铈模拟放射性废物固化体的物理化学性质

以稀土元素Ce作为示踪核素,采用铝热剂自蔓延高温合成技术固化了粒度≤200μm的模拟核废物土壤,通过密度测定和扫描电子显微镜、X射线荧光光谱、X射线衍射、电感耦合等离子发射光谱分析,研究了不同Ce含量的固化体的组成结构和核素浸出率。结果表明：在CeO2质量分数大于1%的情况下,示踪核素Ce主要是以CeAl11O18和Ce2SiO5的矿物晶体的形态存在于固化产物中。产物为无定形态玻璃和陶瓷体的混合物,体积密度超过3.0 g/cm3。固化体中示踪核素Ce的28 d平均浸出速率为10-5～10-6 g/（m2.d）,比一般硼硅酸盐玻璃固化体中稀土元素的浸出速率低1～2个数量级。固化体中Ca、Si和Al的28d浸出速率约为10-3g/（m2.d）,Fe的28d浸出率约为10-4g/（m2.d）。     

锕系核素污染沙土的铝热剂SHS固化模拟实验

为探索对锕系核素污染沙土进行玻璃或陶瓷固化的有效途径,采用了铝热剂自蔓延高温合成(SHS)固化的模拟实验.主要进行了铝热剂粉末SHS固化的原理分析、模拟物质的选择、单质铁中模拟物质的含量、固化体中模拟物质浸出率的实验等.结果表明,固化体中模拟元素铈、铒的浸出率为10~(-3)～10~(-5) g·m~(-2)·d~(-1)量级;X射线衍射分析、扫描电镜观察发现,固化体中含有模拟元素铈、铒的硅酸盐晶体,晶体周围分布着大量玻璃体;单质铁相中模拟元素含量极低.用铝热剂可以固化锕系核素污染的沙土.     

水泥厂干排电石渣中硅铁的分离方法

目前以电石渣作水泥生产原料是综合利用电石渣的重要途径。由于电石原料中含有一定量的Fe2O3、SiO2和Al2O3等杂质，在高温还原气氛下，部分Fe2O3和SiO2反应生成硅铁。根据我们对一些水泥生产线所用电石渣的测定，其硅铁含量约为1%～2%，硅铁中Fe含量约53%，Si含量约为23%，并含有Al、Ca、Mg等元素，密度为4.8g/cm3,粒度3～5mm的约占60%以上，易磨性较差，对粉磨设备尤其是立磨的粉磨损耗，带来一定的影响。     

二氧化硅对铒/铈共掺碲酸盐玻璃光谱性质的影响(英文)

为进一步提高Er3+1.53μm波段的光谱特性,在Er3+:4 I11/2→4 I13/2和Ce3+:2 F5/2→2 F7/2跃迁间存在能量失配(1 400cm-1附近)的Er3+/Ce3+共掺碲酸盐(TeO2-Bi2O3-TiO2)玻璃中引入了高声子能量SiO2组分。测试分析了不同SiO2组分含量下的Er3+吸收光谱、上转换发光谱、1.53μm波段荧光谱、荧光寿命、放大品质因子和玻璃样品的热性能。结果表明:由于增强的Er3+/Ce3+离子间能量传递,当玻璃样品中SiO2含量达到9%(摩尔分数)时,Er3+的1.53μm波段荧光强度得到显著提高。同时,荧光半高宽随SiO2组分含量相应展宽,而玻璃热稳定性随之提高。     

稀土掺杂Al_2TiO_5–TiO_2–SiO_2多相泡沫陶瓷的制备与性能

用有机先驱体浸渍法制备了CeO2和Er2O3等稀土掺杂的Al2TiO5–TiO2–SiO2多相泡沫陶瓷。研究了CeO2和Er2O3等稀土掺杂对Al2TiO5–TiO2–SiO2多相泡沫陶瓷力学性能的影响。结果表明:CeO2和Er2O3掺杂可以显著增强Al2TiO5–TiO2–SiO2多相泡沫陶瓷的抗弯强度,在1250℃,以质量分数为0.5?O2 0.5%Er2O3掺杂,陶瓷样品的抗弯强度最佳,达到177.4MPa;在50～1000℃,热膨胀系数为5.2×10–6/℃,显气孔率超过76%。     

