,但也导致汽车尾气污染物,尤其是NO排放量大幅度上升。因此,研制一种能够同时有效消除上述三类有害气体的三效催化剂(Three Way Catalyst),成为许多环境和化学工作者的研究热点之一。目前,已经得到使用的三效催化剂基本上都是采用贵金属做为活性组分,虽然催化性能较好,但贵金属蕴藏量少、价格昂贵,难以普遍推广。新型高效的非贵金属催化剂成为近年来研究的热点。
本文制备并研究了具有良好三效催化性能的新型纳米稀土钙钛矿型复合氧化物催化剂。首先,采用溶胶-凝胶法制备LaNiO_(3+λ),并考察其A位掺杂其它金属离子的情况,得到La_(0.8)Cu_(0.2)NiO_(3+λ)和La_(0.8)Ba_(0.2)NiO_(3+λ)两种催化效果较好的催化剂;其次,分别考察两种催化剂B位掺杂其它金属离子的情况,最终得到La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(0.8)Mn_(0.2)O3+O_(3+λ)和La_(0.8)Ba_(0.2)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(3+λ)两种具有良好三效催化性能的钙钛矿型催化剂。通过活性测试分析催化性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)和差热分析(DTA)等现代分析方法对催化剂结构进行表征,研究催化剂性能与结构的关系。
对La_(0.8)Ba_(0.2)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(3+λ)的研究结果表明,La_(0.8)Ba_(0.2)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(3+λ)具有良好的三效催化性能,NO、CO和C_3H_6的起燃温度都较低,分别为300℃、198℃和325℃;Ba和Co的掺杂加入在保持钙钛矿型结构的同时,造成的结构畸变,增大了比表面积从而提高其三效催化性能。
对La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(0.8)Mn_(0.2)O_(3+λ)的研究结果表明,Cu可以有效提高催化剂对NO的还原活性,而Mn的掺杂使催化剂催化转化C3H6的性能得到大大提高,与催化剂La_(0.8)Cu_(0.2)NiO_(3+λ)相比,C3H6起燃温度http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter和完全转化温度分别降低了215℃和180℃,且NO、CO的最高转化率均达到90 %以上。表征结果显示,La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(0.8)Mn_(0.2)O_(3+λ)形成钙钛矿结构,Cu和Mn的引入能明显细化催化剂颗粒,增大活性氧空位分散度和催化剂的比表面积,从而提高催化剂的三效催化性能。
学位年度:2010
作者:史作辉
学位授予单位:汕头大学
关键词:汽车尾气;;三效催化剂;;溶胶-凝胶法;;稀土;;镍;;镧
摘要:
随着燃煤工业(例如燃煤发电)的发展和汽车保有量的增加,排放的氮氧化合物(NO占90 %以上)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(CH)日趋严重。这三类气体不仅污染环境影响人类正常生活,也会直接危害人体健康;同时,随着Magnetic lifter全球能源危机的愈演愈烈,节能型贫燃发动机的设计和使用日趋发展。贫燃虽可提高燃料的燃烧效率,但也导致汽车尾气污染物,尤其是NO排放量大幅度上升。因此,研制一种能够同时有效消除上述三类有害气体的三效催化剂(Three Way Catalyst),成为许多环境和化学工作者的研究热点之一。目前,已经得到使用的三效催化剂基本上都是采用贵金属做为活性组分,虽然催化性能较好,但贵金属蕴藏量少、价格昂贵,难以普遍推广。新型高效的非贵金属催化剂成为近年来研究的热点。
本文制备并研究了具有良好三效催化性能的新型纳米稀土钙钛矿型复合氧化物催化剂。首先,采用溶胶-凝胶法制备LaNiO_(3+λ),并考察其A位掺杂其它金属离子的情况,得到La_(0.8)Cu_(0.2)NiO_(3+λ)和La_(0.8)Ba_(0.2)NiO_(3+λ)两种催化效果较好的催化剂;其次,分别考察两种催化剂B位掺杂其它金属离子的情况,最终得到La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(0.8)Mn_(0.2)O3+O_(3+λ)和La_(0.8)Ba_(0.2)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(3+λ)两种具有良好三效催化性能的钙钛矿型催化剂。通过活性测试分析催化性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)和差热分析(DTA)等现代分析方法对催化剂结构进行表征,研究催化剂性能与结构的关系。
对La_(0.8)Ba_(0.2)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(3+λ)的研究结果表明,La_(0.8)Ba_(0.2)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(3+λ)具有良好的三效催化性能,NO、CO和C_3H_6的起燃温度都较低,分别为300℃、198℃和325℃;Ba和Co的掺杂加入在保持钙钛矿型结构的同时,造成的结构畸变,增大了比表面积从而提高其三效催化性能。
对La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(0.8)Mn_(0.2)O_(3+λ)的研究结果表明,Cu可以有效提高催化剂对NO的还原活性,而Mn的掺杂使催化剂催化转化C3H6的性能得到大大提高,与催化剂La_(0.8)Cu_(0.2)NiO_(3+λ)相比,C3H6起燃温度http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter和完全转化温度分别降低了215℃和180℃,且NO、CO的最高转化率均达到90 %以上。表征结果显示,La_(0.8)Cu_(0.2)Ni_(0.8)Mn_(0.2)O_(3+λ)形成钙钛矿结构,Cu和Mn的引入能明显细化催化剂颗粒,增大活性氧空位分散度和催化剂的比表面积,从而提高催化剂的三效催化性能。
学位年度:2010
外源性稀土铈对紫背浮萍生长及其水质的影响
题名:外源性稀土铈对紫背浮萍生长及其水质的影响
作者:李瑞桢
学位授予单位:四川师范大学
关键词:铈;;紫背浮萍;;生长量;;水质;;长江上游流域;;污染调查
摘要:
由于稀土资源丰富、应用广泛,大量的稀土进入水环境,并由于其特有的性质——低浓度稀土对水生植物的促长作用将会对水生生态、水华的发生发展及人类的健康造成巨大的影响。其次由于近年来稀土矿产的盲目开发利用加剧了稀土矿山的滥采乱挖,使稀土污染严重有必要再次开展对长江上游流域及其支流的稀Magnetic lifter土含量及富营养化状态调查。本文对长江上游流域中稀土含量及水体富营养化状态的调查结果表明:长江上游主要支流及其部分干流的丰水期稀土含量在9.61-63.37μg/L范围内,枯水期稀土含量在12.11-90.20μg/L范围内,比世界淡水稀土含量(0.582μg/L)高155倍,全年稀土含量在22.46-52.80μg/L范围比世界淡水稀土含量高90倍。总磷、总氮总体含量均偏高,丰水期总氮含量在1.02—2.17mg/L范围内,总磷含量在0.01—0.32mg/L范围内,枯水期总氮含量在1.04—2.2mg/L范围内,总磷含量在0.01—0.39mg/L范围内,从营养盐看,各河流已处于水华爆发的危险范围内。其中长江干流、嘉陵江、岷江污染最为严重,水质接近Ⅱ类标准。
稀土对于水生植物的影响的研究报道较多,但大多数科学家研究均局限于寻找影响某种水生植物的稀土浓度的范围,对于具体的影响某种水生植物的稀土临界浓度还未见报道。而稀土临界浓度的研究能为制定稀土安全排放标准、稀土在水环境中的允许阈值的制定提供科学的理论支持。本文用紫背浮萍作为实验材料进行静态模拟实验,结果表明:低浓度铈处理下(0.05-0.65mg/LCe4+)可增加紫背浮萍的鲜重、叶绿素a含量,增强其光合速率,促进其生长;高浓度铈(0.80-1.00mg/L Ce4+)表现出不同程度的抑制作用。最佳外源性稀土铈促进浓度为0.55mg/L。在最佳稀土铈促进浓度下,静态水体中紫背浮萍的生长得到促进,相比于对照更快的消耗水中的N、P等营养物质,使水中COD含量不断升高,DO含量下降,加速水质恶化。稀土浓度与紫背浮萍发生爆发性生长的初始时间的关系为y=-74.272x3+138.854x2-74.612x+16.251。
由于我国三峡大坝大型工程的修建,长江从以往的天然河道变成了季调型水库,库区水流流态结构发生巨大改变,三峡水库是否会诱发库区的富营养化水华现象引起了社会各界的关注。其中富营养化水华发生的临界流速值是关注的热点问题。本文在稀土最佳促进浓度的条件下进行动态模拟实验,结果发现:最佳稀土铈促进浓度的作用受流速的影响,流速较大时稀土铈对紫背浮萍的生长及水质的影http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter响不明显,在适宜的流速范围内,紫背浮萍的生长受到最佳铈浓度的促进,随流速增大更快的消耗水中的N、P等营养物质,使水中COD含量不断升高,DO含量下降,加速水质恶化。通过数据拟合得出临界流速为v。=0.1226m/s。找出富营养化水华爆发的临界流速值,为三峡库区或其他水域的水流流速调度、富营养化防治及水华的预防和控制研究提供科学基础依据。
学位年度:2010
作者:李瑞桢
学位授予单位:四川师范大学
关键词:铈;;紫背浮萍;;生长量;;水质;;长江上游流域;;污染调查
摘要:
由于稀土资源丰富、应用广泛,大量的稀土进入水环境,并由于其特有的性质——低浓度稀土对水生植物的促长作用将会对水生生态、水华的发生发展及人类的健康造成巨大的影响。其次由于近年来稀土矿产的盲目开发利用加剧了稀土矿山的滥采乱挖,使稀土污染严重有必要再次开展对长江上游流域及其支流的稀Magnetic lifter土含量及富营养化状态调查。本文对长江上游流域中稀土含量及水体富营养化状态的调查结果表明:长江上游主要支流及其部分干流的丰水期稀土含量在9.61-63.37μg/L范围内,枯水期稀土含量在12.11-90.20μg/L范围内,比世界淡水稀土含量(0.582μg/L)高155倍,全年稀土含量在22.46-52.80μg/L范围比世界淡水稀土含量高90倍。总磷、总氮总体含量均偏高,丰水期总氮含量在1.02—2.17mg/L范围内,总磷含量在0.01—0.32mg/L范围内,枯水期总氮含量在1.04—2.2mg/L范围内,总磷含量在0.01—0.39mg/L范围内,从营养盐看,各河流已处于水华爆发的危险范围内。其中长江干流、嘉陵江、岷江污染最为严重,水质接近Ⅱ类标准。
稀土对于水生植物的影响的研究报道较多,但大多数科学家研究均局限于寻找影响某种水生植物的稀土浓度的范围,对于具体的影响某种水生植物的稀土临界浓度还未见报道。而稀土临界浓度的研究能为制定稀土安全排放标准、稀土在水环境中的允许阈值的制定提供科学的理论支持。本文用紫背浮萍作为实验材料进行静态模拟实验,结果表明:低浓度铈处理下(0.05-0.65mg/LCe4+)可增加紫背浮萍的鲜重、叶绿素a含量,增强其光合速率,促进其生长;高浓度铈(0.80-1.00mg/L Ce4+)表现出不同程度的抑制作用。最佳外源性稀土铈促进浓度为0.55mg/L。在最佳稀土铈促进浓度下,静态水体中紫背浮萍的生长得到促进,相比于对照更快的消耗水中的N、P等营养物质,使水中COD含量不断升高,DO含量下降,加速水质恶化。稀土浓度与紫背浮萍发生爆发性生长的初始时间的关系为y=-74.272x3+138.854x2-74.612x+16.251。
由于我国三峡大坝大型工程的修建,长江从以往的天然河道变成了季调型水库,库区水流流态结构发生巨大改变,三峡水库是否会诱发库区的富营养化水华现象引起了社会各界的关注。其中富营养化水华发生的临界流速值是关注的热点问题。本文在稀土最佳促进浓度的条件下进行动态模拟实验,结果发现:最佳稀土铈促进浓度的作用受流速的影响,流速较大时稀土铈对紫背浮萍的生长及水质的影http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter响不明显,在适宜的流速范围内,紫背浮萍的生长受到最佳铈浓度的促进,随流速增大更快的消耗水中的N、P等营养物质,使水中COD含量不断升高,DO含量下降,加速水质恶化。通过数据拟合得出临界流速为v。=0.1226m/s。找出富营养化水华爆发的临界流速值,为三峡库区或其他水域的水流流速调度、富营养化防治及水华的预防和控制研究提供科学基础依据。
学位年度:2010
钛基改性SnO_2电极的制备及其性能研究
题名:钛基改性SnO_2电极的制备及其性能研究
作者:周新新
学位授予单位:大庆石油学院
关键词:SnSb复合涂层电极;;掺杂;;稀土;;苯酚废水
摘要:
本论文主要研究稀土La、Ce、Nd掺杂钛基SnSb复合涂层电极的制备及其性能研究,并以模拟苯酚废水作为目标有机物,对其降解工艺进行了优化。
以模拟苯酚废水的COD值和电极的析氧电位为考察指标,对影响电极性能的主要因素:热氧化温度、热处理方法以及稀土掺杂量进行了较为Magnetic lifter详细的研究,确定了三种稀土掺杂钛基SnSb复合涂层电极具备最佳电催化活性的制备工艺参数:①La掺杂钛基SnSb复合涂层电极的热处理温度为550℃,掺杂量为Sn:Sb:La=100:10:2.5(摩尔比);②Ce掺杂钛基SnSb复合涂层电极的热处理温度为500℃,掺杂量为Sn:Sb:Ce=100:10:2.5(摩尔比),热处理方法为方法二。③Nd掺杂钛基SnSb复合涂层电极的热处理温度为650℃,掺杂量为Sn:Sb:Nd=100:10:1.5(摩尔比),热处理方法为方法二。
通过XRD、SEM、EDX和动电位扫描等分析方法对不同稀土掺杂钛基SnSb复合涂层电极的晶体结构、表面形貌、元素组成以及析氧电位进行了表征和分析。结果表明:①稀土La、Ce、Nd掺杂的电极表面凹凸感明显变小,缝隙变窄,晶粒微小,成网状,达到纳米级;②在XRD谱图中,SnO_2晶相所对应的衍射峰强度增加且峰形宽化,这说明SnO_2晶体发育完全、数量较多且涂层的晶粒微小;③稀土La、Ce、Nd掺杂钛基SnSb复合涂层电极的析氧电位均高于空白电极的析氧电位。
本论文对模拟苯酚废水的降解工艺、降解动力学进行了研究。得出最佳降解工艺参数为:以稀土Ce掺杂钛基SnSb复合涂层电极为阳极,纯Ti板为阴极,苯酚初始浓度为100mg/L,极板间距为1cm,以Na2SO4为电解质,浓度http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter为0.25mol/L,电流密度为25mA/cm~2,电解时间为150min。模拟苯酚废水的降解过程遵循一级动力学方程,总反应动力学方程为:At=A0exp(-1.5t×10~(-2)C~(-0.61)D~(-0.22)M~(0.77)J~(1.30))。
学位年度:2010
作者:周新新
学位授予单位:大庆石油学院
关键词:SnSb复合涂层电极;;掺杂;;稀土;;苯酚废水
摘要:
本论文主要研究稀土La、Ce、Nd掺杂钛基SnSb复合涂层电极的制备及其性能研究,并以模拟苯酚废水作为目标有机物,对其降解工艺进行了优化。
以模拟苯酚废水的COD值和电极的析氧电位为考察指标,对影响电极性能的主要因素:热氧化温度、热处理方法以及稀土掺杂量进行了较为Magnetic lifter详细的研究,确定了三种稀土掺杂钛基SnSb复合涂层电极具备最佳电催化活性的制备工艺参数:①La掺杂钛基SnSb复合涂层电极的热处理温度为550℃,掺杂量为Sn:Sb:La=100:10:2.5(摩尔比);②Ce掺杂钛基SnSb复合涂层电极的热处理温度为500℃,掺杂量为Sn:Sb:Ce=100:10:2.5(摩尔比),热处理方法为方法二。③Nd掺杂钛基SnSb复合涂层电极的热处理温度为650℃,掺杂量为Sn:Sb:Nd=100:10:1.5(摩尔比),热处理方法为方法二。
通过XRD、SEM、EDX和动电位扫描等分析方法对不同稀土掺杂钛基SnSb复合涂层电极的晶体结构、表面形貌、元素组成以及析氧电位进行了表征和分析。结果表明:①稀土La、Ce、Nd掺杂的电极表面凹凸感明显变小,缝隙变窄,晶粒微小,成网状,达到纳米级;②在XRD谱图中,SnO_2晶相所对应的衍射峰强度增加且峰形宽化,这说明SnO_2晶体发育完全、数量较多且涂层的晶粒微小;③稀土La、Ce、Nd掺杂钛基SnSb复合涂层电极的析氧电位均高于空白电极的析氧电位。
本论文对模拟苯酚废水的降解工艺、降解动力学进行了研究。得出最佳降解工艺参数为:以稀土Ce掺杂钛基SnSb复合涂层电极为阳极,纯Ti板为阴极,苯酚初始浓度为100mg/L,极板间距为1cm,以Na2SO4为电解质,浓度http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter为0.25mol/L,电流密度为25mA/cm~2,电解时间为150min。模拟苯酚废水的降解过程遵循一级动力学方程,总反应动力学方程为:At=A0exp(-1.5t×10~(-2)C~(-0.61)D~(-0.22)M~(0.77)J~(1.30))。
学位年度:2010
稀土掺杂羟基磷灰石的上转换发光及机制研究
题名:稀土掺杂羟基磷灰石的上转换发光及机制研究
作者:刘娟
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:上转换;;羟基磷灰石;;Li~+离子;;寿命
摘要:
羟基磷灰石(HA)的成分和结构与人体中骨骼和牙齿的无机成分很相近,所以具有良好的生物活性以及生物相容性,因而成为骨替代材料的研究热点。稀土离子上转换发光材料是一种很有发展前景的新型荧光探针,而且它具有很多吸引人的特性:激发光在红外区域,组织穿透深度大,能实现零背景探测等,因此备受人们关Magnetic lifter注。如果在羟基磷灰石内掺杂稀土离子,不仅羟基磷灰石可以应用于生物医学领域,而且可以通过上转换荧光标记法很方便的对其骨修复情况进行探测。基于此本论文首次合成了稀土掺杂羟基磷灰石双功能材料,并对F-离子以及Li+离子增强上转换发光特性进行了研究。
采用溶胶凝胶法成功合成了均匀性比较好的HA:Er3+,Yb3+材料、在974nm二极管激光器(LD)的激发下,得到发射峰在522nm和551nm的绿光发射(4S3/2/2H11/2→4I15/2)和峰值在662nm的红光发射(4F9/2→4I15/2)。绿光布居为纯双光子过程,红光的布居为具有一定饱和程度的双光子过程。研究表明材料中掺杂高浓度的敏化离子Yb3+后,Er3+离子和Yb3+离子间存在着比较强的耦合作用,所以反向能量传递过程发生概率很大,从而造成4I13/2能级的饱和。结合速率方程的求解计算,本文从理论上论证了Er3+离子的上转换机制。
在HA:Er3+,Yb3+材料中,采用F-离子替代羟基的办法可以增强上转换发光。F-离子替代羟基后,发现羟基的振动吸收峰消失,这意味着氟羟基磷灰石(FA)材料声子能量相对HA材料大大降低。基质HA材料声子能量的降低可显著增长Er3+离子各激发态能级寿命,这将非常有利于上转换发光的进行。因为红绿色上转换荧光光强和Er3+离子各能级寿命成正比或平方关系,所以寿命越大,上转换荧光强度越强。另外本文对于速率方程的求解也从理论上验证了本论文之前的分析。
在FA:Er3+,Yb3+体系中引入Li+离子后,Er3+离子的绿色以及红色上转换荧光强度也明显增强。Li+离子的加入没有引起FA材料晶相的改变,但是会使其晶胞参数发生变化。Li+离子对FA材料的晶胞参数的影响会改变Er3+离子周围的晶体场环境,从而导致Er3+离子的各激发态能级的寿命大大增长,这极大http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter的促进了Er3+离子的上转换发光。随着Li+离子掺杂浓度的变大,Er3+离子各激发态能级寿命也随之变长,Er3+离子的绿色以及红色上转换发光也越强。另外,Li+离子的加入使Er3+离子红色上转换荧光的布居由单光子和双光子过程的混合,向纯单光子过程逐渐转化,这种变化源于Li+掺杂导致Er3+离子各激发态能级寿命增长,4I11/2能级向下无辐射弛豫的概率降低,从而切断红光的双光子布居过程。
学位年度:2010
作者:刘娟
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:上转换;;羟基磷灰石;;Li~+离子;;寿命
摘要:
羟基磷灰石(HA)的成分和结构与人体中骨骼和牙齿的无机成分很相近,所以具有良好的生物活性以及生物相容性,因而成为骨替代材料的研究热点。稀土离子上转换发光材料是一种很有发展前景的新型荧光探针,而且它具有很多吸引人的特性:激发光在红外区域,组织穿透深度大,能实现零背景探测等,因此备受人们关Magnetic lifter注。如果在羟基磷灰石内掺杂稀土离子,不仅羟基磷灰石可以应用于生物医学领域,而且可以通过上转换荧光标记法很方便的对其骨修复情况进行探测。基于此本论文首次合成了稀土掺杂羟基磷灰石双功能材料,并对F-离子以及Li+离子增强上转换发光特性进行了研究。
采用溶胶凝胶法成功合成了均匀性比较好的HA:Er3+,Yb3+材料、在974nm二极管激光器(LD)的激发下,得到发射峰在522nm和551nm的绿光发射(4S3/2/2H11/2→4I15/2)和峰值在662nm的红光发射(4F9/2→4I15/2)。绿光布居为纯双光子过程,红光的布居为具有一定饱和程度的双光子过程。研究表明材料中掺杂高浓度的敏化离子Yb3+后,Er3+离子和Yb3+离子间存在着比较强的耦合作用,所以反向能量传递过程发生概率很大,从而造成4I13/2能级的饱和。结合速率方程的求解计算,本文从理论上论证了Er3+离子的上转换机制。
在HA:Er3+,Yb3+材料中,采用F-离子替代羟基的办法可以增强上转换发光。F-离子替代羟基后,发现羟基的振动吸收峰消失,这意味着氟羟基磷灰石(FA)材料声子能量相对HA材料大大降低。基质HA材料声子能量的降低可显著增长Er3+离子各激发态能级寿命,这将非常有利于上转换发光的进行。因为红绿色上转换荧光光强和Er3+离子各能级寿命成正比或平方关系,所以寿命越大,上转换荧光强度越强。另外本文对于速率方程的求解也从理论上验证了本论文之前的分析。
在FA:Er3+,Yb3+体系中引入Li+离子后,Er3+离子的绿色以及红色上转换荧光强度也明显增强。Li+离子的加入没有引起FA材料晶相的改变,但是会使其晶胞参数发生变化。Li+离子对FA材料的晶胞参数的影响会改变Er3+离子周围的晶体场环境,从而导致Er3+离子的各激发态能级的寿命大大增长,这极大http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter的促进了Er3+离子的上转换发光。随着Li+离子掺杂浓度的变大,Er3+离子各激发态能级寿命也随之变长,Er3+离子的绿色以及红色上转换发光也越强。另外,Li+离子的加入使Er3+离子红色上转换荧光的布居由单光子和双光子过程的混合,向纯单光子过程逐渐转化,这种变化源于Li+掺杂导致Er3+离子各激发态能级寿命增长,4I11/2能级向下无辐射弛豫的概率降低,从而切断红光的双光子布居过程。
学位年度:2010
铋系层状铁电氧化物Bi_（3-x）RE_xTiNbO_9陶瓷的制备与上转换发光性质研究
题名:铋系层状铁电氧化物Bi_（3-x）RE_xTiNbO_9陶瓷的制备与上转换发光性质研究
作者:孙艳
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:上转换发光;;极化;;Bi_3TiNbO_9;;稀土;;Aurivillius相;;
摘要:
铋系层状结构铁电体(Aurivillius相),普遍具有较高的居里温度和良好的抗疲劳特性。在铁电、压电、光学和介电性能等方面均得到一定的研究,近年来研究显示稀土掺杂的铋系层状铁电体具有较强的发光特性,因此越来越受到人们Magnetic lifter 的关注。Bi_3TiNbO_9是一种铋系层状铁电体,其结构特点是两铋氧层Bi_2O_3之间夹着二个(BiTiNbO_7)~(2-)层,由于其具有较高的居里温度(Tc=940℃),在用于改进压电固溶体的性质方面,已有大量的研究人员进行了深入的研究。但到目前为止,对于稀土离子Er~(3+)-Yb~(3+)共掺Bi_3TiNbO_9陶瓷系统中,极化状态与发光特性的关系的研究还未曾有人报道。本文将主要针对这一问题进行研究。
本文采用传统固相烧结法制备了Er~(3+)-Yb~(3+)共掺Bi_3TiNbO_9陶瓷样品(Bi_(2.93)Er_(0.02)Yb_(0.05)TiNbO_9),研究了不同的烧结温度和不同的铋含量对上转换发光性质的影响。利用上转换发光随泵浦能量而变化拟合了陶瓷样品上转化发光的能量依赖关系,确定出其上转换发光过程为双光子过程。通过对样品电学性质的表征,发现极化后样品的剩余极化强度(2Pr)增加为极化前约1.7倍。为了研究极化效应对铁电陶瓷中Er~(3+)-Yb~(3+)离子的发光性质的影响,测量了不同极化状态下的Er~(3+)-Yb~(3+)共掺Bi_3TiNbO_9陶瓷样品的上转换发射光谱,来研究极化效应对铁电陶瓷中Er~(3+)-Yb~(3+)离子的发光性质的影响。发现与未极化的样品相比较,极化后陶瓷样品的上转换发光强度明显增强。极化对陶瓷样品上转换发光性质的影响,主要是由于极化过程中,使稀土离子周http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter围环境发生了变化,进而在稀土离子周围产生了局部内电场,导致了稀土离子发光中心的晶体场发生了变化;晶体场混杂了属于晶体对称群的同一个不可约表示而总角动量J不同的状态,消弱了选择定则,因此跃迁概率增加,使发光增强。并且随着极化电压的增大,稀土离子周围的环境变化越大,致使进一步增强了陶瓷样品的上转换发光。
基于极化对铁电陶瓷样品的上转化发光的调制作用,期望可以利用上转化发光强度来表征样品的极化状态,作为探测样品极化状态的一种有效的探测器。
学位年度:2010
作者:孙艳
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:上转换发光;;极化;;Bi_3TiNbO_9;;稀土;;Aurivillius相;;
摘要:
铋系层状结构铁电体(Aurivillius相),普遍具有较高的居里温度和良好的抗疲劳特性。在铁电、压电、光学和介电性能等方面均得到一定的研究,近年来研究显示稀土掺杂的铋系层状铁电体具有较强的发光特性,因此越来越受到人们Magnetic lifter 的关注。Bi_3TiNbO_9是一种铋系层状铁电体,其结构特点是两铋氧层Bi_2O_3之间夹着二个(BiTiNbO_7)~(2-)层,由于其具有较高的居里温度(Tc=940℃),在用于改进压电固溶体的性质方面,已有大量的研究人员进行了深入的研究。但到目前为止,对于稀土离子Er~(3+)-Yb~(3+)共掺Bi_3TiNbO_9陶瓷系统中,极化状态与发光特性的关系的研究还未曾有人报道。本文将主要针对这一问题进行研究。
本文采用传统固相烧结法制备了Er~(3+)-Yb~(3+)共掺Bi_3TiNbO_9陶瓷样品(Bi_(2.93)Er_(0.02)Yb_(0.05)TiNbO_9),研究了不同的烧结温度和不同的铋含量对上转换发光性质的影响。利用上转换发光随泵浦能量而变化拟合了陶瓷样品上转化发光的能量依赖关系,确定出其上转换发光过程为双光子过程。通过对样品电学性质的表征,发现极化后样品的剩余极化强度(2Pr)增加为极化前约1.7倍。为了研究极化效应对铁电陶瓷中Er~(3+)-Yb~(3+)离子的发光性质的影响,测量了不同极化状态下的Er~(3+)-Yb~(3+)共掺Bi_3TiNbO_9陶瓷样品的上转换发射光谱,来研究极化效应对铁电陶瓷中Er~(3+)-Yb~(3+)离子的发光性质的影响。发现与未极化的样品相比较,极化后陶瓷样品的上转换发光强度明显增强。极化对陶瓷样品上转换发光性质的影响,主要是由于极化过程中,使稀土离子周http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter围环境发生了变化,进而在稀土离子周围产生了局部内电场,导致了稀土离子发光中心的晶体场发生了变化;晶体场混杂了属于晶体对称群的同一个不可约表示而总角动量J不同的状态,消弱了选择定则,因此跃迁概率增加,使发光增强。并且随着极化电压的增大,稀土离子周围的环境变化越大,致使进一步增强了陶瓷样品的上转换发光。
基于极化对铁电陶瓷样品的上转化发光的调制作用,期望可以利用上转化发光强度来表征样品的极化状态,作为探测样品极化状态的一种有效的探测器。
学位年度:2010
稀土掺杂纳米材料的制备及其发光特性研究
题名:稀土掺杂纳米材料的制备及其发光特性研究
作者:宝贵
学位授予单位:内蒙古师范大学
关键词:水热法;;燃烧法;;上转换发光;;Y_2O_3;;BaF_2
摘要:
稀土纳米发光材料表现出了诸多异于传统体相发光材料的特点,具有潜在的高量子发光效率和高分辨率等诱人的前景。所以,选择合适的基质和反应条件来合成上转换效率高、机械强度和化学稳定性较好的稀土掺杂纳米发光材料是我Magnetic lifter们基础研究工作者们的主要目的。在紫外到近红外,Er3+具有丰富的发射能级,它作为激活离子可以实现高效率的上转换发光。因此研究Er3+掺杂的纳米上转换材料在发光材料的理论研究和实际应用中具有重要意义。另外,有关BaF2纳米棒的文献报道较少。
本学位论文中,首先,综述了稀土掺杂纳米发光材料的发展历程及研究现状,并介绍了稀土掺杂纳米发光材料的发光机理、特殊性质、分类、研究及表征方法、制备方法和应用前景。其次,利用水热法和燃烧法,分别合成了稀土掺杂氧化物纳米材料并表征了样品。最后,我们通过微乳液溶剂热法合成了掺杂Eu3+离子的一维BaF2纳米棒和微米棒,并将它们进行比较来研究了其发光性质。
本论文主要研究结果:
(一)我们利用水热法合成的Y2O3:Er3+,Yb3+,研究结果表明经1200℃退火后的样品属于立方相结构,其形貌为棒状,直径约为100nm,长度达到微米级,无明显团聚,分散性较好。在980nm LD激发下,样品实现了蓝(408 nm)、绿(520~570 nm)和红(650~670 nm)上转换发光,与之相对应的辐射跃迁分别属于2H9/2→4I15/2、2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等。
(二)我们利用燃烧法合成的Y2O3:Er3+,Gd3+,Yb3+,研究结果表明在不同退火温度下合成的样品均属于立方相结构,并且证实了通过燃烧法可以制备出没有杂相的Y2O3:Er3+,Gd3+,Yb3+纳米晶。在978nm激光激发下,Y2O3:Er3+,Gd3+,Yb3+纳米晶实现了蓝绿(490nm)、绿(510~572nm)和红(630~710nm)上转换发光,与之相对应的辐射跃迁分别属于4F7/2→4I15/2、2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等。随着退火温度的提高,样品发光强度具有逐渐增强的趋势。但如果考虑实际工业生产条件及能量消耗,选择退火温度为800℃可能效率更高。
(三)我们采用微乳液溶http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter剂热法合成的BaF2:Eu微米棒和BaF2:Eu纳米棒,研究结果表明:样品为不含杂质的单相晶体;微米棒是三维结构,而纳米棒是一维结构;在紫外灯的激发下,样品的发光特性与以前报到的BaF2:Eu纳米晶体有所不同。由于样品的表面缺陷对纳米棒的光致发光过程有很大影响,样品的表面缺陷将减弱纳米棒的相对发光强度。
学位年度:2010
作者:宝贵
学位授予单位:内蒙古师范大学
关键词:水热法;;燃烧法;;上转换发光;;Y_2O_3;;BaF_2
摘要:
稀土纳米发光材料表现出了诸多异于传统体相发光材料的特点,具有潜在的高量子发光效率和高分辨率等诱人的前景。所以,选择合适的基质和反应条件来合成上转换效率高、机械强度和化学稳定性较好的稀土掺杂纳米发光材料是我Magnetic lifter们基础研究工作者们的主要目的。在紫外到近红外,Er3+具有丰富的发射能级,它作为激活离子可以实现高效率的上转换发光。因此研究Er3+掺杂的纳米上转换材料在发光材料的理论研究和实际应用中具有重要意义。另外,有关BaF2纳米棒的文献报道较少。
本学位论文中,首先,综述了稀土掺杂纳米发光材料的发展历程及研究现状,并介绍了稀土掺杂纳米发光材料的发光机理、特殊性质、分类、研究及表征方法、制备方法和应用前景。其次,利用水热法和燃烧法,分别合成了稀土掺杂氧化物纳米材料并表征了样品。最后,我们通过微乳液溶剂热法合成了掺杂Eu3+离子的一维BaF2纳米棒和微米棒,并将它们进行比较来研究了其发光性质。
本论文主要研究结果:
(一)我们利用水热法合成的Y2O3:Er3+,Yb3+,研究结果表明经1200℃退火后的样品属于立方相结构,其形貌为棒状,直径约为100nm,长度达到微米级,无明显团聚,分散性较好。在980nm LD激发下,样品实现了蓝(408 nm)、绿(520~570 nm)和红(650~670 nm)上转换发光,与之相对应的辐射跃迁分别属于2H9/2→4I15/2、2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等。
(二)我们利用燃烧法合成的Y2O3:Er3+,Gd3+,Yb3+,研究结果表明在不同退火温度下合成的样品均属于立方相结构,并且证实了通过燃烧法可以制备出没有杂相的Y2O3:Er3+,Gd3+,Yb3+纳米晶。在978nm激光激发下,Y2O3:Er3+,Gd3+,Yb3+纳米晶实现了蓝绿(490nm)、绿(510~572nm)和红(630~710nm)上转换发光,与之相对应的辐射跃迁分别属于4F7/2→4I15/2、2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等。随着退火温度的提高,样品发光强度具有逐渐增强的趋势。但如果考虑实际工业生产条件及能量消耗,选择退火温度为800℃可能效率更高。
(三)我们采用微乳液溶http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter剂热法合成的BaF2:Eu微米棒和BaF2:Eu纳米棒,研究结果表明:样品为不含杂质的单相晶体;微米棒是三维结构,而纳米棒是一维结构;在紫外灯的激发下,样品的发光特性与以前报到的BaF2:Eu纳米晶体有所不同。由于样品的表面缺陷对纳米棒的光致发光过程有很大影响,样品的表面缺陷将减弱纳米棒的相对发光强度。
学位年度:2010
稀土RE~（3+）（Eu~（3+）、Tb~（3+））掺杂的以纳米SiO_2和TiO_2一元或二元体系为基质的发光材料的制备与发光性质的研究
题名:稀土RE~（3+）（Eu~（3+）、Tb~（3+））掺杂的以纳米SiO_2和TiO_2一元或二元体系为基质的发光材料的制备与发光性质的研究
作者:齐霞
学位授予单位:内蒙古师范大学
关键词:单分散;;纳米SiO_2颗粒;;纳米SiO_2 -TiO_2颗粒;;Stober溶胶-凝胶法;;溶胶-凝胶法;;发光性质;;稀土Tb3+、Eu3+
摘要:
本论文首先采用Stober溶胶-凝胶法制备了稀土Eu~(3+)(Tb~(3+))掺杂纳米二氧化硅的发光材料。通过样品的TEM测试,样品是具有一定单分散性的纳米球形颗粒。而FT-IR、XRD测试显示样品经退火后为非晶态,稀土Eu~(3+)(Tb~(3+))的掺杂并没有改变SiO_2的网状结构。样品的PL光谱说明制备的纳米材料的发光效率小Magnetic lifter于体材料发光效率,但在该纳米材料中,稀土离子掺杂的猝灭浓度得到了很大的提高。
本论文还采用Stober溶胶-凝胶法(碱催化)及溶胶-凝胶法(酸催化)制备了稀土Eu~(3+)掺杂纳米复合氧化物TiO_2-SiO_2的发光材料。通过样品的FT-IR分析说明TiO_2、SiO_2之间发生了作用,形成了Ti-O-Si键;而样品的TGA-DTA、XRD、SAED也充分的证明了这一点:当钛硅摩尔比较低时,TiO_2高度分散在无定形的SiO_2中;当钛硅摩尔比较高时,Si~(4+)进入TiO_2的晶格,取代了部分Ti~(4+)的位置,从而形成了Ti-O-Si结构,Eu~(3+)的半径(0.113nm)比Ti~(4+)的半径(0.068nm)大,所以Eu~(3+)不易取代Ti~(4+)的位置,而是比较均匀地弥散在TiO_2纳米晶中,在TiO_2的晶界面形成Ti-O-Eu的键合。此外,在酸催化下的样品退火温度在300~900℃范围内(碱催化下的样品退火至800℃)时,XRD显示样品仍为锐钛矿相,表明Ti-O-Si键的形成有利于稳定样品的锐钛矿晶型,碱催化下的样品没有酸催化下样品的锐钛矿相稳定,结晶性也不够完善,酸性条件更有利于锐钛矿相的形成。样品的SEM、TEM显示,两种方法制备出的样品粒度分布都较均匀,形貌均一,呈现一定的单分散性球形纳米颗粒。样品的激发光谱、发射光谱显示:①纳米二氧化钛TiO_2在469nm左右能够产生氧空位的发光峰,与Eu~(3+)离子的465 nm处7F0→5D2跃迁吸收有很大的重叠,进行了能量传递,使得样品的激发波长由紫外光区扩展到了可见光区;②当钛硅摩尔比较高时,Si~(4+)进入TiO_2的晶格,取代了部分Ti~(4+)的位置,能够形成结构等电子陷阱,这种结构有利于基质中能量的传递,Eu~(3+)的5D0→7F2电偶极跃迁强度被大大增强,复合氧化物中Eu~(3+)的发光强度要高于纯二氧化钛中的强度;③酸催化下的样品的发光强度较碱催化下的样品的发光强度得到了显著性增强,稀土Eu~(3+)的掺杂浓度界限也得到提高,说明样品的锐钛矿相结构较金红石相更有利于样品基质吸收能量,并http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter能够把吸收的能量高效地传递到发光中心;④由于纳米颗粒的表面与界面效应致使能量共振传递受到纳米粒子的边界的阻碍,激发能从发光中心传递到猝灭中心的几率减少,而在发光中心之间的传递频率大为增加,所以制备的样品中稀土离子掺杂浓度界限较体相材料都得到提高,发光强度明显增强。
综上所述,纳米发光材料的这些性质有望使其成为有潜在应用价值的发光材料。
学位年度:2010
作者:齐霞
学位授予单位:内蒙古师范大学
关键词:单分散;;纳米SiO_2颗粒;;纳米SiO_2 -TiO_2颗粒;;Stober溶胶-凝胶法;;溶胶-凝胶法;;发光性质;;稀土Tb3+、Eu3+
摘要:
本论文首先采用Stober溶胶-凝胶法制备了稀土Eu~(3+)(Tb~(3+))掺杂纳米二氧化硅的发光材料。通过样品的TEM测试,样品是具有一定单分散性的纳米球形颗粒。而FT-IR、XRD测试显示样品经退火后为非晶态,稀土Eu~(3+)(Tb~(3+))的掺杂并没有改变SiO_2的网状结构。样品的PL光谱说明制备的纳米材料的发光效率小Magnetic lifter于体材料发光效率,但在该纳米材料中,稀土离子掺杂的猝灭浓度得到了很大的提高。
本论文还采用Stober溶胶-凝胶法(碱催化)及溶胶-凝胶法(酸催化)制备了稀土Eu~(3+)掺杂纳米复合氧化物TiO_2-SiO_2的发光材料。通过样品的FT-IR分析说明TiO_2、SiO_2之间发生了作用,形成了Ti-O-Si键;而样品的TGA-DTA、XRD、SAED也充分的证明了这一点:当钛硅摩尔比较低时,TiO_2高度分散在无定形的SiO_2中;当钛硅摩尔比较高时,Si~(4+)进入TiO_2的晶格,取代了部分Ti~(4+)的位置,从而形成了Ti-O-Si结构,Eu~(3+)的半径(0.113nm)比Ti~(4+)的半径(0.068nm)大,所以Eu~(3+)不易取代Ti~(4+)的位置,而是比较均匀地弥散在TiO_2纳米晶中,在TiO_2的晶界面形成Ti-O-Eu的键合。此外,在酸催化下的样品退火温度在300~900℃范围内(碱催化下的样品退火至800℃)时,XRD显示样品仍为锐钛矿相,表明Ti-O-Si键的形成有利于稳定样品的锐钛矿晶型,碱催化下的样品没有酸催化下样品的锐钛矿相稳定,结晶性也不够完善,酸性条件更有利于锐钛矿相的形成。样品的SEM、TEM显示,两种方法制备出的样品粒度分布都较均匀,形貌均一,呈现一定的单分散性球形纳米颗粒。样品的激发光谱、发射光谱显示:①纳米二氧化钛TiO_2在469nm左右能够产生氧空位的发光峰,与Eu~(3+)离子的465 nm处7F0→5D2跃迁吸收有很大的重叠,进行了能量传递,使得样品的激发波长由紫外光区扩展到了可见光区;②当钛硅摩尔比较高时,Si~(4+)进入TiO_2的晶格,取代了部分Ti~(4+)的位置,能够形成结构等电子陷阱,这种结构有利于基质中能量的传递,Eu~(3+)的5D0→7F2电偶极跃迁强度被大大增强,复合氧化物中Eu~(3+)的发光强度要高于纯二氧化钛中的强度;③酸催化下的样品的发光强度较碱催化下的样品的发光强度得到了显著性增强,稀土Eu~(3+)的掺杂浓度界限也得到提高,说明样品的锐钛矿相结构较金红石相更有利于样品基质吸收能量,并http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter能够把吸收的能量高效地传递到发光中心;④由于纳米颗粒的表面与界面效应致使能量共振传递受到纳米粒子的边界的阻碍,激发能从发光中心传递到猝灭中心的几率减少,而在发光中心之间的传递频率大为增加,所以制备的样品中稀土离子掺杂浓度界限较体相材料都得到提高,发光强度明显增强。
综上所述,纳米发光材料的这些性质有望使其成为有潜在应用价值的发光材料。
学位年度:2010
Ni-P/PVDF化学复合镀研究
Ni-P/PVDF化学复合镀研究
工业的发展和科技的进步对材料的表面性能提出了越来越高的要求,化学复合镀层以其优异的结构性能,在表面改性领域受到广泛关注。本文在化学镀Ni-P合金镀液中添加PVDF(聚偏氟二乙烯)粒子制得Ni-P/PVDF复合镀层,并对复合镀层的结构性能进行了测试,着重研究了PVDF的添加量对镀层形貌及耐蚀Magnetic lifter性能的影响,并进而研究了添加稀土元素对化学镀Ni-P和化学复合镀Ni-P/PVDF结构性能的影响。
研究结果表明,在基础镀液(硫酸镍26g/L,次亚磷酸钠30g/L,柠檬酸24g/L,醋酸钠14 g/L,硫代硫酸钠0.5 g/L,丙酸5 g/L)中加入PVDF粒子后,所获得的Ni-P/PVDF复合镀层表面均匀、致密;耐蚀性较基体材料和Ni-P合金镀层好,并且随着PVDF的质量浓度的增加呈现先增强后减弱的趋势;在PVDF的添加量为3g/L时,复合镀层的耐蚀性最好;将稀土元素(Y~(3+)和La~(3+))加入Ni-P基础镀液后,所得Ni-P-RE合金镀层晶粒较Ni-P镀层更为细小,且少量的稀土元素可以改善镀层的耐蚀性,以0.1g/L的添加量为最优,但如http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter果过量不但不能保护基体,反而加剧基体的腐蚀;根据优化出的PVDF微粒和稀土元素的添加量(PVDF:3g/L;Y~(3+):0.1g/L;La~(3+):0.1g/L),通过化学复合镀工艺制的所得Ni-P-RE/PVDF复合镀层,镀层的自腐蚀电位较低,稳定在-510mV左右;致钝电流密度较小,且钝化区宽度较大。在PVDF微粒和稀土元素的共同影响下,Ni-P-RE/PVDF镀层的耐蚀性有进一步的提高。
工业的发展和科技的进步对材料的表面性能提出了越来越高的要求,化学复合镀层以其优异的结构性能,在表面改性领域受到广泛关注。本文在化学镀Ni-P合金镀液中添加PVDF(聚偏氟二乙烯)粒子制得Ni-P/PVDF复合镀层,并对复合镀层的结构性能进行了测试,着重研究了PVDF的添加量对镀层形貌及耐蚀Magnetic lifter性能的影响,并进而研究了添加稀土元素对化学镀Ni-P和化学复合镀Ni-P/PVDF结构性能的影响。
研究结果表明,在基础镀液(硫酸镍26g/L,次亚磷酸钠30g/L,柠檬酸24g/L,醋酸钠14 g/L,硫代硫酸钠0.5 g/L,丙酸5 g/L)中加入PVDF粒子后,所获得的Ni-P/PVDF复合镀层表面均匀、致密;耐蚀性较基体材料和Ni-P合金镀层好,并且随着PVDF的质量浓度的增加呈现先增强后减弱的趋势;在PVDF的添加量为3g/L时,复合镀层的耐蚀性最好;将稀土元素(Y~(3+)和La~(3+))加入Ni-P基础镀液后,所得Ni-P-RE合金镀层晶粒较Ni-P镀层更为细小,且少量的稀土元素可以改善镀层的耐蚀性,以0.1g/L的添加量为最优,但如http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter果过量不但不能保护基体,反而加剧基体的腐蚀;根据优化出的PVDF微粒和稀土元素的添加量(PVDF:3g/L;Y~(3+):0.1g/L;La~(3+):0.1g/L),通过化学复合镀工艺制的所得Ni-P-RE/PVDF复合镀层,镀层的自腐蚀电位较低,稳定在-510mV左右;致钝电流密度较小,且钝化区宽度较大。在PVDF微粒和稀土元素的共同影响下,Ni-P-RE/PVDF镀层的耐蚀性有进一步的提高。
2011年11月24日星期四
永磁涡流发热影响因素的二维电磁场有限元分析
永磁涡流发热影响因素的二维电磁场有限元分析
In accordance with the electromagnetic induction law, movement of metal materials in magnetic field will produce heat, which means mechanical energy is transformed to heat energy. The transformation efficiency is determined not only by system structure, but also by material.In this paper, finite element analysis of static electromagnetic field on permanent magnet eddy Magnetic lifter current heat device was carried out with Maxwell 2D, the way to improve heat power was got with the relation between gas-gap magnetic induction and eddy current heat power: to reduce the gas-gap between stator and rotor; to add the number of rotor pole properly; to optimize design parameters of every magnetic pole (shape of permanent magnet, thickness of transitional magnetic yoke, width of the top of magnetic pole).
Two kinds of plate models was established for the simplifying of heat device, the phenomenon of magnetic flux leakage in the condition of smaller magnetic pole spacing was simulated and analyzed, the proper width of gas-gap and optimal magnetic pole for different kind of model was got.The kinematics simulation of heat device was carried out with transient field solver of Maxwell 2D, the transient torque and distribution eddy current field of heat device was got, http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter the heat power of heat device was calculated with the relation between transient torque and heat power. The approximate square relation between rotor speed and heat power was got by changing the parameters which affect heat power; heat power will be improved with smaller gas-gap and proper more number of magnetic pole.The ferromagnetic materials which has high magnetic saturation, high characteristics of magnetic conductive and low remanence should be chosen first for the higher heat power.
In accordance with the electromagnetic induction law, movement of metal materials in magnetic field will produce heat, which means mechanical energy is transformed to heat energy. The transformation efficiency is determined not only by system structure, but also by material.In this paper, finite element analysis of static electromagnetic field on permanent magnet eddy Magnetic lifter current heat device was carried out with Maxwell 2D, the way to improve heat power was got with the relation between gas-gap magnetic induction and eddy current heat power: to reduce the gas-gap between stator and rotor; to add the number of rotor pole properly; to optimize design parameters of every magnetic pole (shape of permanent magnet, thickness of transitional magnetic yoke, width of the top of magnetic pole).
Two kinds of plate models was established for the simplifying of heat device, the phenomenon of magnetic flux leakage in the condition of smaller magnetic pole spacing was simulated and analyzed, the proper width of gas-gap and optimal magnetic pole for different kind of model was got.The kinematics simulation of heat device was carried out with transient field solver of Maxwell 2D, the transient torque and distribution eddy current field of heat device was got, http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter the heat power of heat device was calculated with the relation between transient torque and heat power. The approximate square relation between rotor speed and heat power was got by changing the parameters which affect heat power; heat power will be improved with smaller gas-gap and proper more number of magnetic pole.The ferromagnetic materials which has high magnetic saturation, high characteristics of magnetic conductive and low remanence should be chosen first for the higher heat power.
基于虚拟仪器的永磁直线同步电机测控系统的研究开发
基于虚拟仪器的永磁直线同步电机测控系统的研究开发
