稀土文摘快報

貫穿鑭系元素系列：從 La (III) 到 Lu (III) 鑭系元素受體的磷酸鹽親和力趨勢和穩(wěn)定性

領域：稀土分離

題目：

A Walk Across the Lanthanide Series: Trend in Affinity for Phosphate and Stability of Lanthanide Receptors from La (III) to Lu (III)

團隊：美國明尼蘇達大學化學系,Valérie C.Pierre期刊：Inorg.Chem.(impact factor: 5.165) 1 區(qū)進展：

兩種1,2-羥基吡啶基鑭系元素（III）受體—LnIII-2,2-Li-HOPO 和 LnIII-3,3-Gly-HOPO（LnIII=LaIII、PrIII、NdIII、SmIII、EuIII、GdIII）的親和力趨勢、TbIII、DyIII、HoIII、ErIII、TmIII、YbIII和 LuIII）—通過與中銪(III)類似物的競爭，通過發(fā)光光譜研究了整個系列的磷酸鹽。無論配體如何，稀土受體在整個系列中都表現(xiàn)出對其磷酸鹽的親和力急劇且持續(xù)的增加，其中較晚的鑭系元素對氧陰離子的親和力最高。這種趨勢反映了鑭系元素受體的穩(wěn)定性，它也從 LaIII到 LuIII顯著連續(xù)增加。對于這兩個配體，稀土的離子半徑（一個與其路易斯酸度直接相關的參數(shù)）與其對陰離子的親和力密切相關，無論該陰離子是否與其配位（在這種情況下為 1,2-羥基吡啶配體）或鑭系元素受體靶向的客體（在這種情況下為磷酸鹽）。這些觀察結果表明磷酸鹽配位缺乏位阻。鑭系元素受體的增加功效伴隨著穩(wěn)定性的增加。LuIII-2,2-Li-HOPO非常高的穩(wěn)定性，加上其對磷酸鹽的高親和力，使其成為轉化應用到醫(yī)學或環(huán)境磷酸鹽封存的特別有希望的候選者，因為更高的穩(wěn)定性將進一步降低風險陰離子分離過程中的稀土浸出。鑭系元素配合物（2,2-Li-HOPO 的 LuIII配合物比 LaIII配合物穩(wěn)定至少7 個數(shù)量級）之間異常大的穩(wěn)定性差異預示著稀土分離的潛在應用。

稀土釩酸鹽、鈮酸鹽、鉭酸鹽系列的自激活和鉍相關光致發(fā)光第一性原理研究

領域：發(fā)光材料

題目：

Self-Activatedand Bismuth-Related Photoluminescence in Rare-Earth Vanadate,Niobate,and Tantalate Series-A First-Principles Study

團隊：中國科學技術大學物理科學學院

期刊：Inorg Chem (impact factor: 5.2) 2 區(qū)

進展：

稀土釩酸鹽、鈮酸鹽和鉭酸鹽表現(xiàn)出自激活和Bi3+激活的發(fā)射。它們的本征發(fā)射被歸因于自捕獲激子(STEs)，但關于激發(fā)態(tài)的幾何和電子結構的詳細信息仍然未知。對于Bi3+摻雜劑，其發(fā)光機理有兩種，即Bi3+(V/Nb/Ta)5+金屬-金屬電荷轉移和構型間(3P0,1 →1S0) 躍遷。在這里，使用混合泛函的第一性原理計算被用來解決這些問題。與Bi3+相關的激發(fā)主要是由Bi3+和(V/Nb/Ta)5+離子上的空穴和電子組成的激子復合，而激發(fā)主要是由Bi3+的6p 躍遷引起的。Bi3+在所有的寄主中都有空穴陷阱能級，真空參考結合能圖中的陷阱能級幾乎是平的，而在鉭酸稀土中只有電子陷阱能級。此外，根據計算，鈮酸鹽和鉭酸鹽中觀察到的長波長發(fā)射被解釋為束縛于本征缺陷的激子。這項工作加深了我們對STEs 的理解，并為解釋其他三元閉殼層d0過渡金屬氧化物的類似發(fā)光現(xiàn)象奠定了基礎。通過對Bi3+相關躍遷的澄清和真空參考結合能圖的分析，可為Bi3+活化熒光粉的設計和優(yōu)化提供應用。

用于放氧反應的在開放框架磷酸鎳納米棒陣列上生長的 Ce 摻雜 FeNi 層狀雙氫氧化物納米片

領域：催化材料

題目：

Ce-Doped FeNi-Layered Double Hydroxide Nanosheets Grown on an Open-Framework Nickel Phosphate Nanorod Array for Oxygen Evolution Reaction