Superior power density, high performance motion control with fast speed, and better accuracy, have made permanent magnet linear synchronous motors (PMLSM) being increasingly used as actuators in various automation control fields, such as X-Y driving devices, robots, semiconductor manufacturing equipment, levitated transportation, high speed injection modeling machine. This paper aims to develop a kind of control system to drive PMLSM.The space vector pulse width modulation technology (SVPWM) has been selected as the main control strategy to develop Neodymium magnets the test and control system in this paper. Based on Matlab/Simulink, both open-loop and closed-loop control systems have been developed, with the related simulation results showing the feasibility and rationality of the selected control strategy, and also forming an important theoretical base and a control strategy for the development of practical PMLSM control systems.
To practically develop a PMLSM test and control system, this paper has proposed an innovative SVPWM signal generation scheme by virtual instrument (VI) and related DAQ devices, with the programming and implementing of SVPWM signals carried out in the work. This innovation scheme has a number of unique advantages comparing to the implementation schemes by DSP technology. Using the developed SVPWM signal source, this work successfully developed an open-loop control system for PMLSM.In order to further improve the control accuracy, two sets of closed-loop test and control systems have also been developed in the work. One is based on displacement feedback control (PF), and the other is based on field oriented vector control (VC). This paper introduces the developing flow and method in detail. The hardware and software designs of the test systems include rotor displacement test, rotor speed test, rotor acceleration test, electromagnetic thrust force test, and stator three-phase current test.Finally, the related experiments have been conducted to http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php check the control performance of developed test and control system. The test results of PF-based and VC-based closed-loop test and control systems are discussed in detail in this paper. The experimental results verify the feasibility and practicability of the VI based test and control scheme for PMLSM. In addition, the experimental tests with regard to the precision of displacement and dynamic characteristic of speed control, have been carried out and analyzed in the work.The above theory and simulation analysis with experimental result obtained have also formed a solid research foundation for the further development of higher performance test and control system for PMLSM.
Superior power density, high performance motion control with fast speed, and better accuracy, have made permanent magnet linear synchronous motors (PMLSM) being increasingly used as actuators in various automation control fields, such as X-Y driving devices, robots, semiconductor manufacturing equipment, levitated transportation, high speed injection modeling machine. This paper aims to develop a kind of control system to drive PMLSM.The space vector pulse width modulation technology (SVPWM) has been selected as the main control strategy to develop Neodymium magnets the test and control system in this paper. Based on Matlab/Simulink, both open-loop and closed-loop control systems have been developed, with the related simulation results showing the feasibility and rationality of the selected control strategy, and also forming an important theoretical base and a control strategy for the development of practical PMLSM control systems.
To practically develop a PMLSM test and control system, this paper has proposed an innovative SVPWM signal generation scheme by virtual instrument (VI) and related DAQ devices, with the programming and implementing of SVPWM signals carried out in the work. This innovation scheme has a number of unique advantages comparing to the implementation schemes by DSP technology. Using the developed SVPWM signal source, this work successfully developed an open-loop control system for PMLSM.In order to further improve the control accuracy, two sets of closed-loop test and control systems have also been developed in the work. One is based on displacement feedback control (PF), and the other is based on field oriented vector control (VC). This paper introduces the developing flow and method in detail. The hardware and software designs of the test systems include rotor displacement test, rotor speed test, rotor acceleration test, electromagnetic thrust force test, and stator three-phase current test.Finally, the related experiments have been conducted to http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php check the control performance of developed test and control system. The test results of PF-based and VC-based closed-loop test and control systems are discussed in detail in this paper. The experimental results verify the feasibility and practicability of the VI based test and control scheme for PMLSM. In addition, the experimental tests with regard to the precision of displacement and dynamic characteristic of speed control, have been carried out and analyzed in the work.The above theory and simulation analysis with experimental result obtained have also formed a solid research foundation for the further development of higher performance test and control system for PMLSM.
基于快速终端滑模的永磁同步电机直接转矩控制
基于快速终端滑模的永磁同步电机直接转矩控制
The permanent magnet synchronous motor (PMSM) with simple structure, reliable operation, torque\weight is high and a significant loss of small and other characteristics, is being more and more attention, in high-precision and high reliability requirements of high-profile occasions. Since 1996, the Swedish ABB has developerd the first direct torque control using frequency converter technology. The direct torque control technique is becoming the new generation Neodymium magnets of inverter technology representatives. Direct torque control is often applied for PMSM drives due to its fast responses and superior dynamics. However, large flux and torque ripple, difficulty to accurately control at very low speed and unconstant switching frequency exist in the torque control.To solve the above problems, sliding mode control which is strongly robust to system parameters variations, low accuracy requires of model and external disturbances,has a desirable perspective in PMSM control field. Existing research to sliding mode variable structure control application in permanent magnet synchronous motor direct torque control have been found, linear sliding is used in the system state control.
The error between the system state and the given trajectory is gradually convergence in the index the form of asymptotic, but never be able to reach a given trajectory. The chatter free fast terminal sliding mode control was introduced into the PMSM DTC. The proposed control scheme can drive system converge to the equilibrium point in finite time based on Parameter Adjustmen of Lyapunov theorem, reduced steady state error of linear sliding, has stronger robust to motor parameter and disturbance, attenuated the chatter and resolve large flux and torque ripple, unconstant switching frequency of traditional PMSM-DTC.Speed-loop control are commonly used PI controller, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php which has simple structure, easy to realize, but there is overshoot, dependence on the system parameters. Two order sliding mode speed control is proposed to place the traditional PI control. It can drive torque ripple to converge to the equilibrium point in finite time, and has stronger robust to motor parameter and disturbance, and attenuated the chatter, the whole control effect is improved greatly.Direct torque control system model of ermanent magnet synchronous motor has been established in Matlab\Simulink simulation platform based on the theoretical analysis. The result of simulation show that strategy has very good torque performance, and has very strong robustness again load disturbances, parameters varieties and the other uncertainties.
The permanent magnet synchronous motor (PMSM) with simple structure, reliable operation, torque\weight is high and a significant loss of small and other characteristics, is being more and more attention, in high-precision and high reliability requirements of high-profile occasions. Since 1996, the Swedish ABB has developerd the first direct torque control using frequency converter technology. The direct torque control technique is becoming the new generation Neodymium magnets of inverter technology representatives. Direct torque control is often applied for PMSM drives due to its fast responses and superior dynamics. However, large flux and torque ripple, difficulty to accurately control at very low speed and unconstant switching frequency exist in the torque control.To solve the above problems, sliding mode control which is strongly robust to system parameters variations, low accuracy requires of model and external disturbances,has a desirable perspective in PMSM control field. Existing research to sliding mode variable structure control application in permanent magnet synchronous motor direct torque control have been found, linear sliding is used in the system state control.
The error between the system state and the given trajectory is gradually convergence in the index the form of asymptotic, but never be able to reach a given trajectory. The chatter free fast terminal sliding mode control was introduced into the PMSM DTC. The proposed control scheme can drive system converge to the equilibrium point in finite time based on Parameter Adjustmen of Lyapunov theorem, reduced steady state error of linear sliding, has stronger robust to motor parameter and disturbance, attenuated the chatter and resolve large flux and torque ripple, unconstant switching frequency of traditional PMSM-DTC.Speed-loop control are commonly used PI controller, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php which has simple structure, easy to realize, but there is overshoot, dependence on the system parameters. Two order sliding mode speed control is proposed to place the traditional PI control. It can drive torque ripple to converge to the equilibrium point in finite time, and has stronger robust to motor parameter and disturbance, and attenuated the chatter, the whole control effect is improved greatly.Direct torque control system model of ermanent magnet synchronous motor has been established in Matlab\Simulink simulation platform based on the theoretical analysis. The result of simulation show that strategy has very good torque performance, and has very strong robustness again load disturbances, parameters varieties and the other uncertainties.
2011年11月23日星期三
Microstructure of NdFeB permanent magnets under directional solidification
Microstructure of NdFeB permanent magnets under directional solidification
Peritectic solidification is one of very important phase transformations.Recently,many aspects of peritectic solidification have been investigated mainly on alloys which grow in non-small plane style,such as Fe-Ni,Ti-AI,Pb-Bi and Zn-based alloys. But phases formed morer frequently in a peritectic reaction are intermetallic ones, which have faceted plane,such as Magnetic lifter Nd2Fe14B phase of NdFeB alloys and 123 phase of Y-Ba-Cu-O alloys.A study of solidification structure for NdFeB alloys is helpful to understand peritectic solidification theory and to improve the property of materials.
In this thesis,the solidification microstructures of hypoperitectic composition stoichiometic and hypeperitectic composition NdFeB alloys are research at the withdraw velocity ranging form 5um/s to 500um/s under directional solidification.
The results indicate that the final microstructures in the composition of hypoperitectic alloys are primary a-Fe phase,Nd2Fel4B phase.For stoichiometic and hyperperitectic composition alloys,they are a-Fe phase,Nd2Fe14B phase and Nd-rich phase,respectively.With increasing withdraw velocity primary dendrite arm spacing of primary a-Fe phase decreases,the volume fraction of primary a-Fe phase decreases and then increases,Nd2Fe14B phase increases and then decreases.
The solidification microstureture of hyperperitectic composition NdFeB alloys are also researched at the scan rates ranging from 1500mm/min to 6500mm/min by laser surface remelting.
The results show that there are some http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter remaining a-Fe dendrites at the bottom of molten pool,their primary dendrite arm spacings range from 100 um to 101um. Nd2Fe14B phase grow in dendrite as primary phase because of high cooling rate.they grow directionally at the bottom of molten pool,with increasing distance form bottom, the directional growing are partial.There are dendrites at the top of the molten pool,their primary dendrite arm spacing range is 10 0um.
Peritectic solidification is one of very important phase transformations.Recently,many aspects of peritectic solidification have been investigated mainly on alloys which grow in non-small plane style,such as Fe-Ni,Ti-AI,Pb-Bi and Zn-based alloys. But phases formed morer frequently in a peritectic reaction are intermetallic ones, which have faceted plane,such as Magnetic lifter Nd2Fe14B phase of NdFeB alloys and 123 phase of Y-Ba-Cu-O alloys.A study of solidification structure for NdFeB alloys is helpful to understand peritectic solidification theory and to improve the property of materials.
In this thesis,the solidification microstructures of hypoperitectic composition stoichiometic and hypeperitectic composition NdFeB alloys are research at the withdraw velocity ranging form 5um/s to 500um/s under directional solidification.
The results indicate that the final microstructures in the composition of hypoperitectic alloys are primary a-Fe phase,Nd2Fel4B phase.For stoichiometic and hyperperitectic composition alloys,they are a-Fe phase,Nd2Fe14B phase and Nd-rich phase,respectively.With increasing withdraw velocity primary dendrite arm spacing of primary a-Fe phase decreases,the volume fraction of primary a-Fe phase decreases and then increases,Nd2Fe14B phase increases and then decreases.
The solidification microstureture of hyperperitectic composition NdFeB alloys are also researched at the scan rates ranging from 1500mm/min to 6500mm/min by laser surface remelting.
The results show that there are some http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter remaining a-Fe dendrites at the bottom of molten pool,their primary dendrite arm spacings range from 100 um to 101um. Nd2Fe14B phase grow in dendrite as primary phase because of high cooling rate.they grow directionally at the bottom of molten pool,with increasing distance form bottom, the directional growing are partial.There are dendrites at the top of the molten pool,their primary dendrite arm spacing range is 10 0um.
Microscopic analysis of SmCo permanent magnetic materials
Microscopic analysis of SmCo permanent magnetic materials
SmZ(Co,Cu,Fe,Zr)17 permanent magnet materials which studied in the article,having characteristics of high magnetic performance,low temperature coefficient and corrosion-resistant,are applied most widely used among SmCo permanent magnetic materials.Researches pay lots of attention on its high performance.The most works are put on process and element content to Magnetic lifter improve materials performance.However as sintered products,there are more factors which closely relate to performance,such as microstructure, heat treatment and chemical compositions.
Investigation of the morphologic analyze on Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)17 permanent magnet materials is brought out focusing on microstructure.The relation between microstructure and its performance is studied.Begin with investigating the oxidation behavior of the magnets during process,the sintered samples were analyzed,the series microstructure researches of materials are performed.
Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)17 permanent magnet materials are product in commercial method Powder metallurgy.During the processes,oxygen enters material inevitably,destroying capability.The previous analyses in microstructure of magnets were taken on their metallographical surface,while in this study was taken on the natural fracture by stroke.By three microstructure method SEM,EDS and XRF,combining macroseopical method particle granularity analyzer and oxygen and nitrogen analyzer,the Sm2(Co,Cu,Fe,zr)17 cast,Particle,sinters’microstructure and chemical compositions are analyzed.From the result,the oxidation hole of Sm2O3Particle is the main reason that destroy the performance,the oxygen is distributed inside 2mm from the surface of the material;there are two defects of thealloy which results from the insymmetircal rate of cooling:the powder produced by air current milling http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter procedures is better than that produced by machine milling,the shape of powder is close to globosity, the sintered material is in better performance.According the result,the rule that oxygen entering material,the process of oxidation Sm and the existence model of oxygen in magnetic material are studied.The effect of the powder's feature on the magnetic properties also studied.
Apply the conclusion on the commercial method powder metallurgy, the low oxygen technics of rear earth permanent magnet are supported,,which advanced the performance and security.
SmZ(Co,Cu,Fe,Zr)17 permanent magnet materials which studied in the article,having characteristics of high magnetic performance,low temperature coefficient and corrosion-resistant,are applied most widely used among SmCo permanent magnetic materials.Researches pay lots of attention on its high performance.The most works are put on process and element content to Magnetic lifter improve materials performance.However as sintered products,there are more factors which closely relate to performance,such as microstructure, heat treatment and chemical compositions.
Investigation of the morphologic analyze on Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)17 permanent magnet materials is brought out focusing on microstructure.The relation between microstructure and its performance is studied.Begin with investigating the oxidation behavior of the magnets during process,the sintered samples were analyzed,the series microstructure researches of materials are performed.
Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)17 permanent magnet materials are product in commercial method Powder metallurgy.During the processes,oxygen enters material inevitably,destroying capability.The previous analyses in microstructure of magnets were taken on their metallographical surface,while in this study was taken on the natural fracture by stroke.By three microstructure method SEM,EDS and XRF,combining macroseopical method particle granularity analyzer and oxygen and nitrogen analyzer,the Sm2(Co,Cu,Fe,zr)17 cast,Particle,sinters’microstructure and chemical compositions are analyzed.From the result,the oxidation hole of Sm2O3Particle is the main reason that destroy the performance,the oxygen is distributed inside 2mm from the surface of the material;there are two defects of thealloy which results from the insymmetircal rate of cooling:the powder produced by air current milling http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter procedures is better than that produced by machine milling,the shape of powder is close to globosity, the sintered material is in better performance.According the result,the rule that oxygen entering material,the process of oxidation Sm and the existence model of oxygen in magnetic material are studied.The effect of the powder's feature on the magnetic properties also studied.
Apply the conclusion on the commercial method powder metallurgy, the low oxygen technics of rear earth permanent magnet are supported,,which advanced the performance and security.
Designing and Research of Magnetic Toy products
Designing and Research of Magnetic Toy products
In the background of experience economy,children and parents have new design requirements for the design of magnetic toys.So,it is imperative to study new design methods and strategies of magnetic toys.This paper starts from nowadays children's economic and social environment,family environment,children's psychological,Physiological and development needs of behavioral characteristics in this environment,and conlbines a large number of magnetic toys design on Neodymium magnets the market to work out a new theory and method for magnetic toys design,also proposes a new design philosophy for interactive experience and educational type of children's magnetic toy product,this interactive experience and educational type of children's magnetic toy product mainly reflects interaction between children and playmates,children and toys,toys and toys so as to give new interpretation to the meaning of toys to children,enable children to feel happy in the game and grow up in happiness and health.
The study for this topic includes four Parts:
The first part mainly describes new needs and requirements of children and parents to toys in new environment,combines the present development situation of magnetic toys,points out the design concept of the interactive experience and educational type of children's magnetic toy product,and illustrates the the contemporary importance and critical nature of interactive experience and educational type of children's magnetic toy product to the children.Make the children grow up happily with the period.
The second part mainly analyses basic relationship between play,toys and children. Combines classic toys on the market nowadays to investigate,points out the influence of play and toys to children's living and learning mode,concludes that excellent toys can have critieal impact on children.
The third part mainly analyses and researches types and characteristics of magnetic products on the market,according to typical case study of explosion ball and magnetic rods model,diseusses the prospects of the magnetic toys development.
Based on market research analysis,concludes that the market is short of specific needs for interactive experience and educational type of children's magnetic toy product for 1-3 years old children.
The fourth part summarizes the research results of the first three parts,makes conclusions,combines children's physical,psychological and behavioral http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php development and uses specific needs,interactive experience and DIY interactive design strategy,make good design of interactive experience and educational type of children's magnetic toy product suitable for l-3 years old children.
Magnetic toy design is known as the future of toys,so it has a great space for development,not just in product design,it also can affect other aspects.There is still a lot to be improved in China's current research efforts in this area,so i hope that this study can get feedback.so that more associates can value and research interactive experience and educational type of children's magnetic toy product.We should make our own contribution to the development of the future of our motherland.
In the background of experience economy,children and parents have new design requirements for the design of magnetic toys.So,it is imperative to study new design methods and strategies of magnetic toys.This paper starts from nowadays children's economic and social environment,family environment,children's psychological,Physiological and development needs of behavioral characteristics in this environment,and conlbines a large number of magnetic toys design on Neodymium magnets the market to work out a new theory and method for magnetic toys design,also proposes a new design philosophy for interactive experience and educational type of children's magnetic toy product,this interactive experience and educational type of children's magnetic toy product mainly reflects interaction between children and playmates,children and toys,toys and toys so as to give new interpretation to the meaning of toys to children,enable children to feel happy in the game and grow up in happiness and health.
The study for this topic includes four Parts:
The first part mainly describes new needs and requirements of children and parents to toys in new environment,combines the present development situation of magnetic toys,points out the design concept of the interactive experience and educational type of children's magnetic toy product,and illustrates the the contemporary importance and critical nature of interactive experience and educational type of children's magnetic toy product to the children.Make the children grow up happily with the period.
The second part mainly analyses basic relationship between play,toys and children. Combines classic toys on the market nowadays to investigate,points out the influence of play and toys to children's living and learning mode,concludes that excellent toys can have critieal impact on children.
The third part mainly analyses and researches types and characteristics of magnetic products on the market,according to typical case study of explosion ball and magnetic rods model,diseusses the prospects of the magnetic toys development.
Based on market research analysis,concludes that the market is short of specific needs for interactive experience and educational type of children's magnetic toy product for 1-3 years old children.
The fourth part summarizes the research results of the first three parts,makes conclusions,combines children's physical,psychological and behavioral http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php development and uses specific needs,interactive experience and DIY interactive design strategy,make good design of interactive experience and educational type of children's magnetic toy product suitable for l-3 years old children.
Magnetic toy design is known as the future of toys,so it has a great space for development,not just in product design,it also can affect other aspects.There is still a lot to be improved in China's current research efforts in this area,so i hope that this study can get feedback.so that more associates can value and research interactive experience and educational type of children's magnetic toy product.We should make our own contribution to the development of the future of our motherland.
2011年11月22日星期二
Study on microstructure and properties of hot pressed/hot deformed Nd2(FeCo)14B/α-(FeCo)magnetic materials
Study on microstructure and properties of hot pressed/hot deformed Nd2(FeCo)14B/α-(FeCo)magnetic materials
Nanocomposite rare earth magnetic material has potential excellent magnetic properties,its theoretical energy product is about twice of traditional sintered NdFeB.It may become a new generation of permanent magnetic materials for its low rare earth content and low price.
In this dissertation,the Nd2Fe14B/α-Fe-type nanocomposite magnets have been prepared by melt spinning and subsequent die-upsetting.X-ray diffraction(XRD),differential scanning calorimeter(DSC),transmission electron microscope(TEM),vibrating Neodymium Magnets sample magnetometer (VSM)and composite property measurement system(PPMS)have been employed.The effect of Co on crystallization process has been analyzed.The effect of Co and hot deformation temperature on microstructure and magnetic properties has been investigated.Intergranular interaction was analyzed usingδM(H)curves and irreversible susceptibility curves.Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5(x=0,1,3,5)ribbons(v=35m/s)were composed mainly of amorphous phase,α-Fe/α-(FeCo)phase and Nd2Fe14B/Nd2(FeCo)14B phase.Besides,a metastable phase, Nd3(FeCo)62B14B were found in Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5 (x=5)ribbons.Because Co element enter into the soft and hard phase,the Curie temperature of soft and hard phase of Nd9Fe85.5-xCoxB5.5B(x=5) increased from 770℃and 370℃to 850℃and 395℃compared to the Co-free ones.Hot pressed Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5(x=0,1,3,5)were not dense due to the lack of Re-rich phase.When the Co content increased from 1at%to 5at%,the intergranular exchange coupling got weaker and the coercivity and maximum energy product increased slightly.
The grain sizes of hot deformed Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5(x=0,1,3,5)decreased significantly induced by Co substitution.When x=1,the grain sizes of soft and hard phase reduced from 61nm and 168 nm to 24nm and 50nm,when x=5,however,because of the dicomposition of Nd3-(FeCo)62B14B metastable phase in deforming-temperature，the grain size of two phase both increased slightly.Co substitution produced more Nd2(FeCo)14B which possessing lower magnetic anisotropy constant and it would weak the coercivity of the magnets.By analyzing theδM(H) curve we found that,the coercivty of Co-free ally was controlled by long-range magnetostatic interaction http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets and the coercivity of Co-contain ally was controlled by short-range exchange coupling.
The grain size increased with the substitution of 5at%Co and the role of short-range exchange coupling were weakened,so the coercivity was increased.The closely relation between intergranular interaction and microstructure reveals that microstructure plays a more important role on the coercivity compared with alloy composition.Deformation temperature increased from 1143K to 1203K,the grain size of Nd2(FeCo)14B of hot deformed Nd9Fe80.5Co5BB5.5 increased from 70nm to 90nm.Because of the effect of microstructures,the remanence,coercivity and energy product decreased from 0.67T,218kA/m and 40.9kJ/m to 0.56T,158kA/m and 25.9 kJ/m respectively.By the analysis of 3 3δM(H)curves and irreversible susceptibility curves,we found that the coercivity of magnets deformed at 1143K was controlled by intergranular exchange coupling,while the coercivity of magnets deformed at 1203K was controlled by long-range magnetic coupling interaction,and this may be the reason for higher coercivity of former.
Weak texture appeared in hot deformed Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5 (x=0,1,3,5)and the texture strength was closely related with deformation temperature and Co content.The texture was stronger in magnets deformed at 1203K than in magnets deformed at 1143K.When Co content increased from 1at%to 5at%,texture got stronger.
Nanocomposite rare earth magnetic material has potential excellent magnetic properties,its theoretical energy product is about twice of traditional sintered NdFeB.It may become a new generation of permanent magnetic materials for its low rare earth content and low price.
In this dissertation,the Nd2Fe14B/α-Fe-type nanocomposite magnets have been prepared by melt spinning and subsequent die-upsetting.X-ray diffraction(XRD),differential scanning calorimeter(DSC),transmission electron microscope(TEM),vibrating Neodymium Magnets sample magnetometer (VSM)and composite property measurement system(PPMS)have been employed.The effect of Co on crystallization process has been analyzed.The effect of Co and hot deformation temperature on microstructure and magnetic properties has been investigated.Intergranular interaction was analyzed usingδM(H)curves and irreversible susceptibility curves.Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5(x=0,1,3,5)ribbons(v=35m/s)were composed mainly of amorphous phase,α-Fe/α-(FeCo)phase and Nd2Fe14B/Nd2(FeCo)14B phase.Besides,a metastable phase, Nd3(FeCo)62B14B were found in Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5 (x=5)ribbons.Because Co element enter into the soft and hard phase,the Curie temperature of soft and hard phase of Nd9Fe85.5-xCoxB5.5B(x=5) increased from 770℃and 370℃to 850℃and 395℃compared to the Co-free ones.Hot pressed Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5(x=0,1,3,5)were not dense due to the lack of Re-rich phase.When the Co content increased from 1at%to 5at%,the intergranular exchange coupling got weaker and the coercivity and maximum energy product increased slightly.
The grain sizes of hot deformed Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5(x=0,1,3,5)decreased significantly induced by Co substitution.When x=1,the grain sizes of soft and hard phase reduced from 61nm and 168 nm to 24nm and 50nm,when x=5,however,because of the dicomposition of Nd3-(FeCo)62B14B metastable phase in deforming-temperature，the grain size of two phase both increased slightly.Co substitution produced more Nd2(FeCo)14B which possessing lower magnetic anisotropy constant and it would weak the coercivity of the magnets.By analyzing theδM(H) curve we found that,the coercivty of Co-free ally was controlled by long-range magnetostatic interaction http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets and the coercivity of Co-contain ally was controlled by short-range exchange coupling.
The grain size increased with the substitution of 5at%Co and the role of short-range exchange coupling were weakened,so the coercivity was increased.The closely relation between intergranular interaction and microstructure reveals that microstructure plays a more important role on the coercivity compared with alloy composition.Deformation temperature increased from 1143K to 1203K,the grain size of Nd2(FeCo)14B of hot deformed Nd9Fe80.5Co5BB5.5 increased from 70nm to 90nm.Because of the effect of microstructures,the remanence,coercivity and energy product decreased from 0.67T,218kA/m and 40.9kJ/m to 0.56T,158kA/m and 25.9 kJ/m respectively.By the analysis of 3 3δM(H)curves and irreversible susceptibility curves,we found that the coercivity of magnets deformed at 1143K was controlled by intergranular exchange coupling,while the coercivity of magnets deformed at 1203K was controlled by long-range magnetic coupling interaction,and this may be the reason for higher coercivity of former.
Weak texture appeared in hot deformed Nd9Fe85.5-xCoxBB5.5 (x=0,1,3,5)and the texture strength was closely related with deformation temperature and Co content.The texture was stronger in magnets deformed at 1203K than in magnets deformed at 1143K.When Co content increased from 1at%to 5at%,texture got stronger.
Optimization Design of Permanent Magnetic Mechanism in High Magnetic Field
Optimization Design of Permanent Magnetic Mechanism in High Magnetic Field
The permanent magnets with high field intensity are used in medical systems,military affair and high-energy physics fields.They are usually electromagnets or superconductor magnets at present.If we design the size of the permanent magnetic mechanism properly,there will be much higher magnetic field than its remanence in the center,and it can replace the Neodymium magnets superconductor magnet and electromagnet.So with the development of properties about permanent magnetic material,the optimization design of the permanent magnetic mechanism with high magnetic field must develop well in the future in the magnetic field.
There is a kind of special permanent magnetic mechanism—— permanent magic ring which is made up of permanent magnet blocks.Their magnetized direction changes equably.In the assembly complex process, the permanent magnet blocks with different magnetized direction will impact each other, and might bring the local demagnetization or saturation.So the work point of permanent magnetic material might be at the whole hysteresis loop including minor hysteresis loop.The traditional method only considers the demagnetized curve of the magnetic material, so inevitably there are some errors in simulating the magnetic characteristic in the high magnetic field.
This paper presents two optimization schemes.They both introduce the soft magnetic material into permanent magic ring to reduce the effect of the demagnetization and the saturation. Programs made by Fortran Language combine a genetic algorithm with a finite element analysis and a Preisach hysteresis model.Basing on the simulating the actual properties of permanent material, the aim of optimization is to obtain the highest average Density of magnetic http://www.chinamagnets.biz/ flux in its center after the magnetic ring assembly.The optimized result is the size of the soft magnetic material in the schemes.The optimized results.are reasonable through the experiments of the traditional simplified method such as current sheet.
The length of magic ring is designed by Ansoft Maxwell considering both the product cost and the intensity of magnetic field.The initial fixing position can be designed by the analysis of magnetic force at each step in fixing by Ansoft Maxwell.And they present important parameters for the tools used to fixing the permanent magic ring.
The permanent magnets with high field intensity are used in medical systems,military affair and high-energy physics fields.They are usually electromagnets or superconductor magnets at present.If we design the size of the permanent magnetic mechanism properly,there will be much higher magnetic field than its remanence in the center,and it can replace the Neodymium magnets superconductor magnet and electromagnet.So with the development of properties about permanent magnetic material,the optimization design of the permanent magnetic mechanism with high magnetic field must develop well in the future in the magnetic field.
There is a kind of special permanent magnetic mechanism—— permanent magic ring which is made up of permanent magnet blocks.Their magnetized direction changes equably.In the assembly complex process, the permanent magnet blocks with different magnetized direction will impact each other, and might bring the local demagnetization or saturation.So the work point of permanent magnetic material might be at the whole hysteresis loop including minor hysteresis loop.The traditional method only considers the demagnetized curve of the magnetic material, so inevitably there are some errors in simulating the magnetic characteristic in the high magnetic field.
This paper presents two optimization schemes.They both introduce the soft magnetic material into permanent magic ring to reduce the effect of the demagnetization and the saturation. Programs made by Fortran Language combine a genetic algorithm with a finite element analysis and a Preisach hysteresis model.Basing on the simulating the actual properties of permanent material, the aim of optimization is to obtain the highest average Density of magnetic http://www.chinamagnets.biz/ flux in its center after the magnetic ring assembly.The optimized result is the size of the soft magnetic material in the schemes.The optimized results.are reasonable through the experiments of the traditional simplified method such as current sheet.
The length of magic ring is designed by Ansoft Maxwell considering both the product cost and the intensity of magnetic field.The initial fixing position can be designed by the analysis of magnetic force at each step in fixing by Ansoft Maxwell.And they present important parameters for the tools used to fixing the permanent magic ring.
Rare separate ways to stimulate capital price inflation
Rare separate ways to stimulate capital price inflation
In just 4 months since the beginning of time, rare earth oxides and rare earth concentrates rose more than 200%. The surge in many of this earth full of speculators reaped the profits, but also for many speculators start to worry about a sudden one day the bubble burst. "RE prices are still rising, there are waiting up not to sell goods, to goods plus money can not Magnetic lifter buy." Ganzhou in Jiangxi Rare Earth to do business Pharaoh anxiously on the "Economic Information Daily," a reporter said, a little bubble big, if broken, how do?
He raised his hands in the latest offer, shown above: since the earth into the May prices continue to rise. In which May 6, lanthanum oxide 102,000 yuan / ton. Cerium oxide price is 152,000 yuan / ton, praseodymium oxide price of 580,000 yuan / ton, neodymium oxide price is 680,000 yuan / ton. Rare earth metal prices, metal price of 160,000 yuan La / t, metal praseodymium prices also rose to 715,000 yuan / ton. In his view, hot money is now going separate ways is not only the accumulation of rare earth ore, and extends to the earth's entire product chain. Both the record high price of rare earth, or "cover their goods do not sell," businesses, the entire industry, "impetuous" made him worry.
Do panic! The main force is still diving? Stuck with the stock is likely to have saved! March the stock market changes are likely to occur? Tug of war hidden behind the movement of funds! Earth is known as "industrial vitamin", have been widely used in military, electronics industries, is an important strategic mineral resources. China is the first largest producer of rare earth, in order to protect the reasonable development of rare earth resources in recent years, government has introduced a series of related policies, rare earth end to the "fire sale" of history, the price "skyrocket."