團隊：安徽師范大學化學與材料科學學院，功能分子固體教育部重點實驗室，安徽省新能源汽車電池儲能材料工程實驗室

期刊：ACS Applied Energy Materials (impact factor:6.02) 2 區(qū)進展：

在電催化劑中摻雜外來原子可以有效地調整電子結構，進一步提高電催化活性。這項工作在泡沫鎳支撐的開放框架磷酸鎳納米棒陣列上構建了具有無定形結構的Ce 摻雜FeNi LDH（LDH，層狀雙氫氧化物）的三維集成電極（作為 CFN@VSB-5/NF) 通過水熱電沉積兩步法。所構建的CFN@VSB-5/NF 電催化劑僅需要226 mV 的過電位即可產生 100 mA cm-2的電流密度，Tafel斜率為43.1mVdec-1，明顯低于FN@VSB-5/NF(η100=273 mV) 不添加Ce。此外，CFN@VSB-5/NF 可以在 500 mA cm-2的電流密度下連續(xù)催化50小時而沒有明顯的電位波動，在大電流密度下表現(xiàn)出吸引人的耐久性。進一步的研究表明，優(yōu)異的析氧反應（OER）電催化性能應歸因于所構建的CFN@VSB-5/NF 催化劑的高本征活性、最佳表面和電子結構。此外，與傳統(tǒng)的FeNi 基催化劑相比，目前的 CFN@VSB-5/NF 集成電催化劑在大電流密度下也表現(xiàn)出更強的OER 電催化活性和優(yōu)異的穩(wěn)定性。值得注意的是，這項工作為構建具有高 OER 活性的非貴金屬電催化劑提供了途徑。

層狀稀土氫氧化物（RE=Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Y）的一般合成和直接剝離成具有高顏色純度的單層納米片領域：納米材料題目：General Synthesis of Layered Rare-Earth Hydroxides(RE=Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Y) and Direct Exfoliation into Monolayer Nanosheets with High Color Purity

團隊：中南大學材料科學與工程學院

期刊：J.Phys.Chem.Lett.(impact factor:6.475) 1 區(qū)進展：

層狀稀土氫氧化物（LREHs）是一種很有前途的光學和磁性材料，但很難通過直接剝離獲得單層納米片。本研究中，有機十二烷基硫酸鹽（C12H25SO4-，DS-）用于制備LREH。LREHs 的面內晶格參數(shù)從Sm3+降低到Er3+，與單調減小的離子半徑相關。相反，層間距隨著主體層電荷密度和相應插入的DS-含量的增加而略有增加。通過在甲酰胺中對LREH 進行直接超聲處理，獲得了厚度約為 1 nm、尺寸約為500 nm 的納米片。與塊狀晶體相比，剝離導致面內晶格常數(shù)的輕微伸長和更不對稱的配位環(huán)境。氫氧化銪納米片的懸浮液表現(xiàn)出非常高的紅光發(fā)射純度（91.4%）。這項工作證明了有效合成具有高純色度的明確 LREH納米片的重要方案。

基于第一性原理計算和電負性理論研究稀土Ce 在鎂合金中的強化機制

領域：金屬材料

題目：

Study on the Strengthening Mechanism of Rare Earth

Ce in Magnesium Alloys,Based on First-Principle Calculations and Electronegativity Theory

團隊：南昌大學機電工程學院

期刊：Materials (Basel) (impact factor: 3.1) 3 區(qū)

進展：

隨著稀土鎂合金的工業(yè)應用逐漸增多，開發(fā)低成本、高含量稀土鎂合金具有明顯的優(yōu)勢。而稀土元素的加入完全改變了基體鎂合金的合金化順序。因此，需要進一步研究Ce 元素在鎂合金中的強化機制。本文基于第一性原理計算，分析了Mg-Al-Mn-Ce 多組分鎂合金中可能存在的第二相的熱力學穩(wěn)定性，推導出了關鍵稀土相的析出順序。結果表明，優(yōu)先析出的Al11Ce3和Al10Ce2Mn7相不能成為初生α-Mg 的形核核心，晶粒細化機制是晶界處的第二相阻礙了鎂晶粒的生長。此外，拉伸試驗結果表明，Al-Ce 相與Mg-Al 相混合的增強組織在室溫和高溫下均有利于提高鎂合金的力學性能。