In fact, this year, the rare earth oxides and rare earth concentrates rose more than 200%. Industry data shows that in 2011 a quarter of the price surge of rare earth oxide, cerium than the beginning of the period rose 342 percent; rose 347% yttria; terbium oxide rose 124%; oxide, samarium 168% increase; oxide, praseodymium 141% increase; neodymium oxide rose 161%; Europium oxide 104% increase.
"Rare Earth is more like a concept, capital markets and the earth as long as the surge can be detached." Baotou Rare Earth told reporters. The Baotou Rare Earth, for example, according to the company released a quarterly show in the first quarter operating income of 2.116 billion yuan, an increase of 116.05 percent; attributable to shareholders of listed companies net profit of 483 million yuan, an increase of 276.96 percent; basic earnings per share 0.599 yuan, up 276.96 percent, analysts have given is "to maintain the same 150 target price," "highly recommended" and other reviews.
It is noteworthy that, in the favorable capital markets, "Rare Earth" concept at the same time, the domestic rare earth higher price bubble blowing. "Economic Information Daily" reporters learned from this year, started hot money from around the globe have entered the market of rare earth ore and finished products for accumulation, while the private http://www.999magnet.com/ mining in various parts of the phenomenon of excessive digging endless. On the other hand, at home and abroad, driven by the high spread, rare earth export quota reselling the wind began to become increasingly rampant.
Corresponding to this, the price spikes of foreign birth of rare earth mining heat. It is understood that since last year, including Japan, the United States, Australia and other countries have announced the re-start the development of rare earth resources. Among them, Australia MountWeld, the United States MountainPass, Canada HoidasLake, Canada Nechalacho, Australia Dubbo, Australia Nolans six mines into production in 2015 more likely.
Speed up the process of rare earth mining in foreign countries, coupled with surging domestic rare earth price bubbles under the influence of the dual factors, also led the industry for the present earth "high bubble" sustainability challenge. The latest Goldman Sachs report predicts that, with the introduction of new mines in Western companies and Chinese companies currently dominate the market competition, may 2013, the situation of oversupply. Goldman Sachs believes that the supply shortage will reach 18,734 tons this year, the highest value, estimated demand for 141,524 tons equivalent to 13.2% in 2013 slightly larger than the demand for the market will turn. In particular, that the excess supply capacity will rise to 5860 tons in 2014, accounting for 3.2% of estimated demand.
"China's rare earth supply and demand is expected to achieve a basic balance after 2015." An analyst at Guotai Junan estimates that by 2015 the world production of rare earth oxide to 24 million tons to an annual compound growth rate of 15%. Proportion from the production perspective, the foreign exploitation of rare earth global production will rise to 40% to 50%. Rare earth in China due to foreign demand, export restrictions caused by the inside and outside of China will gradually spread down.
"Should be wary of rare-earth price bubble burst." Essence Securities, said Heng Kun, chief analyst, but he believes that the current terms of supply and demand are not likely to change. Because the foreign mining and smelting of rare earth for strict environmental restrictions, preparations are being put into operation several projects are uncertain. With the expected changes in supply and demand, prices of rare earth after the callback in Baozhang, this signal will be the first to appear in the next year. "It is noteworthy, because the current speculation speculative funds, rare earth prices have soared off the track, once expected to change, prices may fall abnormally, the industry is very bad." He said.
In just 4 months since the beginning of time, rare earth oxides and rare earth concentrates rose more than 200%. The surge in many of this earth full of speculators reaped the profits, but also for many speculators start to worry about a sudden one day the bubble burst. "RE prices are still rising, there are waiting up not to sell goods, to goods plus money can not Magnetic lifter buy." Ganzhou in Jiangxi Rare Earth to do business Pharaoh anxiously on the "Economic Information Daily," a reporter said, a little bubble big, if broken, how do?
He raised his hands in the latest offer, shown above: since the earth into the May prices continue to rise. In which May 6, lanthanum oxide 102,000 yuan / ton. Cerium oxide price is 152,000 yuan / ton, praseodymium oxide price of 580,000 yuan / ton, neodymium oxide price is 680,000 yuan / ton. Rare earth metal prices, metal price of 160,000 yuan La / t, metal praseodymium prices also rose to 715,000 yuan / ton. In his view, hot money is now going separate ways is not only the accumulation of rare earth ore, and extends to the earth's entire product chain. Both the record high price of rare earth, or "cover their goods do not sell," businesses, the entire industry, "impetuous" made him worry.
Do panic! The main force is still diving? Stuck with the stock is likely to have saved! March the stock market changes are likely to occur? Tug of war hidden behind the movement of funds! Earth is known as "industrial vitamin", have been widely used in military, electronics industries, is an important strategic mineral resources. China is the first largest producer of rare earth, in order to protect the reasonable development of rare earth resources in recent years, government has introduced a series of related policies, rare earth end to the "fire sale" of history, the price "skyrocket."
In fact, this year, the rare earth oxides and rare earth concentrates rose more than 200%. Industry data shows that in 2011 a quarter of the price surge of rare earth oxide, cerium than the beginning of the period rose 342 percent; rose 347% yttria; terbium oxide rose 124%; oxide, samarium 168% increase; oxide, praseodymium 141% increase; neodymium oxide rose 161%; Europium oxide 104% increase.
"Rare Earth is more like a concept, capital markets and the earth as long as the surge can be detached." Baotou Rare Earth told reporters. The Baotou Rare Earth, for example, according to the company released a quarterly show in the first quarter operating income of 2.116 billion yuan, an increase of 116.05 percent; attributable to shareholders of listed companies net profit of 483 million yuan, an increase of 276.96 percent; basic earnings per share 0.599 yuan, up 276.96 percent, analysts have given is "to maintain the same 150 target price," "highly recommended" and other reviews.
It is noteworthy that, in the favorable capital markets, "Rare Earth" concept at the same time, the domestic rare earth higher price bubble blowing. "Economic Information Daily" reporters learned from this year, started hot money from around the globe have entered the market of rare earth ore and finished products for accumulation, while the private http://www.999magnet.com/ mining in various parts of the phenomenon of excessive digging endless. On the other hand, at home and abroad, driven by the high spread, rare earth export quota reselling the wind began to become increasingly rampant.
Corresponding to this, the price spikes of foreign birth of rare earth mining heat. It is understood that since last year, including Japan, the United States, Australia and other countries have announced the re-start the development of rare earth resources. Among them, Australia MountWeld, the United States MountainPass, Canada HoidasLake, Canada Nechalacho, Australia Dubbo, Australia Nolans six mines into production in 2015 more likely.
Speed up the process of rare earth mining in foreign countries, coupled with surging domestic rare earth price bubbles under the influence of the dual factors, also led the industry for the present earth "high bubble" sustainability challenge. The latest Goldman Sachs report predicts that, with the introduction of new mines in Western companies and Chinese companies currently dominate the market competition, may 2013, the situation of oversupply. Goldman Sachs believes that the supply shortage will reach 18,734 tons this year, the highest value, estimated demand for 141,524 tons equivalent to 13.2% in 2013 slightly larger than the demand for the market will turn. In particular, that the excess supply capacity will rise to 5860 tons in 2014, accounting for 3.2% of estimated demand.
"China's rare earth supply and demand is expected to achieve a basic balance after 2015." An analyst at Guotai Junan estimates that by 2015 the world production of rare earth oxide to 24 million tons to an annual compound growth rate of 15%. Proportion from the production perspective, the foreign exploitation of rare earth global production will rise to 40% to 50%. Rare earth in China due to foreign demand, export restrictions caused by the inside and outside of China will gradually spread down.
"Should be wary of rare-earth price bubble burst." Essence Securities, said Heng Kun, chief analyst, but he believes that the current terms of supply and demand are not likely to change. Because the foreign mining and smelting of rare earth for strict environmental restrictions, preparations are being put into operation several projects are uncertain. With the expected changes in supply and demand, prices of rare earth after the callback in Baozhang, this signal will be the first to appear in the next year. "It is noteworthy, because the current speculation speculative funds, rare earth prices have soared off the track, once expected to change, prices may fall abnormally, the industry is very bad." He said.
2011年11月21日星期一
稀土掺杂PtRu/C催化剂的制备及其对甲醇电氧化的性能
题名:稀土掺杂PtRu/C催化剂的制备及其对甲醇电氧化的性能
作者:安筱莎
学位授予单位:广西师范大学
关键词:直接甲醇燃料电池;;甲醇电氧化;;阳极催化剂;;稀土改性;;原位FTIR光谱
摘要:
本文通过化学还原和热处理方法对商业PtRu/C催化剂进行稀土改性,制备了一系列PtRuRE/C (RE = La, Eu, Gd, Y, Sm和Er)催化剂。利用TEM、EDS、XRD和XPS技术对催化剂进行表征,并通过电化学原位FTIR光谱技术从分子水平研究了甲醇在PtRuRE/C催化剂上电催化氧化的反应过程。获得的主要原创性结果如下:(1)优Neodymium magnets化了稀土修饰PtRu/C催化剂的最佳条件。发现当热处理温度为150℃,且催化剂中的Pt:Ru:RE原子比为1:1:_(0.3)时对甲醇的电催化氧化性能最好;(2)稀土掺杂未改变PtRu/C催化剂的平均粒径,且稀土元素以金属和氧化物两种形态修饰PtRu表面,其中以氧化物形态为主。循环伏安和计时电流法测试表明,除PtRuGd_(0.3)/C外,PtRuRE_(0.3)/C催化剂对甲醇的电氧化均表现出比JM PtRu/C更高的催化活性和稳定性,其大小顺序为:PtRuEu_(0.3)/C > PtRuEr_(0.3)/C > PtRuY_(0.3)/C > PtRuSm_(0.3)/C > PtRuLa_(0.3)/C > JM PtRu/C > PtRuGd_(0.3)/C。指示除Gd外的稀土掺杂有效增强了JM PtRu/C催化剂的甲醇氧化活性和稳定性,且稀土Eu的助催化性能最高;(3)原位FTIR反射光谱研究结果表明,较低电位下甲醇在催化剂上解离吸附的吸附http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php态产物是线型吸附态CO(COL)。稀土掺杂使催化剂的Stark系数增大,其大小顺序为:PtRuEu_(0.3)/C > PtRuEr_(0.3)/C > PtRuY_(0.3)/C > JM PtRu/C,指示稀土元素的电子效应削弱了CO在催化剂表面上的吸附强度,从而提高了稀土掺杂催化剂的甲醇氧化活性和抗CO毒化的能力,其中Eu的增强效应是最大的,这与电化学的测试结果相吻合。原位时间分辨FTIR光谱结果也证实,Eu的掺杂明显提高了JM PtRu/C催化剂对甲醇的氧化反应速率。
学位年度:2010
作者:安筱莎
学位授予单位:广西师范大学
关键词:直接甲醇燃料电池;;甲醇电氧化;;阳极催化剂;;稀土改性;;原位FTIR光谱
摘要:
本文通过化学还原和热处理方法对商业PtRu/C催化剂进行稀土改性,制备了一系列PtRuRE/C (RE = La, Eu, Gd, Y, Sm和Er)催化剂。利用TEM、EDS、XRD和XPS技术对催化剂进行表征,并通过电化学原位FTIR光谱技术从分子水平研究了甲醇在PtRuRE/C催化剂上电催化氧化的反应过程。获得的主要原创性结果如下:(1)优Neodymium magnets化了稀土修饰PtRu/C催化剂的最佳条件。发现当热处理温度为150℃,且催化剂中的Pt:Ru:RE原子比为1:1:_(0.3)时对甲醇的电催化氧化性能最好;(2)稀土掺杂未改变PtRu/C催化剂的平均粒径,且稀土元素以金属和氧化物两种形态修饰PtRu表面,其中以氧化物形态为主。循环伏安和计时电流法测试表明,除PtRuGd_(0.3)/C外,PtRuRE_(0.3)/C催化剂对甲醇的电氧化均表现出比JM PtRu/C更高的催化活性和稳定性,其大小顺序为:PtRuEu_(0.3)/C > PtRuEr_(0.3)/C > PtRuY_(0.3)/C > PtRuSm_(0.3)/C > PtRuLa_(0.3)/C > JM PtRu/C > PtRuGd_(0.3)/C。指示除Gd外的稀土掺杂有效增强了JM PtRu/C催化剂的甲醇氧化活性和稳定性,且稀土Eu的助催化性能最高;(3)原位FTIR反射光谱研究结果表明,较低电位下甲醇在催化剂上解离吸附的吸附http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php态产物是线型吸附态CO(COL)。稀土掺杂使催化剂的Stark系数增大,其大小顺序为:PtRuEu_(0.3)/C > PtRuEr_(0.3)/C > PtRuY_(0.3)/C > JM PtRu/C,指示稀土元素的电子效应削弱了CO在催化剂表面上的吸附强度,从而提高了稀土掺杂催化剂的甲醇氧化活性和抗CO毒化的能力,其中Eu的增强效应是最大的,这与电化学的测试结果相吻合。原位时间分辨FTIR光谱结果也证实,Eu的掺杂明显提高了JM PtRu/C催化剂对甲醇的氧化反应速率。
学位年度:2010
稀土掺杂的钙钴氧系热电转换材料的研究
题名:稀土掺杂的钙钴氧系热电转换材料的研究
作者:李燕
学位授予单位:山东理工大学
关键词:Ca_(3-x)A_xCo_4O_9;; Ca_(3-2x)La_xSm_xCo_4O_9;;热电材料;;掺杂;;微波
摘要:
随着经济的快速发展,能源短缺和环境污染问题日益严重,开发环保新能源已成为全球能源发展趋势。热电材料通过载流子的移动来实现热能与电能的直接相互转化,是一种先进的能量转换材料,由于其在环境保护和能源利用等Neodymium magnets方面的优势,受到了科学家的高度重视。
本文采用溶胶-凝胶法合成稀土单元素掺杂的Ca3-xAxCo4O9(A=La or Sm)和复合掺杂的Ca3-2xLaxSmxCo4O9材料的前驱粉末,再通过烧结得到热电材料烧结体。研究粉末和材料烧结体制备的工艺条件以及稀土离子对Ca位的替代对材料的结构和性能的影响。用差热分析仪对预处理得到的凝胶粉末进行差热-热重分析,用扫描电子显微镜观察前驱粉末以及材料烧结体的微观形貌,用X-射线衍射仪分析材料的组成,用四探针法测量热电材料的电阻率从而得到电导率,并通过估算得出热电材料的热导率。主要研究结果如下：
1、采用溶胶-凝胶法,并分别通过常规加热法和微波加热法成功地制备了材料的前驱粉末。微波加热法与常规加热法相比可以更快地得到纯相的前驱粉末,且粉末的结晶程度更高,晶形发育更完善。将粉末在20 MPa下压片、900℃下高温烧结5小时并进行微波二次烧结,最终得到热电材料烧结体。
2、XRD测试结果表明,单元素掺杂以及复合掺杂后材料的物相都没有发生改变,没有杂相生成,稀土离子都能成功地取代Ca位,进入到Ca-Co-O体系的晶格结构中,成为单一化合物。
3、电导率的测试结果表明,热电材料的电导率随温度的升高整体呈现出增加的趋势；单元素掺杂以及复合掺杂La和Sm后,材料的电导率都高于不掺杂材料的电导率；材料的电导率随掺杂量的增加而逐渐增加,当电导率达到最大值后继续增大掺杂量,材料的电导率逐渐减小。本实验中,单元素掺杂当La的量为0.7、掺杂Sm的量为0.5、复合掺杂当La和Sm的量都为0.35(即总掺杂量为0.7)时,掺杂材料的电导率分别达到最大值。
相同掺杂量下,单元素掺杂La材料的电导率大于掺杂Sm材料的电导率,复合掺杂热电材料的电导率介于两种单元http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php素掺杂材料的电导率之间,但不是二者的平均值,在温度低时接近于单元素掺杂Sm材料的电导率,在温度高时接近于掺杂La材料的电导率。
4、热电材料的电子热导率估算结果表明,稀土掺杂后Ca3-xAxCo4O9和Ca3-2xLaxSmxCo4O9体系材料的电子热导率都没有降低,且随着温度的升高有所增加,但数值都非常小；而稀土掺杂后引起晶格结构变化,使声子散射作用加强,热导率中起主导作用的声子热导率大幅度地降低。所以综合考虑电子热导率和声子热导率的变化,掺杂材料的总体热导率是减小的。
稀土掺杂后,材料的热电参数得到了一定的改善,稀土元素La、Sm的单元素掺杂以及二者的复合掺杂都有利于优化材料的热电性能。
学位年度:2010
作者:李燕
学位授予单位:山东理工大学
关键词:Ca_(3-x)A_xCo_4O_9;; Ca_(3-2x)La_xSm_xCo_4O_9;;热电材料;;掺杂;;微波
摘要:
随着经济的快速发展,能源短缺和环境污染问题日益严重,开发环保新能源已成为全球能源发展趋势。热电材料通过载流子的移动来实现热能与电能的直接相互转化,是一种先进的能量转换材料,由于其在环境保护和能源利用等Neodymium magnets方面的优势,受到了科学家的高度重视。
本文采用溶胶-凝胶法合成稀土单元素掺杂的Ca3-xAxCo4O9(A=La or Sm)和复合掺杂的Ca3-2xLaxSmxCo4O9材料的前驱粉末,再通过烧结得到热电材料烧结体。研究粉末和材料烧结体制备的工艺条件以及稀土离子对Ca位的替代对材料的结构和性能的影响。用差热分析仪对预处理得到的凝胶粉末进行差热-热重分析,用扫描电子显微镜观察前驱粉末以及材料烧结体的微观形貌,用X-射线衍射仪分析材料的组成,用四探针法测量热电材料的电阻率从而得到电导率,并通过估算得出热电材料的热导率。主要研究结果如下：
1、采用溶胶-凝胶法,并分别通过常规加热法和微波加热法成功地制备了材料的前驱粉末。微波加热法与常规加热法相比可以更快地得到纯相的前驱粉末,且粉末的结晶程度更高,晶形发育更完善。将粉末在20 MPa下压片、900℃下高温烧结5小时并进行微波二次烧结,最终得到热电材料烧结体。
2、XRD测试结果表明,单元素掺杂以及复合掺杂后材料的物相都没有发生改变,没有杂相生成,稀土离子都能成功地取代Ca位,进入到Ca-Co-O体系的晶格结构中,成为单一化合物。
3、电导率的测试结果表明,热电材料的电导率随温度的升高整体呈现出增加的趋势；单元素掺杂以及复合掺杂La和Sm后,材料的电导率都高于不掺杂材料的电导率；材料的电导率随掺杂量的增加而逐渐增加,当电导率达到最大值后继续增大掺杂量,材料的电导率逐渐减小。本实验中,单元素掺杂当La的量为0.7、掺杂Sm的量为0.5、复合掺杂当La和Sm的量都为0.35(即总掺杂量为0.7)时,掺杂材料的电导率分别达到最大值。
相同掺杂量下,单元素掺杂La材料的电导率大于掺杂Sm材料的电导率,复合掺杂热电材料的电导率介于两种单元http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php素掺杂材料的电导率之间,但不是二者的平均值,在温度低时接近于单元素掺杂Sm材料的电导率,在温度高时接近于掺杂La材料的电导率。
4、热电材料的电子热导率估算结果表明,稀土掺杂后Ca3-xAxCo4O9和Ca3-2xLaxSmxCo4O9体系材料的电子热导率都没有降低,且随着温度的升高有所增加,但数值都非常小；而稀土掺杂后引起晶格结构变化,使声子散射作用加强,热导率中起主导作用的声子热导率大幅度地降低。所以综合考虑电子热导率和声子热导率的变化,掺杂材料的总体热导率是减小的。
稀土掺杂后,材料的热电参数得到了一定的改善,稀土元素La、Sm的单元素掺杂以及二者的复合掺杂都有利于优化材料的热电性能。
学位年度:2010
对稀土发光材料中若干重要问题的研究
题名:对稀土发光材料中若干重要问题的研究
作者:江莎
学位授予单位:重庆邮电大学
关键词:稀土离子;;发光玻璃;;能量传递;;电偶/磁偶极跃迁;;自发辐射寿命;;折射率;;f-d跃迁;;激发态吸收
摘要:
大部分稀土离子(镧系离子)拥有部分填充的4f壳层。该壳层电子之间的各种相互作用导致了离子间存在大量可参与光跃迁的能级。掺杂了稀土离子的基质所特有的一些丰富的光跃迁能级及其自身优异的性能,使得基于稀土Neodymium magnets离子的各种光学材料有着重要且广泛的应用。
熔入了稀土离子的发光玻璃既保留着普通玻璃的优点,又展现出掺杂稀土离子的优良发光特性(如长余辉发光和上转换发光等特性),成为几十年来一大类重要的研究体系。稀土发光玻璃现已广泛应用于光导通信、光纤放大器、激光技术、海洋探测、生物医疗以及如建筑、环保、装饰和工艺品等光存储材料中,成为人类日常生活和科学与工程技术等领域的必需材料。
本章绪论部分从宏观上概述了本课题研究的目的与意义,并分别介绍了相关的理论背景知识,最后列出了本论文的主要创新点。
第二章的内容为稀土发光玻璃的制备工艺及性能表征,主要基于本论文涉及的实验手段和过程来介绍了玻璃的制备流程和光谱分析知识。
第三章详细介绍了掺Ce~(3+)的磷酸锌发光玻璃的制备及光谱性质的研究分析工作。本章的内容是硕士阶段较前期开展的一些实验工作,主要是为下一步制备Ce~(3+)作为敏化剂的发光材料做铺垫。
第四章通过对制备出的玻璃样品进行目的明确的光谱测量与分析,研究了Ce~(3+)到Tb~(3+)和Ce~(3+)到Eu~(3+)的能量传递这一个发光材料中极其重要的现象。
第五章是本论文的重点研究内容之一,主要是对国际同行发表于Phys. Rev. Lett.的论文的一个关键假设进行检验。通过制备出系列硼酸铅玻璃样品,并对其发射谱和激发谱进行测量及理论分析,给出了电偶极线强http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php和玻璃组态之间的关系,根据此依赖关系,否定了前述关键假设。
第六章是本论文的另一研究重点,主要是对基于f-d跃迁的新型高能发光材料进行理论分析,给出可用于解释和预言后续实验光谱的模型。该研究工作中,从稀土离子f-d跃迁的简化模型出发,进行理论分析及计算机编程计算,给出了强5d晶体场分裂下,镧系离子4fN和4fN-15d电子组态的能级结构和组态之间电偶极跃迁线强的表达式。并以Nd~(3+)为例给出了具体应用。
第七章在以上工作基础上结合目前研究热点,对取得的进展进行了总结,对后续工作进行了展望。
学位年度:2010
作者:江莎
学位授予单位:重庆邮电大学
关键词:稀土离子;;发光玻璃;;能量传递;;电偶/磁偶极跃迁;;自发辐射寿命;;折射率;;f-d跃迁;;激发态吸收
摘要:
大部分稀土离子(镧系离子)拥有部分填充的4f壳层。该壳层电子之间的各种相互作用导致了离子间存在大量可参与光跃迁的能级。掺杂了稀土离子的基质所特有的一些丰富的光跃迁能级及其自身优异的性能,使得基于稀土Neodymium magnets离子的各种光学材料有着重要且广泛的应用。
熔入了稀土离子的发光玻璃既保留着普通玻璃的优点,又展现出掺杂稀土离子的优良发光特性(如长余辉发光和上转换发光等特性),成为几十年来一大类重要的研究体系。稀土发光玻璃现已广泛应用于光导通信、光纤放大器、激光技术、海洋探测、生物医疗以及如建筑、环保、装饰和工艺品等光存储材料中,成为人类日常生活和科学与工程技术等领域的必需材料。
本章绪论部分从宏观上概述了本课题研究的目的与意义,并分别介绍了相关的理论背景知识,最后列出了本论文的主要创新点。
第二章的内容为稀土发光玻璃的制备工艺及性能表征,主要基于本论文涉及的实验手段和过程来介绍了玻璃的制备流程和光谱分析知识。
第三章详细介绍了掺Ce~(3+)的磷酸锌发光玻璃的制备及光谱性质的研究分析工作。本章的内容是硕士阶段较前期开展的一些实验工作,主要是为下一步制备Ce~(3+)作为敏化剂的发光材料做铺垫。
第四章通过对制备出的玻璃样品进行目的明确的光谱测量与分析,研究了Ce~(3+)到Tb~(3+)和Ce~(3+)到Eu~(3+)的能量传递这一个发光材料中极其重要的现象。
第五章是本论文的重点研究内容之一,主要是对国际同行发表于Phys. Rev. Lett.的论文的一个关键假设进行检验。通过制备出系列硼酸铅玻璃样品,并对其发射谱和激发谱进行测量及理论分析,给出了电偶极线强http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php和玻璃组态之间的关系,根据此依赖关系,否定了前述关键假设。
第六章是本论文的另一研究重点,主要是对基于f-d跃迁的新型高能发光材料进行理论分析,给出可用于解释和预言后续实验光谱的模型。该研究工作中,从稀土离子f-d跃迁的简化模型出发,进行理论分析及计算机编程计算,给出了强5d晶体场分裂下,镧系离子4fN和4fN-15d电子组态的能级结构和组态之间电偶极跃迁线强的表达式。并以Nd~(3+)为例给出了具体应用。
第七章在以上工作基础上结合目前研究热点,对取得的进展进行了总结,对后续工作进行了展望。
学位年度:2010
酰胺型多足体稀土超分子配合物的研究
题名:酰胺型多足体稀土超分子配合物的研究
作者:王青
学位授予单位:兰州大学
关键词:多足体;;稀土超分子配合物;;合成;;晶体结构;;荧光性质
摘要:
在过去的几十年间,稀土配合物以其独特的荧光性质(微秒到毫秒的荧光寿命、窄的特征发射和大的Stokes位移)引起人们在设计和合成方面的强烈兴趣。其中,铕和铽的配合物在可见光区具有较强的荧光发射,使之更适合应用Neodymium magnets于时间分辨荧光免疫分析和结构探针。为了研究和探讨不同骨架结构和功能末端基的多足体对稀土配合物的组成、结构及荧光性质的影响,本论文在已有工作基础上设计并合成出八种酰胺型多足体及其稀土配合物,并用元素分析、摩尔电导、IR光谱、1H NMR谱、电子光谱及X-射线单晶结构分析等手段对配体及配合物的组成、结构和成键特征进行了表征。在紫外灯下,铕和铽的配合物能够发出其中心离子的特征荧光发射。对配合物的荧光性质研究表明：以芳香水杨酰胺为配体的功能末端基,能够保持住水杨酸共轭发色基团对稀土离子发光的敏化作用；配体的中心骨架、功能末端基、取代基的位置及抗衡阴离子等因素对配合物的荧光强度均有较大影响；配体最低激发三重态能级研究表明,硝酸盐配http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php合物中,配体LⅠ-LⅧ的最低激发三重态能级均与Tb3＋的激发态能级匹配较好。
本论文所涉及的配体如下：1,2-二[(糠胺甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅠ)1,2-二[(2'-邻胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅡ)1,2-二[(2'-间胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅢ)1,3-二[(糠胺甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅣ)1,3-二[(2'-邻胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅤ)1,3-二[(2'-间胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅥ)1,2-二(糠胺甲酰基苯氧基)乙烷(LⅦ)邻二吗啉苯氧乙酮(LⅧ)
学位年度:2010
作者:王青
学位授予单位:兰州大学
关键词:多足体;;稀土超分子配合物;;合成;;晶体结构;;荧光性质
摘要:
在过去的几十年间,稀土配合物以其独特的荧光性质(微秒到毫秒的荧光寿命、窄的特征发射和大的Stokes位移)引起人们在设计和合成方面的强烈兴趣。其中,铕和铽的配合物在可见光区具有较强的荧光发射,使之更适合应用Neodymium magnets于时间分辨荧光免疫分析和结构探针。为了研究和探讨不同骨架结构和功能末端基的多足体对稀土配合物的组成、结构及荧光性质的影响,本论文在已有工作基础上设计并合成出八种酰胺型多足体及其稀土配合物,并用元素分析、摩尔电导、IR光谱、1H NMR谱、电子光谱及X-射线单晶结构分析等手段对配体及配合物的组成、结构和成键特征进行了表征。在紫外灯下,铕和铽的配合物能够发出其中心离子的特征荧光发射。对配合物的荧光性质研究表明：以芳香水杨酰胺为配体的功能末端基,能够保持住水杨酸共轭发色基团对稀土离子发光的敏化作用；配体的中心骨架、功能末端基、取代基的位置及抗衡阴离子等因素对配合物的荧光强度均有较大影响；配体最低激发三重态能级研究表明,硝酸盐配http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php合物中,配体LⅠ-LⅧ的最低激发三重态能级均与Tb3＋的激发态能级匹配较好。
本论文所涉及的配体如下：1,2-二[(糠胺甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅠ)1,2-二[(2'-邻胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅡ)1,2-二[(2'-间胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅢ)1,3-二[(糠胺甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅣ)1,3-二[(2'-邻胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅤ)1,3-二[(2'-间胺甲基吡啶甲酰基苯氧基)-甲基]苯(LⅥ)1,2-二(糠胺甲酰基苯氧基)乙烷(LⅦ)邻二吗啉苯氧乙酮(LⅧ)
学位年度:2010
氯化镧导致原代大鼠皮层神经元损伤作用的研究
题名:氯化镧导致原代大鼠皮层神经元损伤作用的研究
作者:吴洁
学位授予单位:中国医科大学
关键词:镧;;神经元;;活性氧;;线粒体;;bcl-2;;bax;;细胞凋亡
摘要:
前言
稀土(rare earth, RE)包括17种元素,其中镧至铕为轻稀土元素,钆至钇为重稀土元素。我国是稀土资源最多的国家,近年来随着稀土在农业、畜牧业、工业、国防和高技术产业及现代生物医学上应用的日益扩展,稀土元素正在广泛进入环境,并通过食物链进入人体。因此,稀土对生态环境和人体健康的影响及其生物学效应,已Neodymium magnets成为不容忽视的卫生学问题。
已有报道表明RE具有神经毒性。稀土矿区流行病学调查显示,长期摄入RE使儿童智商和记忆力下降,从而危及矿区儿童的基本素质,可能造成深远影响。动物实验也证明RE影响学习记忆,可能涉及降低抗氧化能力；干扰脑内微量元素的代谢；影响酶活力和神经递质的释放等。
镧作为轻稀土元素的代表,化学性质比较活泼,动物实验表明镧具有神经毒性,但其作用机制尚不清楚。本研究以大鼠皮层神经元为研究对象,观察不同剂量镧处理组神经元的线粒体活性,细胞内活性氧含量,线粒体膜电位和bcl-2、baxmRNA表达的改变以及细胞凋亡的变化情况,来探讨氯化镧对神经元的凋亡及其线粒体功能的影响,为阐明稀土元素的神经毒性机制提供新的实验证据。
实验分组
LaCl3用无血清DMEM配制,终浓度分别为0.01,0.1,1.0,2.0mmol/L,对照组应用无血清DMEM。
研究方法
1、神经元免疫细胞化学法纯度鉴定
2、MTT法测定神经元线粒体活性
3、DCFH-DA荧光探针法测定细胞内ROS含量
4、Rhodamine123荧光探针法测定神经元线粒体膜电位
5、RT-PCR法测定神经元bcl-2, bax mRNA表达
6、流式细胞仪法测定细胞凋亡率
7、倒置显微镜观察神经元形态学改变
结果
1、神经元的鉴定
显微镜下可见绝大部分细胞胞浆被染成棕黄色,每张玻片选择10个视野,计数阳性细胞比例,免疫阳性细胞可达90%以上,因此可以将此原代培养细胞作为神经元的体外模型。
2、神经元线粒体活性的改变
镧暴露后细胞线粒体活性下降,各剂量组与对照组相比差异均显著(p<0.01),且呈现一定剂量—反应关系。
3、细胞内活性氧含量的改变
镧暴露后细胞内ROS水平呈升高趋势,各剂量组细胞内ROS水平均高于对照组且统计学差异显著(p<0.05)。
4、线粒体膜电位变化
镧暴露组细胞线粒体膜电位均降低,并随镧暴露浓度的增加而降低显著,与对照组比较有明显差异(p<0.05)。
5、bcl-2、bax mRNA表达改变
镧暴露组神经元bax mRNA表达增多,同时bcl-2 mRNA表达减少,0.1和1.0mmol/L组与对照组比较均存在显著差异(p<0.01)。
6、细胞凋亡流式检测
氯化镧暴露组细胞凋亡http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php率呈升高趋势,且0.1和1.0mmol/L剂量组与对照组差异显著(p<0.01)；细胞坏死率也有增加,但差异不明显,且低于凋亡率。
结论
1、氯化镧能够使神经元内ROS水平升高,神经元线粒体活性下降,线粒体跨膜电位降低,损伤线粒体功能。
2、氯化镧可使凋亡调控基因bax mRNA表达增多,而bcl-2 mRNA表达减少,并可诱导大鼠皮层神经元凋亡。
学位年度:2010
作者:吴洁
学位授予单位:中国医科大学
关键词:镧;;神经元;;活性氧;;线粒体;;bcl-2;;bax;;细胞凋亡
摘要:
前言
稀土(rare earth, RE)包括17种元素,其中镧至铕为轻稀土元素,钆至钇为重稀土元素。我国是稀土资源最多的国家,近年来随着稀土在农业、畜牧业、工业、国防和高技术产业及现代生物医学上应用的日益扩展,稀土元素正在广泛进入环境,并通过食物链进入人体。因此,稀土对生态环境和人体健康的影响及其生物学效应,已Neodymium magnets成为不容忽视的卫生学问题。
已有报道表明RE具有神经毒性。稀土矿区流行病学调查显示,长期摄入RE使儿童智商和记忆力下降,从而危及矿区儿童的基本素质,可能造成深远影响。动物实验也证明RE影响学习记忆,可能涉及降低抗氧化能力；干扰脑内微量元素的代谢；影响酶活力和神经递质的释放等。
镧作为轻稀土元素的代表,化学性质比较活泼,动物实验表明镧具有神经毒性,但其作用机制尚不清楚。本研究以大鼠皮层神经元为研究对象,观察不同剂量镧处理组神经元的线粒体活性,细胞内活性氧含量,线粒体膜电位和bcl-2、baxmRNA表达的改变以及细胞凋亡的变化情况,来探讨氯化镧对神经元的凋亡及其线粒体功能的影响,为阐明稀土元素的神经毒性机制提供新的实验证据。
实验分组
LaCl3用无血清DMEM配制,终浓度分别为0.01,0.1,1.0,2.0mmol/L,对照组应用无血清DMEM。
研究方法
1、神经元免疫细胞化学法纯度鉴定
2、MTT法测定神经元线粒体活性
3、DCFH-DA荧光探针法测定细胞内ROS含量
4、Rhodamine123荧光探针法测定神经元线粒体膜电位
5、RT-PCR法测定神经元bcl-2, bax mRNA表达
6、流式细胞仪法测定细胞凋亡率
7、倒置显微镜观察神经元形态学改变
结果
1、神经元的鉴定
显微镜下可见绝大部分细胞胞浆被染成棕黄色,每张玻片选择10个视野,计数阳性细胞比例,免疫阳性细胞可达90%以上,因此可以将此原代培养细胞作为神经元的体外模型。
2、神经元线粒体活性的改变
镧暴露后细胞线粒体活性下降,各剂量组与对照组相比差异均显著(p<0.01),且呈现一定剂量—反应关系。
3、细胞内活性氧含量的改变
镧暴露后细胞内ROS水平呈升高趋势,各剂量组细胞内ROS水平均高于对照组且统计学差异显著(p<0.05)。
4、线粒体膜电位变化
镧暴露组细胞线粒体膜电位均降低,并随镧暴露浓度的增加而降低显著,与对照组比较有明显差异(p<0.05)。
5、bcl-2、bax mRNA表达改变
镧暴露组神经元bax mRNA表达增多,同时bcl-2 mRNA表达减少,0.1和1.0mmol/L组与对照组比较均存在显著差异(p<0.01)。
6、细胞凋亡流式检测
氯化镧暴露组细胞凋亡http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php率呈升高趋势,且0.1和1.0mmol/L剂量组与对照组差异显著(p<0.01)；细胞坏死率也有增加,但差异不明显,且低于凋亡率。
结论
1、氯化镧能够使神经元内ROS水平升高,神经元线粒体活性下降,线粒体跨膜电位降低,损伤线粒体功能。
2、氯化镧可使凋亡调控基因bax mRNA表达增多,而bcl-2 mRNA表达减少,并可诱导大鼠皮层神经元凋亡。
学位年度:2010
稀土钇变质及热处理对ZL107合金组织和尺寸稳定性的影响
题名:稀土钇变质及热处理对ZL107合金组织和尺寸稳定性的影响
作者:金延竹
学位授予单位:吉林大学
关键词:ZL107合金;;稀土;;热处理;;力学性能;;尺寸稳定性
摘要:
铸造铝合金具有密度低、强度高等优点,广泛应用于汽车领域。近年来,随着现代工业的发展,对零部件的轻量化提出了越来越高的要求。ZL107合金作为一种常用的铸造铝合金,可通过变质处理和热处理获得理想的力学性能。但由于ZL107合金的尺寸稳定性很差,长期工作在一定温度下会发生尺寸变化,导致设备的精度下Neodymium magnets降甚至零件的损坏,限制了其在汽车领域的使用范围。所以在不影响ZL107合金强韧化的同时,研究如何提高其在高温下长期服役的尺寸稳定性,建立材料性能数据库具有理论意义和实用价值。
本文以ZL107为研究对象。首先,向其加入不同含量的Al-Y中间合金。研究不同稀土含量对合金组织和性能的影响,然后,对变质后的合金以及未变质的合金进行不同的热处理,研究不同热处理对合金组织和性能的影响,最后,对铸态和经过不同热处理的不同Y含量的ZL107合金进行尺寸稳定性实验,观察合金在http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php不同的热暴露温度下不同时间时的热增长,探讨稀土Y和热处理对合金尺寸稳定性的影响。
研究结果表明,稀土含量为0.1%时,通过T6热处理(495℃×8小时+190℃×5小时)的合金可以得到最为理想的力学性能。通过T7热处理(495℃×8小时+260℃×4小时)的合金可以得到最为理想的尺寸稳定性,但力学性能不佳。
学位年度:2010
作者:金延竹
学位授予单位:吉林大学
关键词:ZL107合金;;稀土;;热处理;;力学性能;;尺寸稳定性
摘要:
铸造铝合金具有密度低、强度高等优点,广泛应用于汽车领域。近年来,随着现代工业的发展,对零部件的轻量化提出了越来越高的要求。ZL107合金作为一种常用的铸造铝合金,可通过变质处理和热处理获得理想的力学性能。但由于ZL107合金的尺寸稳定性很差,长期工作在一定温度下会发生尺寸变化,导致设备的精度下Neodymium magnets降甚至零件的损坏,限制了其在汽车领域的使用范围。所以在不影响ZL107合金强韧化的同时,研究如何提高其在高温下长期服役的尺寸稳定性,建立材料性能数据库具有理论意义和实用价值。
本文以ZL107为研究对象。首先,向其加入不同含量的Al-Y中间合金。研究不同稀土含量对合金组织和性能的影响,然后,对变质后的合金以及未变质的合金进行不同的热处理,研究不同热处理对合金组织和性能的影响,最后,对铸态和经过不同热处理的不同Y含量的ZL107合金进行尺寸稳定性实验,观察合金在http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php不同的热暴露温度下不同时间时的热增长,探讨稀土Y和热处理对合金尺寸稳定性的影响。
研究结果表明,稀土含量为0.1%时,通过T6热处理(495℃×8小时+190℃×5小时)的合金可以得到最为理想的力学性能。通过T7热处理(495℃×8小时+260℃×4小时)的合金可以得到最为理想的尺寸稳定性,但力学性能不佳。
学位年度:2010
氯化镧对神经元的毒性作用及可能机制研究
题名:氯化镧对神经元的毒性作用及可能机制研究
作者:朱爽
学位授予单位:中国医科大学
关键词:神经元;;氯化镧;;钙;;细胞色素c;;caspase-3;;凋亡
摘要:
前言
我国是世界上稀土储量和产量最多的国家,稀土已在各个领域得到广泛应用,由此不可避免地通过各种途径进入动物和人体,因此研究稀土元素对动物和人体生理功能的影响及其机制,探明稀土元素的安全摄入量,已成为研究者关注的课题。
有研究表明稀土具有神经毒性,高级神经中枢对其毒性较其他器官更敏感。赣南稀土矿区的流行病学调查显示,该地区儿童认知和感知运Neodymium magnets动行为能力以及学习能力降低,提示长期摄入低剂量稀土影响大脑功能。动物实验资料表明,稀土可通过血脑屏障并在脑组织蓄积,并通过影响神经细胞代谢活力；影响神经递质释放和摄取；损伤海马区域结构促使细胞凋亡等途径影响学习记忆。
镧是轻稀土的代表,化学性质较活泼,其离子半径与Ca2+相似。研究发现,低浓度镧不影响小鼠皮层细胞的代谢活力,但3.0mmol／L镧可直接升高钙荧光比值,并加剧谷氨酸的兴奋性神经毒性损伤。本室既往研究也证实了1.0%氯化镧饮水组大鼠子鼠海马神经细胞内钙离子浓度升高,海马神经元凋亡率显著增加,学习记忆能力下降。本研究对体外培养的大脑皮层神经元进行氯化镧染毒处理,观察不同剂量镧暴露对细胞内游离钙浓度、胞浆及线粒体细胞色素c含量、caspase-3表达水平和细胞凋亡的影响,探讨氯化镧对中枢神经系统的毒性作用机制。
实验分组
根据LaCl3浓度分为四组,分别为0.01,0.1,1.0,2.0mmol／L,用无血清DMEM作为对照组,无血清DMEM配制LaCl3。
研究方法
1、神经元的鉴定NSE免疫细胞化学法
2、细胞形态学观察倒置显微镜
3、细胞存活率测定MTT法
4、细胞凋亡检测流式细胞仪法
5、细胞内游离钙离子浓度测定Fura-2/AM荧光探针法
6、胞浆和线粒体中细胞色素c含量测定化学比色法
7、caspase-3活性测定Western-Blot法
结果
1、神经元的鉴定
NSE免疫组化后,以在细胞膜和胞浆内出现棕黄色颗粒者判定为阳性,每张爬片随机选取10个视野,以其中阳性神经元的数目占总细胞的比例作为神经元纯度,经鉴定神经元的纯度为90%以上。
2、细胞存活率
氯化镧对神经元有一定的细胞毒性,各剂量组与对照组相比均有统计学差异(p<0.01),且随暴露浓度的增加,细胞存活率逐渐下降,存在一定的剂量-反应关系,且在1.Ommol/L时细胞半数受抑。
3、细胞凋亡检测
随氯化镧浓度的增大,细胞凋亡率逐渐增加,除0.01mmol/L剂量组外,氯化镧暴露组细胞凋亡率与对照组相比均显著升高(p<0.01)。
4、细胞内[Ca2+]i的变化
镧暴露组神经元细胞内[Ca2+]i显著升高,与对照组差异明显(p<0.05或0.01),并随镧暴露浓度的增大而升高,各剂量组间差异亦明显(p<0.05或0.01)。
5、线粒体和胞浆中细胞色素c含量变化
镧暴露各组神经元线粒http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php体中细胞色素c含量降低,胞浆中细胞色素c含量升高,与对照组比较差异显著(p<0.05),并且随染毒浓度的增加而呈现剂量-反应关系。
6、caspase-3蛋白表达变化
随着LaCl3浓度的增大,procaspase-3 (32kD)表达逐渐减少,说明活化的caspase-3蛋白逐渐增多,且0.1和1.0mM剂量组与对照组差异明显(p<0.05)。
结论
1、氯化镧可使体外培养的皮层神经元[Ca2+]i升高,导致细胞内钙稳态失衡。
2、氯化镧可使体外培养的皮层神经元线粒体细胞色素c含量降低,胞浆细胞色素c含量升高,procaspase-3蛋白表达减少,提示细胞色素c由线粒体释放入胞浆,并进而激活caspase-3。
3、氯化镧可使体外培养的皮层神经元存活率降低并诱发细胞凋亡。
学位年度:2010
作者:朱爽
学位授予单位:中国医科大学
关键词:神经元;;氯化镧;;钙;;细胞色素c;;caspase-3;;凋亡
摘要:
前言
我国是世界上稀土储量和产量最多的国家,稀土已在各个领域得到广泛应用,由此不可避免地通过各种途径进入动物和人体,因此研究稀土元素对动物和人体生理功能的影响及其机制,探明稀土元素的安全摄入量,已成为研究者关注的课题。
有研究表明稀土具有神经毒性,高级神经中枢对其毒性较其他器官更敏感。赣南稀土矿区的流行病学调查显示,该地区儿童认知和感知运Neodymium magnets动行为能力以及学习能力降低,提示长期摄入低剂量稀土影响大脑功能。动物实验资料表明,稀土可通过血脑屏障并在脑组织蓄积,并通过影响神经细胞代谢活力；影响神经递质释放和摄取；损伤海马区域结构促使细胞凋亡等途径影响学习记忆。
镧是轻稀土的代表,化学性质较活泼,其离子半径与Ca2+相似。研究发现,低浓度镧不影响小鼠皮层细胞的代谢活力,但3.0mmol／L镧可直接升高钙荧光比值,并加剧谷氨酸的兴奋性神经毒性损伤。本室既往研究也证实了1.0%氯化镧饮水组大鼠子鼠海马神经细胞内钙离子浓度升高,海马神经元凋亡率显著增加,学习记忆能力下降。本研究对体外培养的大脑皮层神经元进行氯化镧染毒处理,观察不同剂量镧暴露对细胞内游离钙浓度、胞浆及线粒体细胞色素c含量、caspase-3表达水平和细胞凋亡的影响,探讨氯化镧对中枢神经系统的毒性作用机制。
实验分组
根据LaCl3浓度分为四组,分别为0.01,0.1,1.0,2.0mmol／L,用无血清DMEM作为对照组,无血清DMEM配制LaCl3。
研究方法
1、神经元的鉴定NSE免疫细胞化学法
2、细胞形态学观察倒置显微镜
3、细胞存活率测定MTT法
4、细胞凋亡检测流式细胞仪法
5、细胞内游离钙离子浓度测定Fura-2/AM荧光探针法
6、胞浆和线粒体中细胞色素c含量测定化学比色法
7、caspase-3活性测定Western-Blot法
结果
1、神经元的鉴定
NSE免疫组化后,以在细胞膜和胞浆内出现棕黄色颗粒者判定为阳性,每张爬片随机选取10个视野,以其中阳性神经元的数目占总细胞的比例作为神经元纯度,经鉴定神经元的纯度为90%以上。
2、细胞存活率
氯化镧对神经元有一定的细胞毒性,各剂量组与对照组相比均有统计学差异(p<0.01),且随暴露浓度的增加,细胞存活率逐渐下降,存在一定的剂量-反应关系,且在1.Ommol/L时细胞半数受抑。
3、细胞凋亡检测
随氯化镧浓度的增大,细胞凋亡率逐渐增加,除0.01mmol/L剂量组外,氯化镧暴露组细胞凋亡率与对照组相比均显著升高(p<0.01)。
4、细胞内[Ca2+]i的变化
镧暴露组神经元细胞内[Ca2+]i显著升高,与对照组差异明显(p<0.05或0.01),并随镧暴露浓度的增大而升高,各剂量组间差异亦明显(p<0.05或0.01)。
5、线粒体和胞浆中细胞色素c含量变化
镧暴露各组神经元线粒http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php体中细胞色素c含量降低,胞浆中细胞色素c含量升高,与对照组比较差异显著(p<0.05),并且随染毒浓度的增加而呈现剂量-反应关系。
6、caspase-3蛋白表达变化
随着LaCl3浓度的增大,procaspase-3 (32kD)表达逐渐减少,说明活化的caspase-3蛋白逐渐增多,且0.1和1.0mM剂量组与对照组差异明显(p<0.05)。
结论
1、氯化镧可使体外培养的皮层神经元[Ca2+]i升高,导致细胞内钙稳态失衡。
2、氯化镧可使体外培养的皮层神经元线粒体细胞色素c含量降低,胞浆细胞色素c含量升高,procaspase-3蛋白表达减少,提示细胞色素c由线粒体释放入胞浆,并进而激活caspase-3。
3、氯化镧可使体外培养的皮层神经元存活率降低并诱发细胞凋亡。
学位年度:2010
热处理对含稀土AM50镁合金的组织及力学性能的影响
题名:热处理对含稀土AM50镁合金的组织及力学性能的影响
作者:林鹏宇
学位授予单位:吉林大学
关键词:镁合金;;力学性能;;显微组织;;稀土元素
摘要:
本文研究了稀土元素Ce、Y及固溶、淬火处理对AM50镁合金的显微组织及力学性能的影响。Ce、Y元素均为单元素添加物,其添加含量均为0,0.3,0.45,1.0 wt.%。对于每一组份的合金按找处理工艺又分为3组,即普通铸态、淬火、固溶。Y与Ce元素对组织及力学性能的影响是十分显著的,对比之下,二者又有一定的差异。AM50镁合金原始组织为α-Mg固溶体与网状β相。对于Y元素而言,当Y含量达到0.3 wt.%时,在晶界上形Neodymium Magnets成弥散分布的点状及小块状Al2Y新相。合金中晶粒明显细化,同时β相含量显著减少。同样当在合金中加入相同含量的Ce元素后,得到的效果类似。随着稀土元素含量进一步增加,稀土元素在合金组织中的影向越来越明显。当稀土元素达到最大值时,铝稀土相的密度达到最大,同时尺寸形态也有一定变化。固溶处理可以导致部分β相固溶以及再结晶。淬火处理可细化组织。由于凝固时间短β相来不及大量析出。二者对合金力学性能的作用有所不同。一般来说,Ce、Y元素对合金的力学性能有很大提高。然而,由于较大含量http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets的稀土元素的作用,合金的力学性能有所下降,主要原因是由于较大含量的稀土元素产生的铝稀土相的尺寸,分布等问题带来的裂纹扩展及Al元素的过量消耗等问题,其中Ce元素的负面作用较明显。
学位年度:2010
作者:林鹏宇
学位授予单位:吉林大学
关键词:镁合金;;力学性能;;显微组织;;稀土元素
摘要:
本文研究了稀土元素Ce、Y及固溶、淬火处理对AM50镁合金的显微组织及力学性能的影响。Ce、Y元素均为单元素添加物,其添加含量均为0,0.3,0.45,1.0 wt.%。对于每一组份的合金按找处理工艺又分为3组,即普通铸态、淬火、固溶。Y与Ce元素对组织及力学性能的影响是十分显著的,对比之下,二者又有一定的差异。AM50镁合金原始组织为α-Mg固溶体与网状β相。对于Y元素而言,当Y含量达到0.3 wt.%时,在晶界上形Neodymium Magnets成弥散分布的点状及小块状Al2Y新相。合金中晶粒明显细化,同时β相含量显著减少。同样当在合金中加入相同含量的Ce元素后,得到的效果类似。随着稀土元素含量进一步增加,稀土元素在合金组织中的影向越来越明显。当稀土元素达到最大值时,铝稀土相的密度达到最大,同时尺寸形态也有一定变化。固溶处理可以导致部分β相固溶以及再结晶。淬火处理可细化组织。由于凝固时间短β相来不及大量析出。二者对合金力学性能的作用有所不同。一般来说,Ce、Y元素对合金的力学性能有很大提高。然而,由于较大含量http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets的稀土元素的作用,合金的力学性能有所下降,主要原因是由于较大含量的稀土元素产生的铝稀土相的尺寸,分布等问题带来的裂纹扩展及Al元素的过量消耗等问题,其中Ce元素的负面作用较明显。
学位年度:2010
稀土取代BiFeO_3材料的结构与磁性
题名:稀土取代BiFeO_3材料的结构与磁性
作者:张玉洁
学位授予单位:吉林大学
关键词:多铁材料;;BiFeO_3;;稀土取代;;矫顽力;;零场降温;;带场降温
摘要:
钙钛矿结构的多铁性材料是近年来的研究热点,在对基础物理问题的探讨和新型材料的应用方面都有重要作用。BiFeO3是这类材料的典型代表,但是存在磁性能太弱的不足。为了解决这一问题,我们采用稀土取代的方法,逐步取代样品的Bi元素,制备Bi1-xRxFeO3(R=La、Pr、Sm、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy,x=0-1)系列多晶样品。Neodymium Magnets深入研究了成分改变过程中结构和磁性能的变化。
采用X射线衍射的手段结合相关软件分析样品的各项晶胞参数,确定了元素取代带来的结构变化。对磁性能的测试在不同温度和外加磁场下进行。实验结果表明,稀土元素的取代提高了样品的磁性能,稀土离子与铁离子的相http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets互作用使样品具有复杂的温度依赖关系。结合结构分析的结果讨论取代后磁性性质的变化成因。
学位年度:2010
作者:张玉洁
学位授予单位:吉林大学
关键词:多铁材料;;BiFeO_3;;稀土取代;;矫顽力;;零场降温;;带场降温
摘要:
钙钛矿结构的多铁性材料是近年来的研究热点,在对基础物理问题的探讨和新型材料的应用方面都有重要作用。BiFeO3是这类材料的典型代表,但是存在磁性能太弱的不足。为了解决这一问题,我们采用稀土取代的方法,逐步取代样品的Bi元素,制备Bi1-xRxFeO3(R=La、Pr、Sm、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy,x=0-1)系列多晶样品。Neodymium Magnets深入研究了成分改变过程中结构和磁性能的变化。
采用X射线衍射的手段结合相关软件分析样品的各项晶胞参数,确定了元素取代带来的结构变化。对磁性能的测试在不同温度和外加磁场下进行。实验结果表明,稀土元素的取代提高了样品的磁性能,稀土离子与铁离子的相http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets互作用使样品具有复杂的温度依赖关系。结合结构分析的结果讨论取代后磁性性质的变化成因。
学位年度:2010
稀土席夫碱配合物引发L-丙交酯和ε-己内酯的开环聚合特性研究
题名:稀土席夫碱配合物引发L-丙交酯和ε-己内酯的开环聚合特性研究
作者:别振英
学位授予单位:浙江大学
关键词:三(3,5-二叔丁基水杨醛缩苯乙胺)镧;;丙交酯;;ε-己内酯;;均聚;;共聚
摘要:
近几十年来,可降解性脂肪族聚酯由于其在生物医用、药学及农业领域具有广阔的应用前景,引起了科研工作者极大的兴趣。聚丙交酯(PLLA)和聚己内酯(PCL)由于在降解速度、熔融温度、药物渗透性及生物相容性等方面各自特定的优点,PLLA和PCL以及它们的共聚物被广泛地应用于手术缝合线、药物载体材料、制造骨板、组织修复材料以及其他生物医用材料。
目前,用于丙交酯(L-LA)和ε-己内酯(ε-CL)聚Neodymium Magnets合的引发剂主要是锡、铝、钙、锌、镁及铁等金属的有机化合物。近年来,稀土引发剂由于其低毒性和高效性引起了人们的广泛关注,而席夫碱制备简单,容易保存,并且其特殊的结构使其可以和稀土形成稳定的化合物。本文首次采用稀土席夫碱配合物—三(3,5-二叔丁基水杨醛缩苯乙胺)稀土配合物[Ln(OPEBS)_3]引发L-LA、ε-CL的开环聚合及L-LA和ε-CL的共聚,取得了良好的研究结果。
Ln(OPEBS)_3是L-LA开环聚合的新型有效引发剂。经比较发现,不同稀土元素的Ln(OPEBS)_3的引发活性顺序是:La＞Sm＞Y＞Dy。La(OPEBS)_3具有最高的引发活性。我们以La(OPEBS)_3为引发剂,系统地研究了溶剂、单体与引发剂的摩尔比(M/I)、单体浓度、聚合温度及时间对L-LA聚合转化率和分子量的影响。研究结果显示,L-LA的最佳聚合条件是:以甲苯为溶剂,[L-LA]=2.0mol/L,[L-LA]/[La]=200(摩尔比),80℃,5 min。聚合反应产率达到91.2%,聚合物数均分子量为1.60×10~4,分子量分布为1.53。采用高效凝胶色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)及核磁共振(~1H NMR)对PLLA结构和性能进行了详细的表征。并对Ln(OPEBS)_3引发剂引发L-LA聚合机理进行了初步研究,结果表明L-LA是以酰-氧键断裂,按“配位-插入”机理进行开环聚合。
系统地对La(OPEBS)_3为引发剂引发ε-CL开环聚合进行了研究,考察了溶剂、单体与引发剂的摩尔比(M/I)、单体浓度、聚合温度及时间对e-CL均聚的影响,经研究发现,ε-CL的最佳聚合条件是:以甲苯为溶剂,[CL]=2.0mol/L,[CL]/[La]=1000(摩尔比),40℃,40 min。在此条件下,得到的PCL产率为99.9%,数均分子量为5.84×10~4,分子量分布为1.57。用La(OPEBS)_3引发剂引发ε-CL聚合的研究结果表明,ε-CL同样是以酰-氧键断裂,按“配位-插入”机理进行开环聚合。
为了得到实用性更强的可降解http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets材料,我们尝试以La(OPEBS)_3为引发剂引发L-LA和ε-CL的共聚。初步探索了单体加料顺序、投料比、单体与引发剂的摩尔比(M/I)及聚合温度对L-LA和ε-CL共聚的影响。采用石油醚萃取纯化的聚合物经GPC和~1H NMR分析表明该共聚物为L-LA和ε-CL嵌段共聚物。
学位年度:2010
作者:别振英
学位授予单位:浙江大学
关键词:三(3,5-二叔丁基水杨醛缩苯乙胺)镧;;丙交酯;;ε-己内酯;;均聚;;共聚
摘要:
近几十年来,可降解性脂肪族聚酯由于其在生物医用、药学及农业领域具有广阔的应用前景,引起了科研工作者极大的兴趣。聚丙交酯(PLLA)和聚己内酯(PCL)由于在降解速度、熔融温度、药物渗透性及生物相容性等方面各自特定的优点,PLLA和PCL以及它们的共聚物被广泛地应用于手术缝合线、药物载体材料、制造骨板、组织修复材料以及其他生物医用材料。
目前,用于丙交酯(L-LA)和ε-己内酯(ε-CL)聚Neodymium Magnets合的引发剂主要是锡、铝、钙、锌、镁及铁等金属的有机化合物。近年来,稀土引发剂由于其低毒性和高效性引起了人们的广泛关注,而席夫碱制备简单,容易保存,并且其特殊的结构使其可以和稀土形成稳定的化合物。本文首次采用稀土席夫碱配合物—三(3,5-二叔丁基水杨醛缩苯乙胺)稀土配合物[Ln(OPEBS)_3]引发L-LA、ε-CL的开环聚合及L-LA和ε-CL的共聚,取得了良好的研究结果。
Ln(OPEBS)_3是L-LA开环聚合的新型有效引发剂。经比较发现,不同稀土元素的Ln(OPEBS)_3的引发活性顺序是:La＞Sm＞Y＞Dy。La(OPEBS)_3具有最高的引发活性。我们以La(OPEBS)_3为引发剂,系统地研究了溶剂、单体与引发剂的摩尔比(M/I)、单体浓度、聚合温度及时间对L-LA聚合转化率和分子量的影响。研究结果显示,L-LA的最佳聚合条件是:以甲苯为溶剂,[L-LA]=2.0mol/L,[L-LA]/[La]=200(摩尔比),80℃,5 min。聚合反应产率达到91.2%,聚合物数均分子量为1.60×10~4,分子量分布为1.53。采用高效凝胶色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)及核磁共振(~1H NMR)对PLLA结构和性能进行了详细的表征。并对Ln(OPEBS)_3引发剂引发L-LA聚合机理进行了初步研究,结果表明L-LA是以酰-氧键断裂,按“配位-插入”机理进行开环聚合。
系统地对La(OPEBS)_3为引发剂引发ε-CL开环聚合进行了研究,考察了溶剂、单体与引发剂的摩尔比(M/I)、单体浓度、聚合温度及时间对e-CL均聚的影响,经研究发现,ε-CL的最佳聚合条件是:以甲苯为溶剂,[CL]=2.0mol/L,[CL]/[La]=1000(摩尔比),40℃,40 min。在此条件下,得到的PCL产率为99.9%,数均分子量为5.84×10~4,分子量分布为1.57。用La(OPEBS)_3引发剂引发ε-CL聚合的研究结果表明,ε-CL同样是以酰-氧键断裂,按“配位-插入”机理进行开环聚合。
为了得到实用性更强的可降解http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets材料,我们尝试以La(OPEBS)_3为引发剂引发L-LA和ε-CL的共聚。初步探索了单体加料顺序、投料比、单体与引发剂的摩尔比(M/I)及聚合温度对L-LA和ε-CL共聚的影响。采用石油醚萃取纯化的聚合物经GPC和~1H NMR分析表明该共聚物为L-LA和ε-CL嵌段共聚物。
学位年度:2010
2011年11月13日星期日
稀土精矿湿法冶炼清洁生产技术与应用实例
题名:稀土精矿湿法冶炼清洁生产技术与应用实例
作者:包一凡
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:稀土;;清洁生产;;湿法冶炼;;达标排放;;环境效益
摘要:
论文以包头华美稀土高科有限公司为例,采用清洁生产工艺进行源头治理,对焙烧尾气采用先进的“双级冷却+双级喷淋+双级除雾”的新工艺,不仅提高了焙烧尾气的净化效率,而且可以回收浓硫酸和生产冰晶石；对高温焙烧尾气Neodymium Magnets喷淋酸性废水进行治理,硫酸稀土料液直接全捞转型生产工艺生产混合氯化稀土,采用碳钠沉淀进行碳沉,实现了从生产工艺中不引入氨氮污染物的生产,消除了废水中氨氮的污染；对深加工分离线氯化铵废水进行治理,采用蒸氨工程,不仅可以减少废水的排放量,而且可以得到副产品氯化铵；焙烧窑燃料采用煤气,实现清洁能源替代,从源头上控制污染物的产生。
清洁生产项目实施后,生产工艺及生产设备在国内居先进水平,生产过程产生的废水、废气均得到了有效治理后达标排放,工艺中对危险废物进行合理处置,不仅尽可能地减轻对环境的污染,实现了清洁生产,而且消减了全厂的排放总量。清洁生产为包头稀土工业真正作大作强,实现循环经济发展模式将打下重要的基础,从而真正实现产业进步与环境保护协调发展的目标。
学位年度:2010
题名:稀土复合纳米荧光粒子的合成及其在指纹显现中的应用
作者:辛娟
学位授予单位:北京化工大学
关键词:YVO_4:Eu;;LaPO_4:Ce,Tb;;LaPO_4:Ce;;水溶胶;;纳米荧光材料;;修饰剂;;指纹显现
摘要:
稀土纳米荧光材料是指含有稀土离子的基质粒子尺寸在1-100 nm的一类发光材料。以YVO4和LaPO4为基质的稀土复合纳米荧光材料具有发光强度高、稳定性强,显色性能好等优良的光学特性,在基础研究和技术应用领域方面备受人们关注。稀土复合纳米荧光材料用做生物标记物具有毒性低、发光强度高而稳定、斯托克斯位移大、荧光寿命长等一系列优点,可以较好的克服传统荧光分析法固有的易被光漂白与分解、灵敏度低等缺点。目前,稀土纳米荧光材料的合成方法有高温固相法、水热法、溶胶凝胶法、沉淀法等,但这些方法合成的是纳米粉体,颗粒粒度分布范围较宽,形状不规则,不能满足生物标记物对纳米粒子粒度、均匀性、生物相容性以及水溶性的要求。本论文通过直接的水相法制备了系列悬浮稳定的稀土纳米荧光粒子,研究了其制备工艺、结构和荧光性能,同步表面修饰后实现了其在指纹显现中的应用。现归纳如下：
1、以稀土硝酸盐和偏钒酸钠为原料,采用柠檬酸钠络合剂,合成了悬浮稳定性较好的YVO4:Eu溶胶,考察了初始pH值、反应时间、反应温度以及Eu／Y摩尔比对YVO4:Eu溶胶结构、晶胞参数以及荧光性能的影响。TEM、XRD和荧光光谱分析结果表明,pH=9.0,60℃热水浴反应1h合成的稀土复合纳米Y0.7VO4:Eu0.3溶胶荧光性能最好,其最大发射峰在619 nm；YVO4:Eu荧光粒子为球形颗粒,粒径为10 nm,分散均匀,Eu3+取代Y3+形成了很好的(Y,Eu)VO4固溶体,其晶胞参数随着Eu3+含量的增加逐步增大。在紫外光照射下,经不同修饰剂同步表面修饰后的YVO4:Eu溶胶可以清晰地显现出光滑客体上的指纹,颜色为红色。
2、以稀土硝酸盐为原料,通过三聚磷酸钠的水解合成了粒径较小且均匀的LaPO4:Ce,Tb溶胶,采用XRD、TEM、荧光光http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets谱等技术,研究了LaPO4:Ce,Tb纳米荧光粒子的尺寸、形貌及发光性能。结果表明,pH值在8.0-9.0,90℃热水浴反应3h合成的La0.65PO4:Ce0.25,Tb0.10溶胶荧光性能最好,量子产率达50.05%,其最大发射峰在545 nm；晶粒尺寸为8.3 nm；采用巯基乙酸(TGA)对LaPO4:Ce,Tb溶胶进行表面修饰后应用于指纹助显实验,紫外光照射下发出明亮的绿光,当摩尔比[TGA]:[La0.60PO4:Ce0.25,Tb0.15]= 3.546:1时显现的指纹纹线清晰、细节特征丰富,具有较高的鉴定价值。
3、模拟指纹物质成分,配制了模拟氨基酸和模拟油脂溶液,考查了其对不同荧光材料及修饰剂荧光的影响。研究结果表明,当纳米荧光材料带有羧基或巯基等官能团时,可与模拟指纹物质发生相互作用,从而清晰地显现出光滑客体上的指纹。
学位年度:2010
作者:包一凡
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:稀土;;清洁生产;;湿法冶炼;;达标排放;;环境效益
摘要:
论文以包头华美稀土高科有限公司为例,采用清洁生产工艺进行源头治理,对焙烧尾气采用先进的“双级冷却+双级喷淋+双级除雾”的新工艺,不仅提高了焙烧尾气的净化效率,而且可以回收浓硫酸和生产冰晶石；对高温焙烧尾气Neodymium Magnets喷淋酸性废水进行治理,硫酸稀土料液直接全捞转型生产工艺生产混合氯化稀土,采用碳钠沉淀进行碳沉,实现了从生产工艺中不引入氨氮污染物的生产,消除了废水中氨氮的污染；对深加工分离线氯化铵废水进行治理,采用蒸氨工程,不仅可以减少废水的排放量,而且可以得到副产品氯化铵；焙烧窑燃料采用煤气,实现清洁能源替代,从源头上控制污染物的产生。
清洁生产项目实施后,生产工艺及生产设备在国内居先进水平,生产过程产生的废水、废气均得到了有效治理后达标排放,工艺中对危险废物进行合理处置,不仅尽可能地减轻对环境的污染,实现了清洁生产,而且消减了全厂的排放总量。清洁生产为包头稀土工业真正作大作强,实现循环经济发展模式将打下重要的基础,从而真正实现产业进步与环境保护协调发展的目标。
学位年度:2010
题名:稀土复合纳米荧光粒子的合成及其在指纹显现中的应用
作者:辛娟
学位授予单位:北京化工大学
关键词:YVO_4:Eu;;LaPO_4:Ce,Tb;;LaPO_4:Ce;;水溶胶;;纳米荧光材料;;修饰剂;;指纹显现
摘要:
稀土纳米荧光材料是指含有稀土离子的基质粒子尺寸在1-100 nm的一类发光材料。以YVO4和LaPO4为基质的稀土复合纳米荧光材料具有发光强度高、稳定性强,显色性能好等优良的光学特性,在基础研究和技术应用领域方面备受人们关注。稀土复合纳米荧光材料用做生物标记物具有毒性低、发光强度高而稳定、斯托克斯位移大、荧光寿命长等一系列优点,可以较好的克服传统荧光分析法固有的易被光漂白与分解、灵敏度低等缺点。目前,稀土纳米荧光材料的合成方法有高温固相法、水热法、溶胶凝胶法、沉淀法等,但这些方法合成的是纳米粉体,颗粒粒度分布范围较宽,形状不规则,不能满足生物标记物对纳米粒子粒度、均匀性、生物相容性以及水溶性的要求。本论文通过直接的水相法制备了系列悬浮稳定的稀土纳米荧光粒子,研究了其制备工艺、结构和荧光性能,同步表面修饰后实现了其在指纹显现中的应用。现归纳如下：
1、以稀土硝酸盐和偏钒酸钠为原料,采用柠檬酸钠络合剂,合成了悬浮稳定性较好的YVO4:Eu溶胶,考察了初始pH值、反应时间、反应温度以及Eu／Y摩尔比对YVO4:Eu溶胶结构、晶胞参数以及荧光性能的影响。TEM、XRD和荧光光谱分析结果表明,pH=9.0,60℃热水浴反应1h合成的稀土复合纳米Y0.7VO4:Eu0.3溶胶荧光性能最好,其最大发射峰在619 nm；YVO4:Eu荧光粒子为球形颗粒,粒径为10 nm,分散均匀,Eu3+取代Y3+形成了很好的(Y,Eu)VO4固溶体,其晶胞参数随着Eu3+含量的增加逐步增大。在紫外光照射下,经不同修饰剂同步表面修饰后的YVO4:Eu溶胶可以清晰地显现出光滑客体上的指纹,颜色为红色。
2、以稀土硝酸盐为原料,通过三聚磷酸钠的水解合成了粒径较小且均匀的LaPO4:Ce,Tb溶胶,采用XRD、TEM、荧光光http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets谱等技术,研究了LaPO4:Ce,Tb纳米荧光粒子的尺寸、形貌及发光性能。结果表明,pH值在8.0-9.0,90℃热水浴反应3h合成的La0.65PO4:Ce0.25,Tb0.10溶胶荧光性能最好,量子产率达50.05%,其最大发射峰在545 nm；晶粒尺寸为8.3 nm；采用巯基乙酸(TGA)对LaPO4:Ce,Tb溶胶进行表面修饰后应用于指纹助显实验,紫外光照射下发出明亮的绿光,当摩尔比[TGA]:[La0.60PO4:Ce0.25,Tb0.15]= 3.546:1时显现的指纹纹线清晰、细节特征丰富,具有较高的鉴定价值。
3、模拟指纹物质成分,配制了模拟氨基酸和模拟油脂溶液,考查了其对不同荧光材料及修饰剂荧光的影响。研究结果表明,当纳米荧光材料带有羧基或巯基等官能团时,可与模拟指纹物质发生相互作用,从而清晰地显现出光滑客体上的指纹。
学位年度:2010
浓NaOH溶液分解包头混合稀土矿的工艺研究
题名:浓NaOH溶液分解包头混合稀土矿的工艺研究
作者:刘海蛟
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:包头混合稀土精矿;;碱法工艺;;静态实验;;动态实验;;稀土分解率
摘要:
随着科技的迅速发展,绿色、环保理念的深入人心,碱法分解包头稀土精矿工艺越来越受到人们的青睐。为克服现有碱法生产工艺中首先要进行化学选矿而使生产不连续的缺点,本文对浓碱法直接分解包头混合稀土矿工艺进行Neodymium Magnets了研究,实验采用包头混合稀土矿与70%的氢氧化钠溶液混合焙烧,反应由开始时的固-液相反应到结束时的固-固相反应,研究了反应前后相变化的工艺条件对稀土分解率的影响。
论文主要内容有以下三个方面：
1.机理探讨。
对包头稀土精矿添加NaOH进行了热分析研究,探讨该复杂体系的热分解机理。
2.静态条件下稀土矿物的焙烧分解及浸出。
研究了包头稀土矿中钙在工艺过程中对稀土分解率及回收率的影响。通过对比实验数据表明,在本工艺研究中,除钙和不除钙时稀土浸出率相差较小,说明钙的存在不是影响稀土分解率的主要因素,因此,不进行化学选矿除钙而直接进行稀土精矿的碱分解工艺是可行的。
采用一个三因素四水平的正交实验,探讨在静态条件下矿碱比、焙烧温度和焙烧时间对稀土分解率的影响。结果表明矿碱比对焙烧反应影响最大,其次为焙烧温度和焙烧时间,试验得到了最佳工艺条件：矿碱比为1：1,焙烧温度为400℃,焙烧时间为90min。稀土分解率可以达到84.80%。
静态焙烧实验中,随着焙烧温度的升高,F在焙烧矿中含量降低,400℃以后反应的固氟效果变差,氟以气体形式逸出污染空气。
3.动态条件下稀土矿物的焙烧分解及浸出。
采用矿碱比为1：1,分别在低温和中温条件下,对不同品位的稀土精矿与70%的NaOH溶液混匀后进行动态焙烧。实验结果http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets显示,动态焙烧下,50%以上品位稀土精矿的稀土分解率可达到93.84%,最高达98.44%。
在动态焙烧实验中,氟碳铈矿分解较完全,水洗后F以F形式存在于水洗液中。焙烧矿经酸溶后,98%以上的Th以Th4+存在于稀土浸出液中,即经碱分解后的渣为非放射性渣,且渣量小。
该碱分解工艺可以去除传统工艺的“酸洗除钙”工序,工艺连续,工艺过程无废气和放射性废渣,稀土、钍、氟和磷等均得到回收,达到了清洁生产和资源综合利用的目的。
学位年度:2010
作者:刘海蛟
学位授予单位:内蒙古大学
关键词:包头混合稀土精矿;;碱法工艺;;静态实验;;动态实验;;稀土分解率
摘要:
随着科技的迅速发展,绿色、环保理念的深入人心,碱法分解包头稀土精矿工艺越来越受到人们的青睐。为克服现有碱法生产工艺中首先要进行化学选矿而使生产不连续的缺点,本文对浓碱法直接分解包头混合稀土矿工艺进行Neodymium Magnets了研究,实验采用包头混合稀土矿与70%的氢氧化钠溶液混合焙烧,反应由开始时的固-液相反应到结束时的固-固相反应,研究了反应前后相变化的工艺条件对稀土分解率的影响。
论文主要内容有以下三个方面：
1.机理探讨。
对包头稀土精矿添加NaOH进行了热分析研究,探讨该复杂体系的热分解机理。
2.静态条件下稀土矿物的焙烧分解及浸出。
研究了包头稀土矿中钙在工艺过程中对稀土分解率及回收率的影响。通过对比实验数据表明,在本工艺研究中,除钙和不除钙时稀土浸出率相差较小,说明钙的存在不是影响稀土分解率的主要因素,因此,不进行化学选矿除钙而直接进行稀土精矿的碱分解工艺是可行的。
采用一个三因素四水平的正交实验,探讨在静态条件下矿碱比、焙烧温度和焙烧时间对稀土分解率的影响。结果表明矿碱比对焙烧反应影响最大,其次为焙烧温度和焙烧时间,试验得到了最佳工艺条件：矿碱比为1：1,焙烧温度为400℃,焙烧时间为90min。稀土分解率可以达到84.80%。
静态焙烧实验中,随着焙烧温度的升高,F在焙烧矿中含量降低,400℃以后反应的固氟效果变差,氟以气体形式逸出污染空气。
3.动态条件下稀土矿物的焙烧分解及浸出。
采用矿碱比为1：1,分别在低温和中温条件下,对不同品位的稀土精矿与70%的NaOH溶液混匀后进行动态焙烧。实验结果http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets显示,动态焙烧下,50%以上品位稀土精矿的稀土分解率可达到93.84%,最高达98.44%。
在动态焙烧实验中,氟碳铈矿分解较完全,水洗后F以F形式存在于水洗液中。焙烧矿经酸溶后,98%以上的Th以Th4+存在于稀土浸出液中,即经碱分解后的渣为非放射性渣,且渣量小。
该碱分解工艺可以去除传统工艺的“酸洗除钙”工序,工艺连续,工艺过程无废气和放射性废渣,稀土、钍、氟和磷等均得到回收,达到了清洁生产和资源综合利用的目的。
学位年度:2010
稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动形状记忆合金相变和磁性能的影响
题名:稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动形状记忆合金相变和磁性能的影响
作者:白丽娜
学位授予单位:河北工业大学
关键词:稀土Gd;;单变体马氏体;;细化;;形状记忆效应
摘要:本文采用真空电弧炉熔炼多晶NiMnInGd系列合金: Ni_(50)Mn_(34.5)In1_(5.5-x)Gd_x、Ni_(50)Mn_(35)In_(15.5-x)Gd_x(x=0.1,0.5,1,2),并且对熔炼后的合金进行900℃×24h的扩散退火,以900℃×2h的冰水淬火。利用差示扫描量热仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)及金相显微镜等,对实验合金的相变与磁性能进行了研究。
试验结果表明:稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动Neodymium Magnets形状记忆合金的相变温度有较明显的影响,能够较大的提高马氏体转变温度;合金的成分对马氏体转变温度也有影响,当合金中其他元素的量不变,变动In的含量,这时马氏体转变温度Ms、Mf、As、Af均随In含量的增加而降低;试验合金的电子浓度在7.88—7.97范围内由于加入稀土Gd使得合金的电子浓度升高,马氏体的相变温度随之上升。
通过分析X射线衍射图谱,试验合金在室温下的组织为为母相奥氏体和马氏体的混合物,室温下母相为L21体心立方结构。加稀土Gd的形状记忆合金的主要标志衍射峰的位置基本不变,均为(220)、(222)、(400)、(332),说明稀土Gd的添加并没有改变合金的结构,依然是奥氏体和马氏体的混合组织。但也有新的衍射峰产生,如单斜10M马氏体的标志性衍射峰(0010)、(0210)、(323)等。当Gd的加入量为0.5、1、2 at%时,X射线衍射图谱中(220)衍射峰出现明显劈裂,说明有新相生成。
通过在NiMnIn合金中加入稀土元素Gd,使合金晶粒和马氏体板条得到显著细化。加入过多的稀土Gd会使晶界处析出新相。Ni_(50)Mn_(34.5)In_(15.5-x)Gd_x系列合金以及Ni_(50)Mn_(35)In_(15.5-x)Gd_x系列合金的马氏体组织形态主要是矛头状和板条状。Ni_(50)Mn_(35)In_(15.5-x)Gd 1和Ni_(50)Mn_(34.5)In_(15.5-x)Gd1合金中有单变体马氏体出现,形成板条状马氏体组织。
稀土Gd对NiMnIn系列http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets合金的磁性能,特别是矫顽力Hc和剩余磁感应强度Mr的影响较明显,两组合金所测得的结果基本一致。Ni_(50)Mn_(35)In_(14.5-x)Gd_(0.5)和Ni_(50)Mn_(34.5)In_(15)Gd_(0.5)合金的矫顽力最高,而其他合金的矫顽力增幅不明显。Ni_(50)Mn_(35)In_(15-x)Gd_x系列合金的剩余磁感应强度Mr随着稀土Gd加入量的增加而增强。
学位年度:2010
作者:白丽娜
学位授予单位:河北工业大学
关键词:稀土Gd;;单变体马氏体;;细化;;形状记忆效应
摘要:本文采用真空电弧炉熔炼多晶NiMnInGd系列合金: Ni_(50)Mn_(34.5)In1_(5.5-x)Gd_x、Ni_(50)Mn_(35)In_(15.5-x)Gd_x(x=0.1,0.5,1,2),并且对熔炼后的合金进行900℃×24h的扩散退火,以900℃×2h的冰水淬火。利用差示扫描量热仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)及金相显微镜等,对实验合金的相变与磁性能进行了研究。
试验结果表明:稀土元素Gd对NiMnIn磁驱动Neodymium Magnets形状记忆合金的相变温度有较明显的影响,能够较大的提高马氏体转变温度;合金的成分对马氏体转变温度也有影响,当合金中其他元素的量不变,变动In的含量,这时马氏体转变温度Ms、Mf、As、Af均随In含量的增加而降低;试验合金的电子浓度在7.88—7.97范围内由于加入稀土Gd使得合金的电子浓度升高,马氏体的相变温度随之上升。
通过分析X射线衍射图谱,试验合金在室温下的组织为为母相奥氏体和马氏体的混合物,室温下母相为L21体心立方结构。加稀土Gd的形状记忆合金的主要标志衍射峰的位置基本不变,均为(220)、(222)、(400)、(332),说明稀土Gd的添加并没有改变合金的结构,依然是奥氏体和马氏体的混合组织。但也有新的衍射峰产生,如单斜10M马氏体的标志性衍射峰(0010)、(0210)、(323)等。当Gd的加入量为0.5、1、2 at%时,X射线衍射图谱中(220)衍射峰出现明显劈裂,说明有新相生成。
通过在NiMnIn合金中加入稀土元素Gd,使合金晶粒和马氏体板条得到显著细化。加入过多的稀土Gd会使晶界处析出新相。Ni_(50)Mn_(34.5)In_(15.5-x)Gd_x系列合金以及Ni_(50)Mn_(35)In_(15.5-x)Gd_x系列合金的马氏体组织形态主要是矛头状和板条状。Ni_(50)Mn_(35)In_(15.5-x)Gd 1和Ni_(50)Mn_(34.5)In_(15.5-x)Gd1合金中有单变体马氏体出现,形成板条状马氏体组织。
稀土Gd对NiMnIn系列http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets合金的磁性能,特别是矫顽力Hc和剩余磁感应强度Mr的影响较明显,两组合金所测得的结果基本一致。Ni_(50)Mn_(35)In_(14.5-x)Gd_(0.5)和Ni_(50)Mn_(34.5)In_(15)Gd_(0.5)合金的矫顽力最高,而其他合金的矫顽力增幅不明显。Ni_(50)Mn_(35)In_(15-x)Gd_x系列合金的剩余磁感应强度Mr随着稀土Gd加入量的增加而增强。
学位年度:2010
稀土对作物体内蛋白质、氨基酸及效应物影响研究
题名:稀土对作物体内蛋白质、氨基酸及效应物影响研究
作者:张士秀
学位授予单位:安徽农业大学
关键词:稀土元素;;油菜;;小麦;;可溶性蛋白质;;游离氨基酸;;稀土效应物
摘要:纵观30多年的稀土农用研究,多数是稀土剂量效应和作物生理效应研究,涉及到稀土对作物的作用机理研究较少。虽然科研工作者Neodymium Magnets已经在致力于稀土的机理研究,但系统性较差,未得到学术界广泛认可。
可溶性蛋白质和游离氨基酸是植物体内的生理活性物质,且经常作为因外界环境刺激而判断植物生理变化的参数。寻找稀土效应物是我们多年来研究的一个方向,尽管此项工作难度较大,但仍取得了一些珍贵的经验和数据。本试验以油菜、小麦为供试作物,通过水培方法并结合室内分析手段,研究稀土元素镧(La)、钕(Nd)对油菜、小麦幼苗体内可溶性蛋白质、游离氨基酸和“潜在效应物”的影响。
镧(La)、钕(Nd)分别设置为0 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、25 mg/L、50 mg/L共5个处理浓度。采用考马斯亮蓝G-250法、OPA-FMOC柱前衍生高效液相色谱法测定植物组织中的可溶性蛋白质、游离氨基酸的含量。应用HPLC分离组织提取液中“潜在效应物”,并用HPLC/TOFMS进行定性检测。
研究表明:镧、钕影响植物体内蛋白质、氨基酸的代谢活动,因而使组织液中可溶性蛋白质的含量、游离氨基酸的种类和含量有较大的变化。
从可溶性蛋白质含量的变化来看,作物不同部位变化趋势不同。镧、钕浓度在0-50mg/L时,对小麦、油菜幼苗地上部分可溶性蛋白质含量有一定的促进作用;而对小麦、油菜幼苗地下部有明显的抑制作用,并且随着稀土元素浓度的升高抑制作用越明显。这可能是由于稀土元素在植物根部和地上部的富集程度不同,导致根系镧、钕浓度高,地上部镧、钕浓度低,使根部蛋白质的合成受抑制而地上部受刺激。
从氨基酸种类来看,在稀土元素刺激下,油菜幼苗体内氨基酸种类无变化,但小麦幼苗体内氨基酸种类有明显的变化,从地上部检测出了丝氨酸和苏氨酸,这可能是由于镧、钕影响氨基酸的生物合成途径。从氨基酸含量的变化来看,镧、钕促进作物幼苗内游离氨基酸含量的增加,这可能是由于镧、钕加速了谷氨酸的合成途径,从而使植物体内氨基酸的含量增加。
从稀土元素种类来看,镧对油菜幼苗内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量的刺激作用(促进作用和抑制作用)明显大于钕,而镧对小麦体内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量的刺激作用并未明显大于钕。这表明稀土元素对植物的生理活性物质的影响,因稀土元素理化性质(如离子半径、所带电荷等)、植物种类不同而有一定的差异。
从作物种类来看,在稀土http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets元素不同浓度刺激下,油菜、小麦体内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量达到最大值的适宜浓度和变化趋势均有较大差异,这表明不同种类的作物利用稀土元素的阈值不同。
U1、U2、MY2、MG、UG可能是作物体内的稀土效应物,它们随稀土的处理浓度呈规律性变化。通过分析色谱图,可以确定U1、UG、MY2分子量分别为117.087、245.243、564.154,化学式分别为C_5H_(11)NO_2、C_(14)H_(31)NO_2、C_(22)H_(24)N_6O_(12)。结合植物生理学知识,推测它们可能是生物碱或与生物碱有关的物质。
学位年度:2010
作者:张士秀
学位授予单位:安徽农业大学
关键词:稀土元素;;油菜;;小麦;;可溶性蛋白质;;游离氨基酸;;稀土效应物
摘要:纵观30多年的稀土农用研究,多数是稀土剂量效应和作物生理效应研究,涉及到稀土对作物的作用机理研究较少。虽然科研工作者Neodymium Magnets已经在致力于稀土的机理研究,但系统性较差,未得到学术界广泛认可。
可溶性蛋白质和游离氨基酸是植物体内的生理活性物质,且经常作为因外界环境刺激而判断植物生理变化的参数。寻找稀土效应物是我们多年来研究的一个方向,尽管此项工作难度较大,但仍取得了一些珍贵的经验和数据。本试验以油菜、小麦为供试作物,通过水培方法并结合室内分析手段,研究稀土元素镧(La)、钕(Nd)对油菜、小麦幼苗体内可溶性蛋白质、游离氨基酸和“潜在效应物”的影响。
镧(La)、钕(Nd)分别设置为0 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、25 mg/L、50 mg/L共5个处理浓度。采用考马斯亮蓝G-250法、OPA-FMOC柱前衍生高效液相色谱法测定植物组织中的可溶性蛋白质、游离氨基酸的含量。应用HPLC分离组织提取液中“潜在效应物”,并用HPLC/TOFMS进行定性检测。
研究表明:镧、钕影响植物体内蛋白质、氨基酸的代谢活动,因而使组织液中可溶性蛋白质的含量、游离氨基酸的种类和含量有较大的变化。
从可溶性蛋白质含量的变化来看,作物不同部位变化趋势不同。镧、钕浓度在0-50mg/L时,对小麦、油菜幼苗地上部分可溶性蛋白质含量有一定的促进作用;而对小麦、油菜幼苗地下部有明显的抑制作用,并且随着稀土元素浓度的升高抑制作用越明显。这可能是由于稀土元素在植物根部和地上部的富集程度不同,导致根系镧、钕浓度高,地上部镧、钕浓度低,使根部蛋白质的合成受抑制而地上部受刺激。
从氨基酸种类来看,在稀土元素刺激下,油菜幼苗体内氨基酸种类无变化,但小麦幼苗体内氨基酸种类有明显的变化,从地上部检测出了丝氨酸和苏氨酸,这可能是由于镧、钕影响氨基酸的生物合成途径。从氨基酸含量的变化来看,镧、钕促进作物幼苗内游离氨基酸含量的增加,这可能是由于镧、钕加速了谷氨酸的合成途径,从而使植物体内氨基酸的含量增加。
从稀土元素种类来看,镧对油菜幼苗内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量的刺激作用(促进作用和抑制作用)明显大于钕,而镧对小麦体内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量的刺激作用并未明显大于钕。这表明稀土元素对植物的生理活性物质的影响,因稀土元素理化性质(如离子半径、所带电荷等)、植物种类不同而有一定的差异。
从作物种类来看,在稀土http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets元素不同浓度刺激下,油菜、小麦体内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量达到最大值的适宜浓度和变化趋势均有较大差异,这表明不同种类的作物利用稀土元素的阈值不同。
U1、U2、MY2、MG、UG可能是作物体内的稀土效应物,它们随稀土的处理浓度呈规律性变化。通过分析色谱图,可以确定U1、UG、MY2分子量分别为117.087、245.243、564.154,化学式分别为C_5H_(11)NO_2、C_(14)H_(31)NO_2、C_(22)H_(24)N_6O_(12)。结合植物生理学知识,推测它们可能是生物碱或与生物碱有关的物质。
学位年度:2010
稀土对Ni-P化学镀工艺及镀层性能影响的研究
题名:稀土对Ni-P化学镀工艺及镀层性能影响的研究
作者:尤莲
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:化学镀镍;;稀土元素;;沉积速率;;耐腐蚀性
摘要:
钢铁在工业中有着广泛应用,但其腐蚀损失也很大,因此,研究提高钢铁的耐腐蚀性能的方法对节约资源有着重要的意义。化学镀技术是提高钢铁耐腐蚀性能的一种重要方法。在化学镀液中添加适宜的稀土元素,增加镀液Neodymium Magnets稳定性,延长镀液使用寿命；降低施镀温度,提高化学沉积速度；提高镀层的耐蚀性。
首先,本论文采用酸性化学镀镍溶液进行化学镀,结果表明,沉积速率随温度的升高而升高到一定程度后会逐渐减小,而镀层磷含量和pH值是一直降低的。通过正交实验方法和可视化实验方法对比得出的化学镀镍工艺的最佳条件是：硫酸镍25-30g/L,次亚磷酸钠25-30g/L,乙酸钠5-10g/L,柠檬酸15-20g/L,乳酸5-10 g/L,丁二酸3 g/L,硫脲1-2mg/L,氢氧化钠适量,施镀温度84-88℃,施镀pH值4.5-5.0,施镀时间1h。采用SEM、EDS、XRD对镀层结构进行表征,得到孔隙较少、均匀的镀层,耐腐蚀性能强于无镀层的钢铁。
其次,在以上得出的最佳工艺条件的基础上,研究了在化学镀液中添加适量稀土元素镧对化学镀工艺及性能的影响。实验得到稀土元素镧的最佳添加量为15mg/L。在加有镧元素的镀液体系中,研究表明,温度达81℃时,镀速达到最大,而且在极短温度变化中,镀速上升速度很快,缩短了施镀时间。由此可见,添加稀土可以降低施镀温度,节约能源,降低成本。
然后,在加有镧元素的镀液体系中,以镀液稳定性和沉积速率为指标优化化学镀工艺条件。结果表明,镀液稳定性随pH值增大而降低,随温度升高先减弱后增强,随镍磷比增大而变化无规律,随乳酸浓度的增大而增强,随乙酸钠浓度的增大先稳定不变后减弱。采用正交实验研究了柠檬酸和乳酸的比例、缓http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets冲剂乙酸钠浓度及施镀时间对沉积速率的影响。得出最佳工艺条件是：硫酸镍25-30g/L,次亚磷酸钠25-30g/L,乙酸钠12-25g/L,柠檬酸5-10g/L,乳酸15-20 g/L,丁二酸3 g/L,氧化镧10-20 mg/L,硫脲1-2mg/L,氢氧化钠适量,施镀温度78-82℃,施镀pH值4.5-5.0,施镀时间1h。
最后,采用极化曲线法测试镀层耐腐蚀性能,得到空白试片、化学镀镍磷、添加稀土元素镧的化学镀镍磷的镀层的自腐蚀电位依次为-597mv、-443mV、-371mV；电流密度依次为9.6×10-7A·cm-2、1.4×10-7A·cm-2、0.2×10-7A·cm-2。自腐蚀电流依次降低,自腐蚀电位依次升高,说明在镀液中添加适量稀土元素镧后能获得耐腐蚀性能更好的镀层。
学位年度:2010
作者:尤莲
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:化学镀镍;;稀土元素;;沉积速率;;耐腐蚀性
摘要:
钢铁在工业中有着广泛应用,但其腐蚀损失也很大,因此,研究提高钢铁的耐腐蚀性能的方法对节约资源有着重要的意义。化学镀技术是提高钢铁耐腐蚀性能的一种重要方法。在化学镀液中添加适宜的稀土元素,增加镀液Neodymium Magnets稳定性,延长镀液使用寿命；降低施镀温度,提高化学沉积速度；提高镀层的耐蚀性。
首先,本论文采用酸性化学镀镍溶液进行化学镀,结果表明,沉积速率随温度的升高而升高到一定程度后会逐渐减小,而镀层磷含量和pH值是一直降低的。通过正交实验方法和可视化实验方法对比得出的化学镀镍工艺的最佳条件是：硫酸镍25-30g/L,次亚磷酸钠25-30g/L,乙酸钠5-10g/L,柠檬酸15-20g/L,乳酸5-10 g/L,丁二酸3 g/L,硫脲1-2mg/L,氢氧化钠适量,施镀温度84-88℃,施镀pH值4.5-5.0,施镀时间1h。采用SEM、EDS、XRD对镀层结构进行表征,得到孔隙较少、均匀的镀层,耐腐蚀性能强于无镀层的钢铁。
其次,在以上得出的最佳工艺条件的基础上,研究了在化学镀液中添加适量稀土元素镧对化学镀工艺及性能的影响。实验得到稀土元素镧的最佳添加量为15mg/L。在加有镧元素的镀液体系中,研究表明,温度达81℃时,镀速达到最大,而且在极短温度变化中,镀速上升速度很快,缩短了施镀时间。由此可见,添加稀土可以降低施镀温度,节约能源,降低成本。
然后,在加有镧元素的镀液体系中,以镀液稳定性和沉积速率为指标优化化学镀工艺条件。结果表明,镀液稳定性随pH值增大而降低,随温度升高先减弱后增强,随镍磷比增大而变化无规律,随乳酸浓度的增大而增强,随乙酸钠浓度的增大先稳定不变后减弱。采用正交实验研究了柠檬酸和乳酸的比例、缓http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets冲剂乙酸钠浓度及施镀时间对沉积速率的影响。得出最佳工艺条件是：硫酸镍25-30g/L,次亚磷酸钠25-30g/L,乙酸钠12-25g/L,柠檬酸5-10g/L,乳酸15-20 g/L,丁二酸3 g/L,氧化镧10-20 mg/L,硫脲1-2mg/L,氢氧化钠适量,施镀温度78-82℃,施镀pH值4.5-5.0,施镀时间1h。
最后,采用极化曲线法测试镀层耐腐蚀性能,得到空白试片、化学镀镍磷、添加稀土元素镧的化学镀镍磷的镀层的自腐蚀电位依次为-597mv、-443mV、-371mV；电流密度依次为9.6×10-7A·cm-2、1.4×10-7A·cm-2、0.2×10-7A·cm-2。自腐蚀电流依次降低,自腐蚀电位依次升高,说明在镀液中添加适量稀土元素镧后能获得耐腐蚀性能更好的镀层。
学位年度:2010
镧负载粉煤灰基吸附剂深度处理稀土冶炼氨氮废水
题名:镧负载粉煤灰基吸附剂深度处理稀土冶炼氨氮废水
作者:袁艳梅
学位授予单位:昆明理工大学
关键词:稀土;;氨氮废水处理;;粉煤灰(FA);;吸附;;镧(La)
摘要:
我国具有得天独厚的稀土资源优势,其中包头市的稀土资源占全国的83%。随着我国稀土产业的发展,稀土行业的污染问题也日益突出。
现有稀土冶炼工艺比较复杂。由于化学药剂的引入而产生大量废水,其中,高浓度氨氮废水是稀土工业三大废水之一。包头部分未经Neodymium Magnets处理的稀土工业废水任意排放,已经导致黄河包头段水质污染并呈逐年恶化的趋势。因此,对稀土冶炼氨氮废水的有效处理与达标排放势在必行。
本论文在文献调研和现场调查的基础上,采用“化学沉淀-吹脱”作为稀土冶炼氨氮废水预处理手段,重点开展了以吸附法作为深度处理方法的相关研究,从“以废治废”的角度选用粉煤灰为载体,通过硫酸浸渍预处理后,应用沉淀法将稀土氧化物La203负载于粉煤灰上,制备了镧负载粉煤灰基吸附剂,并研究考察了吸附剂制备条件对吸附性能的影响；同时,以静态吸附实验研究考察了吸附剂粒径、吸附剂用量、废水pH值、吸附时间以及共存阳离子对吸附性能的影响。通过吸附等温线和吸附速率曲线的测定,进行了吸附热力学和动力学的研究,并考察了吸附剂的再生性能；利用SEM、XRD和XPS表征手段对镧负载粉煤灰基吸附剂的表面形貌、晶体结构和表面化学成分进行研究,初步探讨了镧负载粉煤灰基吸附剂对废水中氨氮的吸附机理。最后,提出了针对稀土冶炼氨氮废水处理的“化学沉淀-吹脱-吸附组合工艺”,并进行了简单的技术经济分析。
研究结果表明：
(1)镧负载粉煤灰基吸附剂制备的最佳条件为镧离子浸渍浓度为0.35%、浸渍pH为11、微波辐照功率为385W、微波辐照时间为10min,各因素对氨氮去除率影响大小为：镧离子浸渍浓度>微波功率>浸渍pH值>微波辐照时间。
(2)镧负载粉煤灰基吸http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets附剂吸附氨氮的最佳条件为：吸附剂粒径为≥160目,用量为50 g·L-1，废水pH值为10,吸附时间为2h。碱性条件下,氧化镧不易溶出,且碱性条件也有利于氨氮的去除,在吸附时间为3h内,粉煤灰表面氧化镧附着稳定。
(3)对吸附剂等温吸附线进行拟合发现,镧负载粉煤灰基吸附剂对氨氮的吸附更符合Freundlich吸附等温方程,且吸附容易进行,与原粉煤灰及预处理粉煤灰相比,其吸附性能更优。吸附速率曲线的拟合表明,镧负载粉煤灰基吸附剂对氨氮的吸附量随时间的变化更符合Bangham方程,即该吸附符合一级反应动力学方程。
(4)通过对吸附剂的再生性能考察发现,再生pH值<6时,再生吸附剂的吸附容量很小,而当pH值>6时,其吸附性能较好,表明碱性再生条件有利于再生吸附剂去除氨氮。经一次再生后,吸附剂的吸附容量为8.38mg·g-1，再生6次时,吸附剂仍具有一定的吸附能力,达7次后,吸附容量已经很小。
(5)通过吸附机理的初步探讨发现,镧负载粉煤灰基吸附剂对氨氮的去除主要是通过吸附和离子交换作用实现的,其中主要包括粉煤灰晶体结构对氨氮的物理和化学吸附、铝离子的离子交换吸附、氧化镧的表面羟基化而发生的离子交换吸附以及络合反应。
根据研究报道,对现有处理工艺的优缺点进行分析比较,结合预处理工艺和深度处理工艺,设计了湿法稀土冶炼氨氮废水处理工艺：化学沉淀-吹脱-吸附组合工艺,在满足同样出水中氨氮浓度的条件下,无论从投资估算还是运行费用看,该组合工艺都具有较大的优势。
学位年度:2010
作者:袁艳梅
学位授予单位:昆明理工大学
关键词:稀土;;氨氮废水处理;;粉煤灰(FA);;吸附;;镧(La)
摘要:
我国具有得天独厚的稀土资源优势,其中包头市的稀土资源占全国的83%。随着我国稀土产业的发展,稀土行业的污染问题也日益突出。
现有稀土冶炼工艺比较复杂。由于化学药剂的引入而产生大量废水,其中,高浓度氨氮废水是稀土工业三大废水之一。包头部分未经Neodymium Magnets处理的稀土工业废水任意排放,已经导致黄河包头段水质污染并呈逐年恶化的趋势。因此,对稀土冶炼氨氮废水的有效处理与达标排放势在必行。
本论文在文献调研和现场调查的基础上,采用“化学沉淀-吹脱”作为稀土冶炼氨氮废水预处理手段,重点开展了以吸附法作为深度处理方法的相关研究,从“以废治废”的角度选用粉煤灰为载体,通过硫酸浸渍预处理后,应用沉淀法将稀土氧化物La203负载于粉煤灰上,制备了镧负载粉煤灰基吸附剂,并研究考察了吸附剂制备条件对吸附性能的影响；同时,以静态吸附实验研究考察了吸附剂粒径、吸附剂用量、废水pH值、吸附时间以及共存阳离子对吸附性能的影响。通过吸附等温线和吸附速率曲线的测定,进行了吸附热力学和动力学的研究,并考察了吸附剂的再生性能；利用SEM、XRD和XPS表征手段对镧负载粉煤灰基吸附剂的表面形貌、晶体结构和表面化学成分进行研究,初步探讨了镧负载粉煤灰基吸附剂对废水中氨氮的吸附机理。最后,提出了针对稀土冶炼氨氮废水处理的“化学沉淀-吹脱-吸附组合工艺”,并进行了简单的技术经济分析。
研究结果表明：
(1)镧负载粉煤灰基吸附剂制备的最佳条件为镧离子浸渍浓度为0.35%、浸渍pH为11、微波辐照功率为385W、微波辐照时间为10min,各因素对氨氮去除率影响大小为：镧离子浸渍浓度>微波功率>浸渍pH值>微波辐照时间。
(2)镧负载粉煤灰基吸http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets附剂吸附氨氮的最佳条件为：吸附剂粒径为≥160目,用量为50 g·L-1，废水pH值为10,吸附时间为2h。碱性条件下,氧化镧不易溶出,且碱性条件也有利于氨氮的去除,在吸附时间为3h内,粉煤灰表面氧化镧附着稳定。
(3)对吸附剂等温吸附线进行拟合发现,镧负载粉煤灰基吸附剂对氨氮的吸附更符合Freundlich吸附等温方程,且吸附容易进行,与原粉煤灰及预处理粉煤灰相比,其吸附性能更优。吸附速率曲线的拟合表明,镧负载粉煤灰基吸附剂对氨氮的吸附量随时间的变化更符合Bangham方程,即该吸附符合一级反应动力学方程。
(4)通过对吸附剂的再生性能考察发现,再生pH值<6时,再生吸附剂的吸附容量很小,而当pH值>6时,其吸附性能较好,表明碱性再生条件有利于再生吸附剂去除氨氮。经一次再生后,吸附剂的吸附容量为8.38mg·g-1，再生6次时,吸附剂仍具有一定的吸附能力,达7次后,吸附容量已经很小。
(5)通过吸附机理的初步探讨发现,镧负载粉煤灰基吸附剂对氨氮的去除主要是通过吸附和离子交换作用实现的,其中主要包括粉煤灰晶体结构对氨氮的物理和化学吸附、铝离子的离子交换吸附、氧化镧的表面羟基化而发生的离子交换吸附以及络合反应。
根据研究报道,对现有处理工艺的优缺点进行分析比较,结合预处理工艺和深度处理工艺,设计了湿法稀土冶炼氨氮废水处理工艺：化学沉淀-吹脱-吸附组合工艺,在满足同样出水中氨氮浓度的条件下,无论从投资估算还是运行费用看,该组合工艺都具有较大的优势。
学位年度:2010
稀土转化膜工艺及机理研究
题名:稀土转化膜工艺及机理研究
作者:郑帅
学位授予单位:昆明理工大学
关键词:稀土;;钝化;;锌
摘要:
金属腐蚀给日常生活、工业生产带来了严重的危害。转化膜技术在金属防护领域具有不可替代的作用。铬酸盐钝化作为一种成熟、全面的转化工艺应用广泛。但是铬酸盐对人体有毒,因环保要求被逐步废除,因此替铬钝化的研究Neodymium Magnets工作变得日益重要。稀土转化作为一种新起处理工艺,具有处理效果好、清洁环保,无毒无害等优点成为替铬钝化研究的重要方向。
本文对转化工艺的前处理参数、处理温度、处理时间、转化方式都做了详细的实验研究。采用稀土盐、氧化剂、稳定剂在镀锌表面制备稀土转化膜,加入添加剂改善转化液的稳定性,优化稀土转化膜的结构,提高膜层耐蚀性。
通过正交试验获得各添加成分对膜层性能影响的次序,其中金属添加剂对转化膜的影响最大。经过优化后,稀土铈和混合稀土都能在镀锌层表面形成转化膜,膜层为透明,泛红色、绿色,扫描电镜的结果表明膜层的结构较为细致。耐蚀性研究结果表明得到的铈盐膜层能够耐60h的中性盐雾,混合稀土转化膜层能够耐40h的中性盐雾时间。考察了将主盐换成工业纯混合稀土对转化效果的影响,结果表明混合稀土与添加各成分能够很好的适应,但是制得的膜层的耐蚀性有所降低。随后用混合稀土进行了扩大试验,得到的膜层具有很好的耐蚀性,转化液具有很好的稳定性。
通过与低铬试样、空白试样耐蚀性的对比,试样稀土转化后耐蚀性得到很大的提高,但是处理效果不如低铬钝化。结合力测试结果反映膜层与基体具有很好的结合力。对腐蚀行为研究发现膜层的结构致密度不够,膜层http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets及基体的内应力加速了腐蚀扩散,一部分腐蚀产物能够很好的抑制腐蚀。通过电化学测试进一步研究其电化学性能。
本工艺的工艺操作简单、配制方便、适于扩大,转化液及其处理效果稳定,无毒无污染是一种较理想的铬酸盐钝化替代工艺,具有广阔的应用前景。但是本文对膜层的结构研究,机理研究不够。由于实际腐蚀环境复杂,需要材料具有很好的综合性能,提高膜层综合性能成为了稀土转化膜研究的主要方向。
学位年度:2010
作者:郑帅
学位授予单位:昆明理工大学
关键词:稀土;;钝化;;锌
摘要:
金属腐蚀给日常生活、工业生产带来了严重的危害。转化膜技术在金属防护领域具有不可替代的作用。铬酸盐钝化作为一种成熟、全面的转化工艺应用广泛。但是铬酸盐对人体有毒,因环保要求被逐步废除,因此替铬钝化的研究Neodymium Magnets工作变得日益重要。稀土转化作为一种新起处理工艺,具有处理效果好、清洁环保,无毒无害等优点成为替铬钝化研究的重要方向。
本文对转化工艺的前处理参数、处理温度、处理时间、转化方式都做了详细的实验研究。采用稀土盐、氧化剂、稳定剂在镀锌表面制备稀土转化膜,加入添加剂改善转化液的稳定性,优化稀土转化膜的结构,提高膜层耐蚀性。
通过正交试验获得各添加成分对膜层性能影响的次序,其中金属添加剂对转化膜的影响最大。经过优化后,稀土铈和混合稀土都能在镀锌层表面形成转化膜,膜层为透明,泛红色、绿色,扫描电镜的结果表明膜层的结构较为细致。耐蚀性研究结果表明得到的铈盐膜层能够耐60h的中性盐雾,混合稀土转化膜层能够耐40h的中性盐雾时间。考察了将主盐换成工业纯混合稀土对转化效果的影响,结果表明混合稀土与添加各成分能够很好的适应,但是制得的膜层的耐蚀性有所降低。随后用混合稀土进行了扩大试验,得到的膜层具有很好的耐蚀性,转化液具有很好的稳定性。
通过与低铬试样、空白试样耐蚀性的对比,试样稀土转化后耐蚀性得到很大的提高,但是处理效果不如低铬钝化。结合力测试结果反映膜层与基体具有很好的结合力。对腐蚀行为研究发现膜层的结构致密度不够,膜层http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets及基体的内应力加速了腐蚀扩散,一部分腐蚀产物能够很好的抑制腐蚀。通过电化学测试进一步研究其电化学性能。
本工艺的工艺操作简单、配制方便、适于扩大,转化液及其处理效果稳定,无毒无污染是一种较理想的铬酸盐钝化替代工艺,具有广阔的应用前景。但是本文对膜层的结构研究,机理研究不够。由于实际腐蚀环境复杂,需要材料具有很好的综合性能,提高膜层综合性能成为了稀土转化膜研究的主要方向。
学位年度:2010
稀土氯铵废水处理的实验研究
题名:稀土氯铵废水处理的实验研究
作者:姚军朋
学位授予单位:内蒙古科技大学
关键词:稀土废水;;氨氮;;吹脱;;钠型沸石;;吸附
摘要:
本文是针对包头稀土氯铵废水处理与资源化进行的研究。稀土氯铵废水是在生产单一的碳酸稀土过程中产生的,包括母液和水洗液。大部分企业已经将浓度高的母液直接蒸发结晶,生产氯铵化工产品。但水洗液浓度低,水量Neodymium Magnets大,若直接蒸发结晶,能耗高,企业难以承受。本课题以包头市某稀土厂排放的氯铵废水为研究对象,采用空气吹脱和钠型沸石吸附相结合的方法对水洗废水的氨氮进行了去除。
本课题主要分为吹脱实验和钠型沸石吸附实验两大部分。吹脱实验包括单因素和正交两个实验部分。单因素实验确定了影响吹脱效率的四个主要因素—温度、pH值、气液比和吹脱时间的最佳参数值。通过正交实验得出:影响稀土氨氮废水吹脱效率的因素主次顺序为:pH值>温度>吹脱时间>气液比,在pH=11.0、吹脱温度=40℃、吹脱时间=3.5h、气液比=5000的实验条件下,采用吹脱工艺,稀土氯铵废水氨氮含量可由10025.70mg/L降低到230.59mg/L,去除率可达97.70%,吹脱出的氨气可用硫酸吸收,制成硫酸铵回收利用。
钠型沸石吸附实验包括三个部分:钠型沸石的制备、吸附实验、吸附剂的再生。通过单因素实验,确定了影响钠型沸石吸附的三个主要参数,即pH值、沸石投加量和吸附时间的最佳参数值。通过正交实验得出:影响钠型http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets沸石吸附氨氮效率的因素主次顺序为:投加量>吸附时间>pH值,在pH值=7.0、投加量=20.0g、吸附时间为3h的实验条件下,经过吸附,废水的氨氮含量可由原来的230.59mg/L下降到24.15mg/L,去除率可达89.53%。废水氨氮可达标排放。沸石再生实验表明,沸石再生的最佳焙烧温度为450℃,焙烧时间为1.5h,随着再生次数的增加,氨氮去除率逐渐下降。
吹脱和钠型沸石吸附相结合处理稀土氯铵废水的实验研究,为稀土废水的治理提供了可靠的参考。
学位年度:2010
作者:姚军朋
学位授予单位:内蒙古科技大学
关键词:稀土废水;;氨氮;;吹脱;;钠型沸石;;吸附
摘要:
本文是针对包头稀土氯铵废水处理与资源化进行的研究。稀土氯铵废水是在生产单一的碳酸稀土过程中产生的,包括母液和水洗液。大部分企业已经将浓度高的母液直接蒸发结晶,生产氯铵化工产品。但水洗液浓度低,水量Neodymium Magnets大,若直接蒸发结晶,能耗高,企业难以承受。本课题以包头市某稀土厂排放的氯铵废水为研究对象,采用空气吹脱和钠型沸石吸附相结合的方法对水洗废水的氨氮进行了去除。
本课题主要分为吹脱实验和钠型沸石吸附实验两大部分。吹脱实验包括单因素和正交两个实验部分。单因素实验确定了影响吹脱效率的四个主要因素—温度、pH值、气液比和吹脱时间的最佳参数值。通过正交实验得出:影响稀土氨氮废水吹脱效率的因素主次顺序为:pH值>温度>吹脱时间>气液比,在pH=11.0、吹脱温度=40℃、吹脱时间=3.5h、气液比=5000的实验条件下,采用吹脱工艺,稀土氯铵废水氨氮含量可由10025.70mg/L降低到230.59mg/L,去除率可达97.70%,吹脱出的氨气可用硫酸吸收,制成硫酸铵回收利用。
钠型沸石吸附实验包括三个部分:钠型沸石的制备、吸附实验、吸附剂的再生。通过单因素实验,确定了影响钠型沸石吸附的三个主要参数,即pH值、沸石投加量和吸附时间的最佳参数值。通过正交实验得出:影响钠型http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets沸石吸附氨氮效率的因素主次顺序为:投加量>吸附时间>pH值,在pH值=7.0、投加量=20.0g、吸附时间为3h的实验条件下,经过吸附,废水的氨氮含量可由原来的230.59mg/L下降到24.15mg/L,去除率可达89.53%。废水氨氮可达标排放。沸石再生实验表明,沸石再生的最佳焙烧温度为450℃,焙烧时间为1.5h,随着再生次数的增加,氨氮去除率逐渐下降。
吹脱和钠型沸石吸附相结合处理稀土氯铵废水的实验研究,为稀土废水的治理提供了可靠的参考。
学位年度:2010
稀土元素对双壳类金属硫蛋白的诱导效应研究
题名:稀土元素对双壳类金属硫蛋白的诱导效应研究
作者:付海防
学位授予单位:中国海洋大学
关键词:稀土离子;;金属硫蛋白(MTs);;诱导;;菲律宾蛤仔
摘要:
金属硫蛋白(Metallothioneins,MTs)是一类低分子量、富含巯基、半胱氨酸、可被金属诱导的特异蛋白质。大量研究表明,重金属对水生生物有较强的MT诱导效应,且这种诱导水平与环境中的金属浓度有直接相关性。目前,以生物体内Neodymium Magnets MT含量变化为指标,国内外多选用紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)、蛤仔(Ruditapes decussatus)等双壳类动物作为监测重金属污染的生物标志物。我国是全球稀土资源最丰富以及稀土消费最大的国家,稀土在农业、畜牧业、工业及现代生物医学上应用的日益扩展,使越来越多的稀土元素进入环境,并经地表径流或者空气干湿沉降传输到海洋,对近岸海水中的稀土元素分布造成影响。据文献报道,稀土离子在高浓度时会呈重金属离子的特性。稀土离子能否诱导海洋生物的MT合成,将影响到MT对海水重金属的指示作用。关于稀土离子能否产生类似于重金属离子对MT的诱导效应,目前在生态毒理学研究领域上尚存在一定争议,而且,针对稀土元素能否诱导海洋双壳类动物体内产生MT的研究目前尚未见报道。
本研究以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为试验动物,采用含镧(Ⅲ)离子(La3+)、铈(Ⅲ)离子(Ce3+)和钕(Ⅲ)离子(Nd3+)的人工海水对其进行暴露培养,测定得到蛤仔鳃部和内脏中MT含量随暴露浓度和时间的变化,分析稀土元素诱导海洋双壳类动物MT形成的可能性,同时,测定不同温度、盐度、pH条件下稀土元素诱导MT的能力,明确稀土元素什么情况下对MT的诱导能力最大,然后在上述研究的基础上选取有显著诱导效果的组织,对MT分离和提纯后进行紫外光谱扫描和SDS-PAGE电泳,初步探讨稀土诱导MT和重金属诱导MT在性质上的差异。最后,测定了离体条件下稀土元素与重金属诱导MT的结合程度,以期为分析稀土诱导MT的机制提供依据。所得到的主要结论如下：
(1)海水中一定浓度的La3+和Nd3+能够诱导蛤仔MT的合成,而且这种诱导具有一定的限度。在本研究设置的浓度范围内,1×10-1～1×102μg/L的La3+对鳃部MT的诱导作用较大,1×10-1～1×104μg/L的La3+对内脏MT均有较好诱导,并基本保持恒定,1×102μg/L的La3+对蛤仔暴露培养5d,蛤仔鳃部和内脏MT含量均达到最高水平；1×10-1～10μg/L的Nd3+能明显促进蛤仔鳃和内脏MT的诱导,1μg/L的Nd3+对蛤仔暴露培养7d,蛤仔内脏MT含量达到最高水平；整个暴露期间,Ce3+各处理组都未显示对MT的诱导,并且大部分浓度处理组都出现了MT含量的下降。值得注意的是,我国某些海http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets域的海水La3+和Nd3+浓度已达到可诱导双壳类MT合成的水平。
(2)暴露温度、盐度、pH值等非生物因素能够影响La3+和Nd3+对蛤仔MT的诱导。上述研究最佳处理条件下(1×102μg/L的La3+暴露培养5d,1μg/L的Nd3+暴露培养7d),对MT诱导效果最大的暴露条件为：温度10℃,盐度20(La3+)或25(Nd3+),pH值8.5。
(3)对La3+和Nd3+诱导蛤仔MT的定性结果表明,La3+和Nd3+诱导的蛤仔MT类似物与重金属诱导产生的MT在光谱特征上不同：La3+诱导的蛤仔内脏MT类似物在258nm处有特征吸收峰,经SDS-PAGE电泳显示主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子量为13.1kD和18.3kD；与La3+诱导MT类似物相似,Nd3+诱导的蛤仔内脏MT类似物也在258nm处有特征吸收峰,主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子量为13.0kD和18.1kD。而重金属诱导MT的特征吸收峰为：Zn-MT 220nm,Cd-MT 250nm,Cu-MT 275nm。稀土离子对MT的诱导作用会影响到MT指示海水重金属污染的准确性,这种光谱特征上的差异将为如何消除稀土元素的干扰提供一定的依据。
(4)离体条件下,La3+和Nd3+能够少量置换Cd-MT中的Cd,但是这种结合并未使Cd-MT的结构发生明显变化。
综上所述,海水中一定浓度的稀土元素能够诱导海洋双壳类MT的合成,这种诱导将会影响到MT对重金属的指示作用,利用其性质上与重金属诱导MT存在的差异,可以为消除这种干扰提供依据。
学位年度:2010
作者:付海防
学位授予单位:中国海洋大学
关键词:稀土离子;;金属硫蛋白(MTs);;诱导;;菲律宾蛤仔
摘要:
金属硫蛋白(Metallothioneins,MTs)是一类低分子量、富含巯基、半胱氨酸、可被金属诱导的特异蛋白质。大量研究表明,重金属对水生生物有较强的MT诱导效应,且这种诱导水平与环境中的金属浓度有直接相关性。目前,以生物体内Neodymium Magnets MT含量变化为指标,国内外多选用紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)、蛤仔(Ruditapes decussatus)等双壳类动物作为监测重金属污染的生物标志物。我国是全球稀土资源最丰富以及稀土消费最大的国家,稀土在农业、畜牧业、工业及现代生物医学上应用的日益扩展,使越来越多的稀土元素进入环境,并经地表径流或者空气干湿沉降传输到海洋,对近岸海水中的稀土元素分布造成影响。据文献报道,稀土离子在高浓度时会呈重金属离子的特性。稀土离子能否诱导海洋生物的MT合成,将影响到MT对海水重金属的指示作用。关于稀土离子能否产生类似于重金属离子对MT的诱导效应,目前在生态毒理学研究领域上尚存在一定争议,而且,针对稀土元素能否诱导海洋双壳类动物体内产生MT的研究目前尚未见报道。
本研究以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为试验动物,采用含镧(Ⅲ)离子(La3+)、铈(Ⅲ)离子(Ce3+)和钕(Ⅲ)离子(Nd3+)的人工海水对其进行暴露培养,测定得到蛤仔鳃部和内脏中MT含量随暴露浓度和时间的变化,分析稀土元素诱导海洋双壳类动物MT形成的可能性,同时,测定不同温度、盐度、pH条件下稀土元素诱导MT的能力,明确稀土元素什么情况下对MT的诱导能力最大,然后在上述研究的基础上选取有显著诱导效果的组织,对MT分离和提纯后进行紫外光谱扫描和SDS-PAGE电泳,初步探讨稀土诱导MT和重金属诱导MT在性质上的差异。最后,测定了离体条件下稀土元素与重金属诱导MT的结合程度,以期为分析稀土诱导MT的机制提供依据。所得到的主要结论如下：
(1)海水中一定浓度的La3+和Nd3+能够诱导蛤仔MT的合成,而且这种诱导具有一定的限度。在本研究设置的浓度范围内,1×10-1～1×102μg/L的La3+对鳃部MT的诱导作用较大,1×10-1～1×104μg/L的La3+对内脏MT均有较好诱导,并基本保持恒定,1×102μg/L的La3+对蛤仔暴露培养5d,蛤仔鳃部和内脏MT含量均达到最高水平；1×10-1～10μg/L的Nd3+能明显促进蛤仔鳃和内脏MT的诱导,1μg/L的Nd3+对蛤仔暴露培养7d,蛤仔内脏MT含量达到最高水平；整个暴露期间,Ce3+各处理组都未显示对MT的诱导,并且大部分浓度处理组都出现了MT含量的下降。值得注意的是,我国某些海http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets域的海水La3+和Nd3+浓度已达到可诱导双壳类MT合成的水平。
(2)暴露温度、盐度、pH值等非生物因素能够影响La3+和Nd3+对蛤仔MT的诱导。上述研究最佳处理条件下(1×102μg/L的La3+暴露培养5d,1μg/L的Nd3+暴露培养7d),对MT诱导效果最大的暴露条件为：温度10℃,盐度20(La3+)或25(Nd3+),pH值8.5。
(3)对La3+和Nd3+诱导蛤仔MT的定性结果表明,La3+和Nd3+诱导的蛤仔MT类似物与重金属诱导产生的MT在光谱特征上不同：La3+诱导的蛤仔内脏MT类似物在258nm处有特征吸收峰,经SDS-PAGE电泳显示主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子量为13.1kD和18.3kD；与La3+诱导MT类似物相似,Nd3+诱导的蛤仔内脏MT类似物也在258nm处有特征吸收峰,主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子量为13.0kD和18.1kD。而重金属诱导MT的特征吸收峰为：Zn-MT 220nm,Cd-MT 250nm,Cu-MT 275nm。稀土离子对MT的诱导作用会影响到MT指示海水重金属污染的准确性,这种光谱特征上的差异将为如何消除稀土元素的干扰提供一定的依据。
(4)离体条件下,La3+和Nd3+能够少量置换Cd-MT中的Cd,但是这种结合并未使Cd-MT的结构发生明显变化。
综上所述,海水中一定浓度的稀土元素能够诱导海洋双壳类MT的合成,这种诱导将会影响到MT对重金属的指示作用,利用其性质上与重金属诱导MT存在的差异,可以为消除这种干扰提供依据。
学位年度:2010
稀土掺杂ZAO系陶瓷红外发射率及光致发光性能
题名:稀土掺杂ZAO系陶瓷红外发射率及光致发光性能
作者:孔志强
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:稀土;;ZAO陶瓷;;发射率;;光致发光;;介电性能
摘要:
本文系统地研究了镧系稀土掺杂ZAO系块体陶瓷及薄膜(简称ZAOR陶瓷)在8～14μm波段的红外发射率和光致发光性能,开发了稀土掺杂CaO:ZAO块体陶瓷(简称ZCAO),研究了ZCAO陶瓷的介电、红外发射率及发光性能。采用高Neodymium Magnets温烧结法制备了轻稀土(Y3+、Ce4+、Pr2+/Pr3+和Nd3+)和重稀土(Sm~(3+)、Eu~(3+)、Gd~(3+)、Tb~(4+)/Tb~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)和Er~(3+))掺杂ZAO块体陶瓷,稀土含量≤0.92at%的ZAOR陶瓷的发射率在0.927～0.958之间,Ce4+、Sm~(3+)和Er~(3+)降低了ZAO陶瓷的发射率,其它稀土均提高了ZAO陶瓷的发射率,轻稀土掺杂的ZAOR陶瓷的发射率比重稀土大。在紫外线激发下,所有稀土离子均能增强ZAO陶瓷的绿光和黄光发射,与ZnO基质存在能量传递,观察到稀土离子因交叉弛豫过程引起的荧光浓度猝灭现象。Ce4+和Er~(3+)对ZAO陶瓷在可见光范围的发光峰有特殊地增强作用,并观察到Er~(3+)绿光发射带有能级劈裂现象。
采用射频磁控溅射技术分别在铝合金(2024)和石英玻璃表面制备稀土Dy~(3+)、Ho~(3+)和Er~(3+)掺杂ZAO薄膜。讨论了溅射功率、薄膜厚度以及稀土掺杂量对石英玻璃基ZAOEr薄膜结构和8～14μm波段红外发射率的影响。ZAOR薄膜的发射率在0.810～0.856之间,热处理降低了石英玻璃基薄膜的发射率,ZAOEr薄膜退火后获得的最小发射率为0.765。Al合金基ZAOEr薄膜的发射率随着薄膜厚度的增加而增大,发射率为0.169～0.578。ZAOR薄膜的发光强度比块体陶瓷弱,发光机制也略有不同http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets 。稀土Nd、Ho、Dy和Sm掺杂的ZCAO陶瓷具有较低的介电常数,较高的介质损耗,稀土掺杂增强了ZCAO陶瓷的蓝光、绿光和黄光发射。烧结温度的升高和保温时间的增加提高了Nd-Ho共掺ZCAO陶瓷的介电常数,降低了其介质损耗。稀土掺杂的ZCAO陶瓷中出现了CaO和CaAl_2O_4新相,CaCO_3并未完全分解。在1250℃下保温2小时,Nd-Ho和Dy-Sm掺杂的ZCAO陶瓷的最大介电常数εr分别为9.52和8.5。稀土掺杂的ZCAO陶瓷的红外发射率为0.955～0.980。
学位年度:2010
作者:孔志强
学位授予单位:南京航空航天大学
关键词:稀土;;ZAO陶瓷;;发射率;;光致发光;;介电性能
摘要:
本文系统地研究了镧系稀土掺杂ZAO系块体陶瓷及薄膜(简称ZAOR陶瓷)在8～14μm波段的红外发射率和光致发光性能,开发了稀土掺杂CaO:ZAO块体陶瓷(简称ZCAO),研究了ZCAO陶瓷的介电、红外发射率及发光性能。采用高Neodymium Magnets温烧结法制备了轻稀土(Y3+、Ce4+、Pr2+/Pr3+和Nd3+)和重稀土(Sm~(3+)、Eu~(3+)、Gd~(3+)、Tb~(4+)/Tb~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)和Er~(3+))掺杂ZAO块体陶瓷,稀土含量≤0.92at%的ZAOR陶瓷的发射率在0.927～0.958之间,Ce4+、Sm~(3+)和Er~(3+)降低了ZAO陶瓷的发射率,其它稀土均提高了ZAO陶瓷的发射率,轻稀土掺杂的ZAOR陶瓷的发射率比重稀土大。在紫外线激发下,所有稀土离子均能增强ZAO陶瓷的绿光和黄光发射,与ZnO基质存在能量传递,观察到稀土离子因交叉弛豫过程引起的荧光浓度猝灭现象。Ce4+和Er~(3+)对ZAO陶瓷在可见光范围的发光峰有特殊地增强作用,并观察到Er~(3+)绿光发射带有能级劈裂现象。
采用射频磁控溅射技术分别在铝合金(2024)和石英玻璃表面制备稀土Dy~(3+)、Ho~(3+)和Er~(3+)掺杂ZAO薄膜。讨论了溅射功率、薄膜厚度以及稀土掺杂量对石英玻璃基ZAOEr薄膜结构和8～14μm波段红外发射率的影响。ZAOR薄膜的发射率在0.810～0.856之间,热处理降低了石英玻璃基薄膜的发射率,ZAOEr薄膜退火后获得的最小发射率为0.765。Al合金基ZAOEr薄膜的发射率随着薄膜厚度的增加而增大,发射率为0.169～0.578。ZAOR薄膜的发光强度比块体陶瓷弱,发光机制也略有不同http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets 。稀土Nd、Ho、Dy和Sm掺杂的ZCAO陶瓷具有较低的介电常数,较高的介质损耗,稀土掺杂增强了ZCAO陶瓷的蓝光、绿光和黄光发射。烧结温度的升高和保温时间的增加提高了Nd-Ho共掺ZCAO陶瓷的介电常数,降低了其介质损耗。稀土掺杂的ZCAO陶瓷中出现了CaO和CaAl_2O_4新相,CaCO_3并未完全分解。在1250℃下保温2小时,Nd-Ho和Dy-Sm掺杂的ZCAO陶瓷的最大介电常数εr分别为9.52和8.5。稀土掺杂的ZCAO陶瓷的红外发射率为0.955～0.980。
学位年度:2010
2011年11月10日星期四
直驱式风力发电变流系统拓扑及控制策略研究
题名:直驱式风力发电变流系统拓扑及控制策略研究
作者:李杰
学位授予单位:上海大学
关键词:直驱式风力发电系统;;永磁同步发电机;;变速恒频;;直接电流控制;;Z源逆变器;;磁能恢复开关
摘要:
随着全球能源危机与环保问题的日益突出,以风能、太阳能等可再生能源为代表的新能源开发利用越来越受到人们的重视。由于全球风能资源丰富加上风力发电成本较低,因此风力发电已成为二十一世纪最具大规模开Neodymium Magnets发利用的新能源之一。与传统风力发电系统相比,直驱式风力发电系统由于采用了多极低速永磁同步发电机从而取消了增速齿轮箱,降低了维护费用,提高了可靠性,而且利用变速恒频发电方式能大大提高风能利用率,所以更加适合于目前对风力发电系统高效率、大容量、高可靠性的要求。因此,直驱式风力发电系统正逐渐得到人们的青睐,各国学者争相研究。本文对几种直驱式风力发电系统变流器的拓扑及其控制策略进行了深入研究,建立起一套仿真与实验平台,进行了相应的仿真和实验验证。
文章首先对国内外风力发电系统及变速恒频风力发电技术的研究现状和发展趋势做了全面综述。分析了风力机的基本特性和最大风能捕获的基本思路,提出了在实验室条件下利用变频器驱动的异步机来定性模拟风力机的方法,为相关实验研究提供了基础。对直驱式风力发电系统所用的全功率网侧三相PWM逆变器的控制策略进行了深入细致研究,阐述了幅相控制的基本原理,并针对逆变器启动时刻并网冲击电流大和动态响应较慢的不足,提出了开启电压预测控制和电流前馈控制两种方法,实验证明提出的方法能有效抑制并网瞬间的电流冲击,实现柔性并网。详细地阐述了一种固定开关频率的直接电流控制策略,推导了网侧电压型PWM变换器在同步旋转坐标系下的数学模型,对SAPWM调制波做了傅立叶分析,在此基础上提出了一种零轴谐波注入法以提高直流母线电压利用率,进行了仿真和实验验证。阐述了基于虚拟电网磁链的网侧PWM变换器无电压传感器控制策略,提出了一种虚拟电网磁链观测稳态误差补偿方法。根据机侧整流装置的不同,分别对发电机输出接无源整流装置和接有源整流装置两类拓扑结构进行研究,对于前者,首先分析了其工作特性,然后分别研究了基于boost升压电路和基于Z源逆变器的直驱式风力发电系统拓扑及其控制方法、最大功率点跟踪策略等,并给出了仿真和实验结果。对于后者,在详细分析了永磁http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets同步机数学模型的基础上设计了转子磁链定向矢量控制系统和使发电机效率尽量优化的最大功率点跟踪策略,并进行了仿真和实验。最后,针对发电机采用无源整流结构时由于整流桥特性及交流电抗引起的发电机电流谐波大、功率因数低、效率低等缺点,研究了一种基于磁能恢复开关的发电机交流电抗补偿方法,仿真结果证明该补偿方法效果良好。
学位年度:2009
作者:李杰
学位授予单位:上海大学
关键词:直驱式风力发电系统;;永磁同步发电机;;变速恒频;;直接电流控制;;Z源逆变器;;磁能恢复开关
摘要:
随着全球能源危机与环保问题的日益突出,以风能、太阳能等可再生能源为代表的新能源开发利用越来越受到人们的重视。由于全球风能资源丰富加上风力发电成本较低,因此风力发电已成为二十一世纪最具大规模开Neodymium Magnets发利用的新能源之一。与传统风力发电系统相比,直驱式风力发电系统由于采用了多极低速永磁同步发电机从而取消了增速齿轮箱,降低了维护费用,提高了可靠性,而且利用变速恒频发电方式能大大提高风能利用率,所以更加适合于目前对风力发电系统高效率、大容量、高可靠性的要求。因此,直驱式风力发电系统正逐渐得到人们的青睐,各国学者争相研究。本文对几种直驱式风力发电系统变流器的拓扑及其控制策略进行了深入研究,建立起一套仿真与实验平台,进行了相应的仿真和实验验证。
文章首先对国内外风力发电系统及变速恒频风力发电技术的研究现状和发展趋势做了全面综述。分析了风力机的基本特性和最大风能捕获的基本思路,提出了在实验室条件下利用变频器驱动的异步机来定性模拟风力机的方法,为相关实验研究提供了基础。对直驱式风力发电系统所用的全功率网侧三相PWM逆变器的控制策略进行了深入细致研究,阐述了幅相控制的基本原理,并针对逆变器启动时刻并网冲击电流大和动态响应较慢的不足,提出了开启电压预测控制和电流前馈控制两种方法,实验证明提出的方法能有效抑制并网瞬间的电流冲击,实现柔性并网。详细地阐述了一种固定开关频率的直接电流控制策略,推导了网侧电压型PWM变换器在同步旋转坐标系下的数学模型,对SAPWM调制波做了傅立叶分析,在此基础上提出了一种零轴谐波注入法以提高直流母线电压利用率,进行了仿真和实验验证。阐述了基于虚拟电网磁链的网侧PWM变换器无电压传感器控制策略,提出了一种虚拟电网磁链观测稳态误差补偿方法。根据机侧整流装置的不同,分别对发电机输出接无源整流装置和接有源整流装置两类拓扑结构进行研究,对于前者,首先分析了其工作特性,然后分别研究了基于boost升压电路和基于Z源逆变器的直驱式风力发电系统拓扑及其控制方法、最大功率点跟踪策略等,并给出了仿真和实验结果。对于后者,在详细分析了永磁http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets同步机数学模型的基础上设计了转子磁链定向矢量控制系统和使发电机效率尽量优化的最大功率点跟踪策略,并进行了仿真和实验。最后,针对发电机采用无源整流结构时由于整流桥特性及交流电抗引起的发电机电流谐波大、功率因数低、效率低等缺点,研究了一种基于磁能恢复开关的发电机交流电抗补偿方法,仿真结果证明该补偿方法效果良好。
学位年度:2009
新型电磁机构的拓扑设计与优化方法研究
题名:新型电磁机构的拓扑设计与优化方法研究
作者:娄杰
学位授予单位:山东大学
关键词:电磁机构;;拓扑设计;;快速性;;可控性;;灵敏度系数
摘要:
支撑智能电网发展的重要技术基础之一是高压电器的智能化,其中断路器智能操作的实现,对电磁机构的快速性与可控性提出了Neodymium Magnets更高要求,这有赖于新型电磁机构的拓扑设计和参数优化研究。就目前国内外研究现状而言,能综合快速性和可控性两个层面,对电磁机构的拓扑设计与优化分析方法做出系统研究的工作并不多见。本文从电磁机构的拓扑入手,研究四种新型电磁机构的拓扑形式,提出了较为系统的拓扑设计与优化分析方法,为新型电磁机构的发展奠定了理论与技术基础。
首先针对盘状推斥型快速电磁机构进行理论分析,基于单匝线圈间的相互作用关系推导出该型电磁机构的动态分析模型,并提出一种基于时间和位移双层循环的离散迭代算法,该算法可用于推斥型盘状电磁机构的仿真分析与综合优化设计。但就实现机构的实时可控性而言,这些数学模型与算法还显得相对复杂。
鉴于旋转电机已具备较为成熟的控制方法,本文提出了基于永磁电动机控制的断路器操动机构方案。通过分析旋转运动与直线运动的转换关系,并综合PID与单神经元控制等方法,建立了该机构运动特性的速度跟踪控制策略,为实现机构的柔性可控提供了方法基础。但由于电动机的电磁惯性以及传动环节的机械惯性较大,并不利于实现机构的快速性。
为综合利用上述两种电磁机构的优点,本文提出了一种兼顾运动快速性与可控性的电磁机构—音圈电机式快速电磁机构。因采用相对磁导率很小的永磁体使得回路电感显著减小,而利用对称的差动补偿结构则可保持运动过程中的等效电感基本不变,从而简化机构的分析模型。基于电磁学和机械动力学分析,采用等效受控电压源的形式来描述机构电磁与机械特性的复杂耦合关系,为解决电磁机构的解耦分析与控制问题提供了一种新思路。利用PSIM软件建立了基于PWM的速度跟踪控制仿真模型,仿真结果表明,利用电力电子器件和PWM控制方式基本可实现机构分合闸操作的无碰撞反弹,为断路器最佳运动曲线的跟踪控制奠定了方法基础。不过,因存在铁芯、永磁体等性能易受外界较大磁场影响的材料,增加了机构的非线性特征,使控制的准确性在较大电流时难以保证。
为克服机构中使用非线性磁材料的缺点,并同时考虑可控性对机构拓扑结构的设计要求,本文提出研究一种反绕嵌套螺线管式新型电磁机构。该机构的固定部件和可动部件均由线圈构成,无铁芯亦无永磁。通过分析线圈磁场横向分量的分布规律,提出相互作用系数的概念以描述机构的耦合模型。在拓扑结构确定的情况下,该作用系数为常数,即电磁力与电流的平方成正比,从而大大简化机构的数学分析模型,为实现机构的可控性奠定基础。研制了该电磁机构的物理样机,并开展了仿真和实验研究。
因受拓扑结构和分析方法多样性的限制,对传统电磁机构性能的评价多采用静态评价指标,缺乏针对机构动态特性的评价参http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets数。本文以电磁学方程为基础,通过分析电磁力与控制电流的关系而提出电磁力灵敏度分析系数,以定量评价电流对电磁力影响程度的变化和电磁机构运动过程的可控性。从使用材料、拓扑结构以及电磁力灵敏度等方面,对三种电磁机构的动态性能进行了比较,指出具有较大数值且为恒定灵敏度系数的电磁机构拓扑,在快速性和可控性方面具有发展前景。本文还详细研究了推斥型盘状电磁机构和反绕嵌套螺线管式电磁机构的相互联系,指出二者在拓扑关系上分别是由单匝线圈沿径向和轴向拓展形成的空间结构,前者灵敏度系数的最大值约为后者的两倍,这为电磁机构的拓扑研究提供了新的方法与理论基础。
学位年度:2009
作者:娄杰
学位授予单位:山东大学
关键词:电磁机构;;拓扑设计;;快速性;;可控性;;灵敏度系数
摘要:
支撑智能电网发展的重要技术基础之一是高压电器的智能化,其中断路器智能操作的实现,对电磁机构的快速性与可控性提出了Neodymium Magnets更高要求,这有赖于新型电磁机构的拓扑设计和参数优化研究。就目前国内外研究现状而言,能综合快速性和可控性两个层面,对电磁机构的拓扑设计与优化分析方法做出系统研究的工作并不多见。本文从电磁机构的拓扑入手,研究四种新型电磁机构的拓扑形式,提出了较为系统的拓扑设计与优化分析方法,为新型电磁机构的发展奠定了理论与技术基础。
首先针对盘状推斥型快速电磁机构进行理论分析,基于单匝线圈间的相互作用关系推导出该型电磁机构的动态分析模型,并提出一种基于时间和位移双层循环的离散迭代算法,该算法可用于推斥型盘状电磁机构的仿真分析与综合优化设计。但就实现机构的实时可控性而言,这些数学模型与算法还显得相对复杂。
鉴于旋转电机已具备较为成熟的控制方法,本文提出了基于永磁电动机控制的断路器操动机构方案。通过分析旋转运动与直线运动的转换关系,并综合PID与单神经元控制等方法,建立了该机构运动特性的速度跟踪控制策略,为实现机构的柔性可控提供了方法基础。但由于电动机的电磁惯性以及传动环节的机械惯性较大,并不利于实现机构的快速性。
为综合利用上述两种电磁机构的优点,本文提出了一种兼顾运动快速性与可控性的电磁机构—音圈电机式快速电磁机构。因采用相对磁导率很小的永磁体使得回路电感显著减小,而利用对称的差动补偿结构则可保持运动过程中的等效电感基本不变,从而简化机构的分析模型。基于电磁学和机械动力学分析,采用等效受控电压源的形式来描述机构电磁与机械特性的复杂耦合关系,为解决电磁机构的解耦分析与控制问题提供了一种新思路。利用PSIM软件建立了基于PWM的速度跟踪控制仿真模型,仿真结果表明,利用电力电子器件和PWM控制方式基本可实现机构分合闸操作的无碰撞反弹,为断路器最佳运动曲线的跟踪控制奠定了方法基础。不过,因存在铁芯、永磁体等性能易受外界较大磁场影响的材料,增加了机构的非线性特征,使控制的准确性在较大电流时难以保证。
为克服机构中使用非线性磁材料的缺点,并同时考虑可控性对机构拓扑结构的设计要求,本文提出研究一种反绕嵌套螺线管式新型电磁机构。该机构的固定部件和可动部件均由线圈构成,无铁芯亦无永磁。通过分析线圈磁场横向分量的分布规律,提出相互作用系数的概念以描述机构的耦合模型。在拓扑结构确定的情况下,该作用系数为常数,即电磁力与电流的平方成正比,从而大大简化机构的数学分析模型,为实现机构的可控性奠定基础。研制了该电磁机构的物理样机,并开展了仿真和实验研究。
因受拓扑结构和分析方法多样性的限制,对传统电磁机构性能的评价多采用静态评价指标,缺乏针对机构动态特性的评价参http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets数。本文以电磁学方程为基础,通过分析电磁力与控制电流的关系而提出电磁力灵敏度分析系数,以定量评价电流对电磁力影响程度的变化和电磁机构运动过程的可控性。从使用材料、拓扑结构以及电磁力灵敏度等方面,对三种电磁机构的动态性能进行了比较,指出具有较大数值且为恒定灵敏度系数的电磁机构拓扑,在快速性和可控性方面具有发展前景。本文还详细研究了推斥型盘状电磁机构和反绕嵌套螺线管式电磁机构的相互联系,指出二者在拓扑关系上分别是由单匝线圈沿径向和轴向拓展形成的空间结构,前者灵敏度系数的最大值约为后者的两倍,这为电磁机构的拓扑研究提供了新的方法与理论基础。
学位年度:2009
超高速电液比例阀的研究
题名:超高速电液比例阀的研究
作者:张弓
学位授予单位:西南交通大学
关键词:电液比例阀;;动圈式电—机械转换器;;高频;;CFD;;统一建模;;参数估计
摘要:
电液比例阀是电液比例控制技术的核心元件,它以传统的工业用液压控制阀为基础,采用模拟式电气—机械转换装置,将电气信号转换Neodymium Magnets为位移信号,按输入电气信号指令,连续成比例地控制液压系统的液流压力、流量或方向等参数。电液比例阀与伺服控制系统中的电液伺服阀相比,虽然其性能在某些方面还有一定的差距。但是,其显著的优点是抗污染能力强,减少了由于污染而造成的工作故障,提高了液压系统的工作稳定性和可靠性,因此更适合于工业过程。另一方面,比例阀的成本比伺服阀低,而且不包含敏感和精密的部件,更容易操作和保养,已在许多液压控制场合获得广泛的应用。然而,传统的电液比例阀是以比例电磁铁作为驱动装置的电—液信号转换元件,由于其固有特性的限制,导致电液比例阀无论是响应时间还是响应速度都不是很快。响应速度较快的,流量却比较小。
为此,本文提出超高速电液比例阀。超高速电液比例阀能实现液压控制系统液流方向和流量的控制,满足电液比例控制系统高速、高精度、大流量、低成本和抗污染的综合要求。超高速电液比例阀采用动圈式电—机械转换器作为驱动装置的电—机械转换元件,控制性能很好,某些性能指标达到甚至超过了电液伺服阀。
首先,针对常规动圈式电—机械转换器在电磁力、响应时间和响应速度等性能上的不足,从其核心部分——永磁体结构入手,对比单个永磁体不同的磁化技术和多个永磁体不同的磁化阵列结构,提出了一种新颖永磁体沿外磁场磁力线方向磁化、8片瓦型有气隙Halbach磁化阵列型动圈式电—机械转换器。通过对设计的动圈式电—机械转换器静态磁场、参数化磁场、瞬态磁场、温度场、涡流磁场、功率损耗和趋肤效应等的分析,表明该动圈式电—机转换器具有良好的动静态性能,无论电磁力,还是响应时间和响应速度都比常规结构有较大的提高。
接着,从超高速电液比例阀的液压部分着手,根据其结构和原理,并结合功率键合图法和CFD计算,分析了超高速电液比例直动式先导阀、叠加式单向节流阀和主控阀的静态和动态特性,得到超高速电液比例阀高频和快速响应的机理。
然后,针对常规电液比例阀建模的局限性,根据包含各种非线性特征的孔流量方程,为超高速电液比例阀模型建立统一的非线性数学方程。获得关于阀芯几何属性和物理模型参数对通过比例阀端口流量的关系式,得到能分析正遮盖、负遮盖和零遮盖比例阀的流量方程,此时流量被表达为关于阀芯遮盖http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets参数和其他常规参数的连续非线性函数。同时,对超高速电液比例阀统一模型的非量纲分析表明,模型的精确性独立于模型参数之外,统一模型的误差仅依赖于液压阻尼系数。
为了确保超高速电液比例阀的性能可靠,必须监测比例阀的临界参数,以确定故障是否出现。但是,在比例阀运行过程中,直接测量某些参数将会是非常困难的。本文提出三种参数估计方法,一般最小二乘法、极大似然估计法和模糊RBF网络法,用来估算超高速电液比例直动式先导阀的弹簧刚度。估计结果与实际结果相差不大,表明这三种方法是可行的。
最后,通过对超高速电液比例直动式先导阀的实验研究,可知实验结果与仿真结果基本吻合,表明所设计的电液比例阀具有高频和快速响应特性,能较好地满足高速电液比例控制技术的要求。
学位年度:2009
作者:张弓
学位授予单位:西南交通大学
关键词:电液比例阀;;动圈式电—机械转换器;;高频;;CFD;;统一建模;;参数估计
摘要:
电液比例阀是电液比例控制技术的核心元件,它以传统的工业用液压控制阀为基础,采用模拟式电气—机械转换装置,将电气信号转换Neodymium Magnets为位移信号,按输入电气信号指令,连续成比例地控制液压系统的液流压力、流量或方向等参数。电液比例阀与伺服控制系统中的电液伺服阀相比,虽然其性能在某些方面还有一定的差距。但是,其显著的优点是抗污染能力强,减少了由于污染而造成的工作故障,提高了液压系统的工作稳定性和可靠性,因此更适合于工业过程。另一方面,比例阀的成本比伺服阀低,而且不包含敏感和精密的部件,更容易操作和保养,已在许多液压控制场合获得广泛的应用。然而,传统的电液比例阀是以比例电磁铁作为驱动装置的电—液信号转换元件,由于其固有特性的限制,导致电液比例阀无论是响应时间还是响应速度都不是很快。响应速度较快的,流量却比较小。
为此,本文提出超高速电液比例阀。超高速电液比例阀能实现液压控制系统液流方向和流量的控制,满足电液比例控制系统高速、高精度、大流量、低成本和抗污染的综合要求。超高速电液比例阀采用动圈式电—机械转换器作为驱动装置的电—机械转换元件,控制性能很好,某些性能指标达到甚至超过了电液伺服阀。
首先,针对常规动圈式电—机械转换器在电磁力、响应时间和响应速度等性能上的不足,从其核心部分——永磁体结构入手,对比单个永磁体不同的磁化技术和多个永磁体不同的磁化阵列结构,提出了一种新颖永磁体沿外磁场磁力线方向磁化、8片瓦型有气隙Halbach磁化阵列型动圈式电—机械转换器。通过对设计的动圈式电—机械转换器静态磁场、参数化磁场、瞬态磁场、温度场、涡流磁场、功率损耗和趋肤效应等的分析,表明该动圈式电—机转换器具有良好的动静态性能,无论电磁力,还是响应时间和响应速度都比常规结构有较大的提高。
接着,从超高速电液比例阀的液压部分着手,根据其结构和原理,并结合功率键合图法和CFD计算,分析了超高速电液比例直动式先导阀、叠加式单向节流阀和主控阀的静态和动态特性,得到超高速电液比例阀高频和快速响应的机理。
然后,针对常规电液比例阀建模的局限性,根据包含各种非线性特征的孔流量方程,为超高速电液比例阀模型建立统一的非线性数学方程。获得关于阀芯几何属性和物理模型参数对通过比例阀端口流量的关系式,得到能分析正遮盖、负遮盖和零遮盖比例阀的流量方程,此时流量被表达为关于阀芯遮盖http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets参数和其他常规参数的连续非线性函数。同时,对超高速电液比例阀统一模型的非量纲分析表明,模型的精确性独立于模型参数之外,统一模型的误差仅依赖于液压阻尼系数。
为了确保超高速电液比例阀的性能可靠,必须监测比例阀的临界参数,以确定故障是否出现。但是,在比例阀运行过程中,直接测量某些参数将会是非常困难的。本文提出三种参数估计方法,一般最小二乘法、极大似然估计法和模糊RBF网络法,用来估算超高速电液比例直动式先导阀的弹簧刚度。估计结果与实际结果相差不大,表明这三种方法是可行的。
最后,通过对超高速电液比例直动式先导阀的实验研究,可知实验结果与仿真结果基本吻合,表明所设计的电液比例阀具有高频和快速响应特性,能较好地满足高速电液比例控制技术的要求。
学位年度:2009
运动外磁场下高温超导YBCO块材的动态悬浮特性实验研究
题名:运动外磁场下高温超导YBCO块材的动态悬浮特性实验研究
作者:邓自刚
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导体;;磁悬浮;;运动外磁场;;速度;;悬浮力变化
摘要:
在人类社会追求可持续发展的高新技术背景下,具有节能、环保、安全、高速、舒适等优点的高温超导磁悬浮技术无疑是未来Neodymium Magnets轨道交通工具的重要选择之一。为了加快我国2000年底国际首次研制成功的载人高温超导磁悬浮车从实验演示到中试线试验的进程,本论文针对高温超导磁悬浮车运行起来后的悬浮性能变化问题,对高温超导YBCO块材在不同速度运动外磁场下的悬浮特性进行了系统的研究工作。
论文主要从三个方面展开,第一部分为针对高温超导磁悬浮车性能优化问题,探讨完善了高温超导体-永磁轨道相互作用的准静态悬浮性能优化方法,为后续的动态悬浮性能研究提供了依据和借鉴;第二部分参考高温超导磁悬浮轴承(SMB)旋转损耗的研究方法,以自制的SMB为实验平台研究了不同转速下永磁体-高温超导体悬浮系统的动态悬浮特性;第三部分以本小组2006年研制成功的高温超导磁悬浮动态测试系统(SCML-03)为平台模拟高温超导磁悬浮车的真实运行情况,研究不同运动速度下永磁轨道上方车载高温超导块材的悬浮力性能变化。其中包括:场冷高度、工作高度、运动模式、运行时间、最高运行速度等实验条件的影响。值得注意的是,第二、三部分研究内容中运动外磁场的主要特征在于:SMB中永磁体提供的外磁场均匀性高,而实验中高温超导磁悬浮车用永磁轨道磁场存在一定不均匀性,这样使得论文工作具有可比性,研究结果更加鲜明。
论文的主要创新点在于利用SCML-03动态测试装置首次对相对速度0-238km/h范围内的车载高温超导块材在永磁轨道上方的悬浮力性能进行了研究,这也是迄今为止涉及高温超导磁悬浮车动态运行研究的最高实验速度。实验发现受永磁轨道运行方向存在的磁场不均匀性影响,工作运行在其上方的车载高温超导块材主要受磁滞损耗、涡流损耗和高速运行下发生的屏蔽电流延迟这三方面作用,最终http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets使块材在运动过程中出现悬浮力波动、衰减和高速运行下的悬浮力下降现象。其中,运动外磁场下块材悬浮力衰减的作用机理被归结为能量损耗带来的热量导致块材的性能参数下降。从上述作用机理出发,论文提出了6种能够有效抑制上述悬浮力衰减的方法,并用实验进行了验证。最后,在本文的研究结果基础上,从应用角度对未来高温超导磁悬浮车系统设计提供了包括永磁轨道装配技术在内的8条设计建议。以上研究结果将为下一步高温超导磁悬浮车中试线设计及实验提供重要的参考和依据。
学位年度:2009
作者:邓自刚
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导体;;磁悬浮;;运动外磁场;;速度;;悬浮力变化
摘要:
在人类社会追求可持续发展的高新技术背景下,具有节能、环保、安全、高速、舒适等优点的高温超导磁悬浮技术无疑是未来Neodymium Magnets轨道交通工具的重要选择之一。为了加快我国2000年底国际首次研制成功的载人高温超导磁悬浮车从实验演示到中试线试验的进程,本论文针对高温超导磁悬浮车运行起来后的悬浮性能变化问题,对高温超导YBCO块材在不同速度运动外磁场下的悬浮特性进行了系统的研究工作。
论文主要从三个方面展开,第一部分为针对高温超导磁悬浮车性能优化问题,探讨完善了高温超导体-永磁轨道相互作用的准静态悬浮性能优化方法,为后续的动态悬浮性能研究提供了依据和借鉴;第二部分参考高温超导磁悬浮轴承(SMB)旋转损耗的研究方法,以自制的SMB为实验平台研究了不同转速下永磁体-高温超导体悬浮系统的动态悬浮特性;第三部分以本小组2006年研制成功的高温超导磁悬浮动态测试系统(SCML-03)为平台模拟高温超导磁悬浮车的真实运行情况,研究不同运动速度下永磁轨道上方车载高温超导块材的悬浮力性能变化。其中包括:场冷高度、工作高度、运动模式、运行时间、最高运行速度等实验条件的影响。值得注意的是,第二、三部分研究内容中运动外磁场的主要特征在于:SMB中永磁体提供的外磁场均匀性高,而实验中高温超导磁悬浮车用永磁轨道磁场存在一定不均匀性,这样使得论文工作具有可比性,研究结果更加鲜明。
论文的主要创新点在于利用SCML-03动态测试装置首次对相对速度0-238km/h范围内的车载高温超导块材在永磁轨道上方的悬浮力性能进行了研究,这也是迄今为止涉及高温超导磁悬浮车动态运行研究的最高实验速度。实验发现受永磁轨道运行方向存在的磁场不均匀性影响,工作运行在其上方的车载高温超导块材主要受磁滞损耗、涡流损耗和高速运行下发生的屏蔽电流延迟这三方面作用,最终http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets使块材在运动过程中出现悬浮力波动、衰减和高速运行下的悬浮力下降现象。其中,运动外磁场下块材悬浮力衰减的作用机理被归结为能量损耗带来的热量导致块材的性能参数下降。从上述作用机理出发,论文提出了6种能够有效抑制上述悬浮力衰减的方法,并用实验进行了验证。最后,在本文的研究结果基础上,从应用角度对未来高温超导磁悬浮车系统设计提供了包括永磁轨道装配技术在内的8条设计建议。以上研究结果将为下一步高温超导磁悬浮车中试线设计及实验提供重要的参考和依据。
学位年度:2009
外部扰动条件下高温超导YBCO块材在永磁轨道上的磁悬浮性能
题名:外部扰动条件下高温超导YBCO块材在永磁轨道上的磁悬浮性能
作者:何庆勇
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导体;;磁悬浮;;永磁轨道;;悬浮力;;坡度;;载重;;振动
摘要:
2000年12月31日,我国西南交通大学超导技术研究所研制成功世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车。2004年,德国、俄罗斯也相继研制出了载人高温超导磁悬浮实验车。高温超导磁悬浮车技术以其独特的优势在交通运输领Neodymium magnets域显示出良好的应用前景和巨大的经济开发潜力。随着对高温超导磁悬浮性能研究的深入,高温超导磁悬浮车技术离实际应用越来越近。因此,很有必要对其进行实用化研究。本论文采用实验和计算相结合的方法,主要研究了实际运行过程中的三种外部扰动条件下高温超导块材在永磁轨道上的磁悬浮性能。实验研究方面,利用国家“863”项目研制的高温超导磁悬浮发射样机系统和高温超导磁悬浮测试装置SCML-2搭建论文所需的实验平台,对轨道坡度、载重、振动条件下的磁悬浮性能进行了相关实验研究。计算方面,论文根据磁通流动和蠕动模型,采用数值计算方法对悬浮于永磁轨道上方的高温超导块材的悬浮力进行计算,并对计算结果的正确性进行了深入细致的实验验证,证明了这种计算方法具有较高的可靠度,同时利用该算法分析了块材在永磁轨道上方运动过程中电流密度分布的变化情况。在此基础上,利用该算法进行相关的计算研究。
本论文首先对轨道坡度情况下的高温超导磁悬浮性能进行了实验研究。作者通过对高温超导磁悬浮车爬坡过程的简化分析,得出研究方案,之后进行了相关的爬坡实验研究;然后首次进行了爬坡过程的模拟实验,主要针对坡度情况下高温超导磁悬浮性能参数(悬浮力、导向力、悬浮力刚度及悬浮高度等)的变化情况进行研究。这一部分内容的研究,国内外尚属首次。
其次,作者对载荷变化条件下的高温超导磁悬浮性能(主要包括车体悬浮高度漂移、悬浮力弛豫)进行了研究。主要针对高温超导磁悬浮实验车在加载和减载条件以及重复加减载条件下的悬浮漂移情况进行了实验研究;然后,作者利用高温超导磁悬浮测试装置对加载条件下悬浮力的弛豫情况进行了实验研究,用以检验计算结果的正确性,实验结果和计算结果显示出较好的一致性;在此基础上,对加载和减载过程中的悬浮力弛豫情况进行了数值仿真计算,并从定量上提出了抑制悬浮力弛豫的方法。国内外暂未发现载荷变化条件下的高温超导磁悬浮车性能研究的相关报道。
再次,实验研究了高温超导磁悬浮实验车在由永磁轨道外场的不均匀性引起振动的情况下低速运行过程中车体的悬浮漂移情况,国内外暂无相关报道。为了探寻振动对磁悬浮性能的影响规律,利用数值计算方法对垂直和水平方向振动条件下块材的悬浮力及电流分布变化规律进行了研究。水平方向振动对磁悬浮性能影响的研究,国内外尚未发现相关报道。
最后,讨论了外部扰动条件下http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php高温超导磁悬浮性能优化方法。主要内容包括悬浮力密度的提高方法、悬浮力磁滞的调节方法和悬浮力弛豫的减小方法。
本论文的研究工作为高温超导磁悬浮车爬坡能力和载重能力的研究奠定了一定的研究基础;同时该研究工作可为高温超导磁悬浮车运行的稳定性和可靠性研究奠定一定的研究基础,并为高温超导磁悬浮车的优化设计提供一定的理论依据。
学位年度:2009
作者:何庆勇
学位授予单位:西南交通大学
关键词:高温超导体;;磁悬浮;;永磁轨道;;悬浮力;;坡度;;载重;;振动
摘要:
2000年12月31日,我国西南交通大学超导技术研究所研制成功世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车。2004年,德国、俄罗斯也相继研制出了载人高温超导磁悬浮实验车。高温超导磁悬浮车技术以其独特的优势在交通运输领Neodymium magnets域显示出良好的应用前景和巨大的经济开发潜力。随着对高温超导磁悬浮性能研究的深入,高温超导磁悬浮车技术离实际应用越来越近。因此,很有必要对其进行实用化研究。本论文采用实验和计算相结合的方法,主要研究了实际运行过程中的三种外部扰动条件下高温超导块材在永磁轨道上的磁悬浮性能。实验研究方面,利用国家“863”项目研制的高温超导磁悬浮发射样机系统和高温超导磁悬浮测试装置SCML-2搭建论文所需的实验平台,对轨道坡度、载重、振动条件下的磁悬浮性能进行了相关实验研究。计算方面,论文根据磁通流动和蠕动模型,采用数值计算方法对悬浮于永磁轨道上方的高温超导块材的悬浮力进行计算,并对计算结果的正确性进行了深入细致的实验验证,证明了这种计算方法具有较高的可靠度,同时利用该算法分析了块材在永磁轨道上方运动过程中电流密度分布的变化情况。在此基础上,利用该算法进行相关的计算研究。
本论文首先对轨道坡度情况下的高温超导磁悬浮性能进行了实验研究。作者通过对高温超导磁悬浮车爬坡过程的简化分析,得出研究方案,之后进行了相关的爬坡实验研究;然后首次进行了爬坡过程的模拟实验,主要针对坡度情况下高温超导磁悬浮性能参数(悬浮力、导向力、悬浮力刚度及悬浮高度等)的变化情况进行研究。这一部分内容的研究,国内外尚属首次。
其次,作者对载荷变化条件下的高温超导磁悬浮性能(主要包括车体悬浮高度漂移、悬浮力弛豫)进行了研究。主要针对高温超导磁悬浮实验车在加载和减载条件以及重复加减载条件下的悬浮漂移情况进行了实验研究;然后,作者利用高温超导磁悬浮测试装置对加载条件下悬浮力的弛豫情况进行了实验研究,用以检验计算结果的正确性,实验结果和计算结果显示出较好的一致性;在此基础上,对加载和减载过程中的悬浮力弛豫情况进行了数值仿真计算,并从定量上提出了抑制悬浮力弛豫的方法。国内外暂未发现载荷变化条件下的高温超导磁悬浮车性能研究的相关报道。
再次,实验研究了高温超导磁悬浮实验车在由永磁轨道外场的不均匀性引起振动的情况下低速运行过程中车体的悬浮漂移情况,国内外暂无相关报道。为了探寻振动对磁悬浮性能的影响规律,利用数值计算方法对垂直和水平方向振动条件下块材的悬浮力及电流分布变化规律进行了研究。水平方向振动对磁悬浮性能影响的研究,国内外尚未发现相关报道。
最后,讨论了外部扰动条件下http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php高温超导磁悬浮性能优化方法。主要内容包括悬浮力密度的提高方法、悬浮力磁滞的调节方法和悬浮力弛豫的减小方法。
本论文的研究工作为高温超导磁悬浮车爬坡能力和载重能力的研究奠定了一定的研究基础;同时该研究工作可为高温超导磁悬浮车运行的稳定性和可靠性研究奠定一定的研究基础,并为高温超导磁悬浮车的优化设计提供一定的理论依据。
学位年度:2009
2011年11月9日星期三
飞轮电池及其混合磁悬浮控制系统的研究
题名:飞轮电池及其混合磁悬浮控制系统的研究
作者:褚海英
学位授予单位:北京交通大学
关键词:飞轮;;磁悬浮;;混合动力车;;PID控制;;模糊控制
摘要:
飞轮电池是一种以旋转动能的形式存储电能的储能装置。其工作原理是将多余的电能转变为高速旋转的飞轮转子的动能存储下Magnetic lifter来;在需要电能的时候,再将飞轮转子的动能转变为电能释放出来。和传统的化学电池相比,飞轮电池具有高能量密度,充放电时间短和长寿命等优点,所以满足了当今世界对环保,高效能源的需求。飞轮电池在混合动力车、电力系统调峰等等领域都有十分广阔的应用前景。
在综合分析了与飞轮电池设计相关的关键技术的基础上,提出了一种拟设计作为混合动力轨道交通工具的辅助动力的飞轮电池设计方案,其中,重点介绍了一种用于本文设计的飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承方案,即:飞轮转子的轴向位移由电磁铁主动控制,其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束,同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。
介绍了电磁轴承和永磁轴承的相关基础理论知识,推导出了电磁铁和永磁铁的磁力大小和刚度的解析计算公式。在此基础上,给出了本文设计的混合磁悬浮轴承的具体机械和电气设计参数。
采用有限元分析方法,对比了两种永磁轴承构型的径向磁力和刚度特性,为永磁轴承的尺寸设计提供了参考。分析了电磁力和永磁力的轴向和径向的磁力和刚度特性,最后分别得出了电磁力和永磁力的位移和刚度特性曲线。
对本文设计的磁悬浮轴承进行了受力分析,得出了磁轴承的数学模型。并在此基础上,对磁轴承在PD以及PID控制器下对阶跃扰动力的位移响应进行了仿真,分析了各种控制器参数下系统的响应变化情况,为实际控制器的设计提供了理论上的参考。并且还分析了各种延迟因素对系统稳定性的影响。http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter 最后,设计了模糊—PID复合控制器,并且对模糊—PID复合控制器和PID控制器作用下的位移响应进行了对比。仿真结果表明模糊控制器的加入使得磁悬浮系统抗扰动的能力增强。
最后,设计了一个永磁—电磁混合磁悬浮实验装置,并采用盘式永磁无刷电机作为旋转驱动装置,分别采用模拟控制器和DSP数字控制器,成功实现了转子的稳定悬浮。实验结果证实了本文设计的飞轮电池磁悬浮方案的可行性。
学位年度:2009
作者:褚海英
学位授予单位:北京交通大学
关键词:飞轮;;磁悬浮;;混合动力车;;PID控制;;模糊控制
摘要:
飞轮电池是一种以旋转动能的形式存储电能的储能装置。其工作原理是将多余的电能转变为高速旋转的飞轮转子的动能存储下Magnetic lifter来;在需要电能的时候,再将飞轮转子的动能转变为电能释放出来。和传统的化学电池相比,飞轮电池具有高能量密度,充放电时间短和长寿命等优点,所以满足了当今世界对环保,高效能源的需求。飞轮电池在混合动力车、电力系统调峰等等领域都有十分广阔的应用前景。
在综合分析了与飞轮电池设计相关的关键技术的基础上,提出了一种拟设计作为混合动力轨道交通工具的辅助动力的飞轮电池设计方案,其中,重点介绍了一种用于本文设计的飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承方案,即:飞轮转子的轴向位移由电磁铁主动控制,其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束,同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。
介绍了电磁轴承和永磁轴承的相关基础理论知识,推导出了电磁铁和永磁铁的磁力大小和刚度的解析计算公式。在此基础上,给出了本文设计的混合磁悬浮轴承的具体机械和电气设计参数。
采用有限元分析方法,对比了两种永磁轴承构型的径向磁力和刚度特性,为永磁轴承的尺寸设计提供了参考。分析了电磁力和永磁力的轴向和径向的磁力和刚度特性,最后分别得出了电磁力和永磁力的位移和刚度特性曲线。
对本文设计的磁悬浮轴承进行了受力分析,得出了磁轴承的数学模型。并在此基础上,对磁轴承在PD以及PID控制器下对阶跃扰动力的位移响应进行了仿真,分析了各种控制器参数下系统的响应变化情况,为实际控制器的设计提供了理论上的参考。并且还分析了各种延迟因素对系统稳定性的影响。http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter 最后,设计了模糊—PID复合控制器,并且对模糊—PID复合控制器和PID控制器作用下的位移响应进行了对比。仿真结果表明模糊控制器的加入使得磁悬浮系统抗扰动的能力增强。
最后,设计了一个永磁—电磁混合磁悬浮实验装置,并采用盘式永磁无刷电机作为旋转驱动装置,分别采用模拟控制器和DSP数字控制器,成功实现了转子的稳定悬浮。实验结果证实了本文设计的飞轮电池磁悬浮方案的可行性。
学位年度:2009
高性能无传感器PMSMs控制系统的研究与应用
题名:高性能无传感器PMSMs控制系统的研究与应用
作者:周复
学位授予单位:东华大学
关键词:永磁同步电机;;无传感器;;磁场定向控制;;快速转速观测器;;电流环鲁棒控制器
摘要:
随着科学技术的日新月异,尤其是计算机技术、微电子技术、现代控制理论的发展,交流电机(指电动机,以后本文中“电机”皆指“电动机”Magnetic lifter )的驱动及其控制技术都得到了迅猛发展,使得交流伺服系统在现代工业系统中的应用也越来越广泛,将逐步取代直流伺服系统。交流永磁同步电机(Permanent MagnetSynchronous Motors,PMSMs)具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩/惯量比大、效率高、结构简单等优点,在要求高控制精度和高可靠性的场合,如航空航天、数控机床、雷达与各种军用武器跟随系统以及机器人等行业获得了广泛的应用,在现代交流电机中占有举足轻重的地位。
高性能的电机传动系统需要高精度、高分辨率的位置/速度传感器实现闭环控制,位置/速度传感器的存在增大了系统成本和体积,增加了系统复杂程度,降低了系统可靠性,甚至在一些特殊环境中,这些传感器都无法使用或安装。因此,借助于一些先进的控制算法在无机械传感器的情况下,只提取电流或电压信号,以估算电机的转速和转子位置,实现电机自同步运行的方案引起了研究者的极大兴趣。无传感器控制技术(Sensorless Control或Self-sensing Control)是近些年来在交流伺服电机控制技术中最为活跃的一个领域,将成为未来发展的一个重要方向。
本文以现代化络筒机中做高速往返运动的导纱装置为应用背景,基于磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)原理,研究并提出了永磁同步电机的高性能无传感器控制系统,本文的主要内容包括:
1、讨论了永磁同步电机的结构及其数学模型,包括在三个坐标系上的电压方程,磁链方程,输出转矩及功率方程。
2、提出了基于模型参考自适应控制理论的永磁同步电机快速转速观测器(Quick Speed Observer,QSO),相比较已有文献提出的转速观测器,该观测器显著地提升了观测速度,可以满足高速往复运动的工作需求,并对该观测器的稳定性及快速观测性能进行了理论分析。
3、提出了基于滑模变结构控制理论的电流环鲁棒控制器(Current-LoopRobust Controller,CLRC),并重点针对滑模变结构控制存在的抖振问题,给出了三种方法对该控制器进行了抖振削弱处理,使得该控制器在具有很好的鲁棒性同时还具有优良的动态性能,对本控制器的鲁棒性、稳定性、动态性能也给出了理论分析。
4、基于磁场定向控制基本http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter原理,结合已提出的快速转速观测器及电流环鲁棒控制器,给出了高性能无传感器永磁同步电机控制系统的实现方法。
5、结合本课题的应用背景,利用Matlab/Simulink,对本文提出的高性能无传感器控制系统进行了建模、仿真分析,验证算法的正确性。同时给出了系统的软硬件设计,通过实验,证明了本文提出的系统符合工程应用背景的要求。
6、对本文进行总结,指出创新点及存在的不足,对将来进一步的研究提出了展望。
学位年度:2009
作者:周复
学位授予单位:东华大学
关键词:永磁同步电机;;无传感器;;磁场定向控制;;快速转速观测器;;电流环鲁棒控制器
摘要:
随着科学技术的日新月异,尤其是计算机技术、微电子技术、现代控制理论的发展,交流电机(指电动机,以后本文中“电机”皆指“电动机”Magnetic lifter )的驱动及其控制技术都得到了迅猛发展,使得交流伺服系统在现代工业系统中的应用也越来越广泛,将逐步取代直流伺服系统。交流永磁同步电机(Permanent MagnetSynchronous Motors,PMSMs)具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩/惯量比大、效率高、结构简单等优点,在要求高控制精度和高可靠性的场合,如航空航天、数控机床、雷达与各种军用武器跟随系统以及机器人等行业获得了广泛的应用,在现代交流电机中占有举足轻重的地位。
高性能的电机传动系统需要高精度、高分辨率的位置/速度传感器实现闭环控制,位置/速度传感器的存在增大了系统成本和体积,增加了系统复杂程度,降低了系统可靠性,甚至在一些特殊环境中,这些传感器都无法使用或安装。因此,借助于一些先进的控制算法在无机械传感器的情况下,只提取电流或电压信号,以估算电机的转速和转子位置,实现电机自同步运行的方案引起了研究者的极大兴趣。无传感器控制技术(Sensorless Control或Self-sensing Control)是近些年来在交流伺服电机控制技术中最为活跃的一个领域,将成为未来发展的一个重要方向。
本文以现代化络筒机中做高速往返运动的导纱装置为应用背景,基于磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)原理,研究并提出了永磁同步电机的高性能无传感器控制系统,本文的主要内容包括:
1、讨论了永磁同步电机的结构及其数学模型,包括在三个坐标系上的电压方程,磁链方程,输出转矩及功率方程。
2、提出了基于模型参考自适应控制理论的永磁同步电机快速转速观测器(Quick Speed Observer,QSO),相比较已有文献提出的转速观测器,该观测器显著地提升了观测速度,可以满足高速往复运动的工作需求,并对该观测器的稳定性及快速观测性能进行了理论分析。
3、提出了基于滑模变结构控制理论的电流环鲁棒控制器(Current-LoopRobust Controller,CLRC),并重点针对滑模变结构控制存在的抖振问题,给出了三种方法对该控制器进行了抖振削弱处理,使得该控制器在具有很好的鲁棒性同时还具有优良的动态性能,对本控制器的鲁棒性、稳定性、动态性能也给出了理论分析。
4、基于磁场定向控制基本http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter原理,结合已提出的快速转速观测器及电流环鲁棒控制器,给出了高性能无传感器永磁同步电机控制系统的实现方法。
5、结合本课题的应用背景,利用Matlab/Simulink,对本文提出的高性能无传感器控制系统进行了建模、仿真分析,验证算法的正确性。同时给出了系统的软硬件设计,通过实验,证明了本文提出的系统符合工程应用背景的要求。
6、对本文进行总结,指出创新点及存在的不足,对将来进一步的研究提出了展望。
学位年度:2009
自起动永磁电机动态过程的有限元分析与实验研究
题名:自起动永磁电机动态过程的有限元分析与实验研究
作者:李志强
学位授予单位:华北电力大学（北京）
关键词:自起动永磁电机;;局部电磁力;;电磁转矩;;时步有限元;;场-路-运动耦合
摘要:
本文在精确考虑铁磁材料非线性及永磁磁路复杂结构的条件下研究自起动稀土永磁电机的动态过程。首先研究了同步电机动态分析的共性问题,即局部电磁力、电磁转矩计算与场-路-运动直接耦合求解问题,进而对稀Magnetic lifter土永磁电机起动、失步、断相、重合闸等动态过程进行时步有限元分析和实验研究。主要创新性成果如下:
1.在同步电机动态分析共性问题研究方面,推导了计及铁磁介质饱和时的同步电机等效节点力计算公式,建立了用于永磁电机局部电磁力分析的电磁力密度计算模型;提出了适用于电励磁和永磁同步电机的场-路耦合稳态有限元分析法,并建立了动态过程分析的场-路-运动直接耦合时步有限元新模型。
2.通过大量的计算分析和实验对比,揭示了永磁电机堵转电流不对称以及堵转转矩随堵转位置波动的根本原因,以及初始起动条件、线路阻抗等多个因素对起动性能的影响。
3.通过对永磁电机失步、重合闸以及断相等非正常动态过程的时步有限元分析,提出快速准确计算失步转矩的新方法,以及减小重合闸冲击电流与冲击转矩的新判据;揭示了断相前后定转子电流、损耗和转矩的变http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter化幅度与负荷大小之间的关系。
4.提出了一种经济实用的瞬态转速转矩实时测量方案,实现了瞬时机械量与电气量的同步采集,参加设计并研制了永磁电机动态性能综合测试平台。
学位年度:2009
作者:李志强
学位授予单位:华北电力大学（北京）
关键词:自起动永磁电机;;局部电磁力;;电磁转矩;;时步有限元;;场-路-运动耦合
摘要:
本文在精确考虑铁磁材料非线性及永磁磁路复杂结构的条件下研究自起动稀土永磁电机的动态过程。首先研究了同步电机动态分析的共性问题,即局部电磁力、电磁转矩计算与场-路-运动直接耦合求解问题,进而对稀Magnetic lifter土永磁电机起动、失步、断相、重合闸等动态过程进行时步有限元分析和实验研究。主要创新性成果如下:
1.在同步电机动态分析共性问题研究方面,推导了计及铁磁介质饱和时的同步电机等效节点力计算公式,建立了用于永磁电机局部电磁力分析的电磁力密度计算模型;提出了适用于电励磁和永磁同步电机的场-路耦合稳态有限元分析法,并建立了动态过程分析的场-路-运动直接耦合时步有限元新模型。
2.通过大量的计算分析和实验对比,揭示了永磁电机堵转电流不对称以及堵转转矩随堵转位置波动的根本原因,以及初始起动条件、线路阻抗等多个因素对起动性能的影响。
3.通过对永磁电机失步、重合闸以及断相等非正常动态过程的时步有限元分析,提出快速准确计算失步转矩的新方法,以及减小重合闸冲击电流与冲击转矩的新判据;揭示了断相前后定转子电流、损耗和转矩的变http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter化幅度与负荷大小之间的关系。
4.提出了一种经济实用的瞬态转速转矩实时测量方案,实现了瞬时机械量与电气量的同步采集,参加设计并研制了永磁电机动态性能综合测试平台。
学位年度:2009
PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究
题名:PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究
作者:张好明
学位授予单位:江苏大学
关键词:混合动力电动汽车;;锂离子电池;;超级电容;;复合电源;;荷电状态;;双向直流/直流变换器;;Halbach永磁同步电动机;;直接转矩控制
摘要:
汽车的发展时刻面临着环保和节能两大主题。世界各国政府都在探索新途径,一方面控制汽车污染物的排放,另一方面推进Magnetic lifter各种汽车清洁节能技术的开发和应用。并联混合动力电动汽车由于具有结构简单、低排放甚至零排放、低噪声和节能等优点,成为当今汽车研究和开发热点之一。蓄电池管理技术、再生制动、电机本体及其驱动是并联混合动力电动汽车发展的关键技术,本文针对这些关键技术进行了研究。
首先,分析了各种动力型电池的优缺点,然后确定了以锂离子电池为主的储能系统。通过对汽车行驶功率需求的建模,确定了基于混合动力电动汽车的锂离子电池能源系统参数,并对基于R5421锂离子电池充放电回路的保护进行了深入研究。为了保护低压附近工作时的场管,提出了基于CD4011锂离子电池下限自锁电路;为了消除锂离子电池充放电后电压参差不齐的现象,提高系统性能,提出了基于R5421、TL431和“飞渡电容”锂离子电池均衡电路。较准确、可靠地获得电池SOC是并联混合动力电动汽车能量管理系统中最基本和最首要的任务,因为SOC值直接反映了电池所处的状态,是混合动力电动汽车整车控制策略的重要参数之一。它是决定混合动力电动汽车的功率在发动机和电动机之间如何进行有效分配的依据之一,也是优化混合动力电动汽车能量管理系统,提高混合动力电动汽车车载电池使用效率,降低整车蓄电池成本的关键。论文分析了传统SOC预测方法以及其弊病,提出了基于模糊理论的锂离子电池SOC预测方法,在Matlab仿真环境下对锂离子电池的SOC模糊预测进行了仿真,与实验结果吻合;针对混合动力电动汽车的特殊需要,设计了基于TMS320LF2407A锂离子电池智能管理系统,并对此智能系统进行了试验研究。
其次,对制约并联混合动力电动汽车一次充电电动行驶里程因素进行了研究。虽然蓄电池功率密度较低影响了其电动路程,但是城市运行工况下频繁刹车以及下坡刹车能量没有回收也是导致其里程较短的一个非常重要的原因。汽车的能量有30%被用于刹车,因此,合理利用电制动,不仅为混合动力电动汽车提供辅助制动功能,提高混合动力电动汽车整车制动性能,而且还能够通过回收制动能量来节约能源,延长混合动力电动汽车的一次充电续驶里程,所以在现有的情况下对混合动力汽车再生制动的研究是一项非常有意义的工作。论文针对超级电容和蓄电池的各自优点,提出了复合电源储能再生制动系统,并通过Matlab/simulink对复合电源的再生制动系统进行了仿真,根据复合制动系统回收能量确定了超级电容的参数,针对多超级电容系统进行了均衡设计。基于复合电源的并联混合动力汽车控制策略需要解决的主要问题就是如何实现需求转矩在发动机和电机之间的最优分配,针对逻辑门限控制的缺点,论文提出了基于模糊理论的控制策略,然后在ADVISOR仿真软件的帮助下对此控制策略进行了分析,结果表明基于模糊控制策略的混合动力电动汽车的性能远远优于基于逻辑门限控制策略的混合动力电动汽车的性能。
接着,对应用于混合动力电动汽车双向DC/DC变换器进行了研究。通过对几种常用非隔离双向DC/DC变换器的拓扑结构分析、比较,决定采用双向半桥变换器拓扑结构,并对双向半桥变换器的运行模式进行了详细分析,根据双向DC/DC变换器的设计要求,确定了双向半桥变换器的元器件参数,使用仿真软件Matlab/simulink建立了双向DC/DC变换器的仿真模型,仿真结果证明了理论分析和计算的正确性。在此基础上,讨论了双向DC/DC变换器在实际系统中的实现,主要包括硬件设计和软件设计两部分,并对双向DC/DC变换器进行了试验分析。
最后,对混合动力电动汽车电力驱动系统进行了实验研究。针对混合动力电动汽车电机高速、高效、高功率密度、低脉动转矩的特殊要求,引入了新型永磁同步Halbach电动机。在对其基本原理及特性详细分析的基础上,参考普通永磁同步电动机设计参数,采用场路结合的方法,利用Matlab语言建立了Halbach永http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter磁同步电动机的计算机辅助设计程序,并利用有限元分析软件ANSYS建立了其有限元分析模型。在普通永磁同步电动机DTC控制理论的基础上建立了Halbach永磁同步电动机的直接转矩控制模型。对基于混合动力电动汽车的Halbach永磁同步电动机电力驱动系统进行了软硬件设计,并对矢量控制和直接转矩控制两种控制方式进行了试验研究,结果表明基于直接转矩控制的Halbach永磁同步电动机在混合动力电动汽车中具有较好的应用价值和前景。
学位年度:2009
作者:张好明
学位授予单位:江苏大学
关键词:混合动力电动汽车;;锂离子电池;;超级电容;;复合电源;;荷电状态;;双向直流/直流变换器;;Halbach永磁同步电动机;;直接转矩控制
摘要:
汽车的发展时刻面临着环保和节能两大主题。世界各国政府都在探索新途径,一方面控制汽车污染物的排放,另一方面推进Magnetic lifter各种汽车清洁节能技术的开发和应用。并联混合动力电动汽车由于具有结构简单、低排放甚至零排放、低噪声和节能等优点,成为当今汽车研究和开发热点之一。蓄电池管理技术、再生制动、电机本体及其驱动是并联混合动力电动汽车发展的关键技术,本文针对这些关键技术进行了研究。
首先,分析了各种动力型电池的优缺点,然后确定了以锂离子电池为主的储能系统。通过对汽车行驶功率需求的建模,确定了基于混合动力电动汽车的锂离子电池能源系统参数,并对基于R5421锂离子电池充放电回路的保护进行了深入研究。为了保护低压附近工作时的场管,提出了基于CD4011锂离子电池下限自锁电路;为了消除锂离子电池充放电后电压参差不齐的现象,提高系统性能,提出了基于R5421、TL431和“飞渡电容”锂离子电池均衡电路。较准确、可靠地获得电池SOC是并联混合动力电动汽车能量管理系统中最基本和最首要的任务,因为SOC值直接反映了电池所处的状态,是混合动力电动汽车整车控制策略的重要参数之一。它是决定混合动力电动汽车的功率在发动机和电动机之间如何进行有效分配的依据之一,也是优化混合动力电动汽车能量管理系统,提高混合动力电动汽车车载电池使用效率,降低整车蓄电池成本的关键。论文分析了传统SOC预测方法以及其弊病,提出了基于模糊理论的锂离子电池SOC预测方法,在Matlab仿真环境下对锂离子电池的SOC模糊预测进行了仿真,与实验结果吻合;针对混合动力电动汽车的特殊需要,设计了基于TMS320LF2407A锂离子电池智能管理系统,并对此智能系统进行了试验研究。
其次,对制约并联混合动力电动汽车一次充电电动行驶里程因素进行了研究。虽然蓄电池功率密度较低影响了其电动路程,但是城市运行工况下频繁刹车以及下坡刹车能量没有回收也是导致其里程较短的一个非常重要的原因。汽车的能量有30%被用于刹车,因此,合理利用电制动,不仅为混合动力电动汽车提供辅助制动功能,提高混合动力电动汽车整车制动性能,而且还能够通过回收制动能量来节约能源,延长混合动力电动汽车的一次充电续驶里程,所以在现有的情况下对混合动力汽车再生制动的研究是一项非常有意义的工作。论文针对超级电容和蓄电池的各自优点,提出了复合电源储能再生制动系统,并通过Matlab/simulink对复合电源的再生制动系统进行了仿真,根据复合制动系统回收能量确定了超级电容的参数,针对多超级电容系统进行了均衡设计。基于复合电源的并联混合动力汽车控制策略需要解决的主要问题就是如何实现需求转矩在发动机和电机之间的最优分配,针对逻辑门限控制的缺点,论文提出了基于模糊理论的控制策略,然后在ADVISOR仿真软件的帮助下对此控制策略进行了分析,结果表明基于模糊控制策略的混合动力电动汽车的性能远远优于基于逻辑门限控制策略的混合动力电动汽车的性能。
接着,对应用于混合动力电动汽车双向DC/DC变换器进行了研究。通过对几种常用非隔离双向DC/DC变换器的拓扑结构分析、比较,决定采用双向半桥变换器拓扑结构,并对双向半桥变换器的运行模式进行了详细分析,根据双向DC/DC变换器的设计要求,确定了双向半桥变换器的元器件参数,使用仿真软件Matlab/simulink建立了双向DC/DC变换器的仿真模型,仿真结果证明了理论分析和计算的正确性。在此基础上,讨论了双向DC/DC变换器在实际系统中的实现,主要包括硬件设计和软件设计两部分,并对双向DC/DC变换器进行了试验分析。
最后,对混合动力电动汽车电力驱动系统进行了实验研究。针对混合动力电动汽车电机高速、高效、高功率密度、低脉动转矩的特殊要求,引入了新型永磁同步Halbach电动机。在对其基本原理及特性详细分析的基础上,参考普通永磁同步电动机设计参数,采用场路结合的方法,利用Matlab语言建立了Halbach永http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter磁同步电动机的计算机辅助设计程序,并利用有限元分析软件ANSYS建立了其有限元分析模型。在普通永磁同步电动机DTC控制理论的基础上建立了Halbach永磁同步电动机的直接转矩控制模型。对基于混合动力电动汽车的Halbach永磁同步电动机电力驱动系统进行了软硬件设计,并对矢量控制和直接转矩控制两种控制方式进行了试验研究,结果表明基于直接转矩控制的Halbach永磁同步电动机在混合动力电动汽车中具有较好的应用价值和前景。
学位年度:2009
订阅：
评论 (Atom)