Ce:Fe:LiNbO3晶体的生长及光折变性能

在氧化锂(Li2O)摩尔分数(下同)为48.6%～58%的LiNbO3中掺入0.1%的氧化铈(CeO2)和质量分数为0.03%的氧化铁(Fe2O3),用提拉法技术生长出高光学质量的具有不同摩尔比n(Li)/n(Nb)的Ce:Fe:LiNbO3晶体.通过紫外-可见光谱和红外光谱测试了晶体样品的组成和缺陷结构.通过二波耦合实验系统研究了Ce:Fe:LiNbO3晶体样品的光折变性能.结果表明:晶体样品随n(Li)/n(Nb)比增加,样品的衍射效率降低,动态范围降低,但是,全息响应速率和光折变灵敏度提高.     

钙钛锆石玻璃陶瓷体的晶化和抗浸出性能

以SiO2、A12O3、B2O3、CaO、TiO2和ZrO2为原料,加入3％CeO2（质量分数,下同）作为模拟核素,利用熔融法制备钙钛锆石基玻璃陶瓷体,对含锕系元素的放射性废物进行固化处置。通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜等对热处理后玻璃陶瓷体进行表征。以电感耦合等离子体质谱测试玻璃陶瓷体抗浸出性能。结果表明：在晶化温度为1050℃,B203掺量为12．5％时,玻璃陶瓷体中低质量分数的TiO2和ZrO2更易参与生成钙钛锆石晶体,但固化体中仍有其他晶相存在;在同样晶化温度下,B203掺量为8．33％时对玻璃陶瓷体形成钙钛锆石单一晶相较为有利,且具有较好的抗浸出性能,其中Ce在产品一致性测试法下元素标准化浸出率7d后维持在10^-6数量级,固化效果明显。     

Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体生长及其全息存储性能

在同成分LiNbO3(LN)中,掺入MgO的摩尔分数分别为0,2%,4%,6%,掺入(质量分数)0.1?O2和0.08?2O3,采用提拉法生长了优质的Mg:Ce:Fe:LN晶体.检测了Mg:Ce:Fe:LN晶体的红外透射光谱和光损伤阈值.结果表明:6%Mg:0.1?:0.08?:LN晶体的OH-振动吸收峰紫移到3 532cm-1,其光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体提高2个数量级以上.用二波耦合光路测试晶体的衍射效率,写入时间和擦除时间.计算了光折变灵敏度和动态范围.结果表明:Mg:Ce:Fe:LN晶体全息存储性能优于Fe:LN晶体和Ce:Fe:LN晶体.以4%Mg:0.1?:0.08?:LN晶体作为全息记录材料,实现了总存储页面为3 200幅图像的存储,再现图像清晰完整.     

锆石中核原子表面电子态密度的密度泛函计算(英文)

通过搜索和调查固化材料的最优包容量,并利用密度泛函理论(DFT)对固化材料晶体进行了优化和预测,对锆石中核素原子包容量(x)进行了讨论,对相应的结构性能进行了研究,包括焓的形成、晶格畸变和态密度(DOS)。分别选择了高容量包晶(硅酸锆)和高稳定性能的晶体(Zr2Gd2O7)锆石为基本晶体,研究其固化性能。对高包容量晶的计算结果显示铈(Ce)或铀(U)原子放大能扩展硅酸锆的晶格长度,并导致形态从Fm3m形态转变为I41/AMD,使相对应的态密度远离Fermi能级。Ce和U原子在Zr1-xCe(或U)xSiO4基质中最佳包容量分别为25%和30%。这些数据与实验数据相吻合。     

Ca-Fe-Ce基硝酸盐阻燃抑烟型阻燃剂的制备与性能表征

以CaO, Fe(NO3)3×9H2O和Ce(NO3)3×6H2O为原料,采用机械化学法制备了钙铁层状金属氢氧化物和钙铁铈层状金属氢氧化物. 以XRD和热重分析表征了产物的结晶结构及热分解行为,结合ICP光谱测定,推测产物的化学组成分别为Ca0.51Fe0.49(OH)2(NO3)0.49×0.69H2O和Ca0.51Fe 0.37Ce 0.12(OH)2(NO3)0.49×0.59H2O. 将上述产物作为功能填料加入室温硫化硅橡胶,其添加量为0.7 g/g时,复合材料的拉伸强度达到4.5 MPa,氧指数约为34.5%,具有良好的阻燃性能和力学性能,优于常规的Mg(OH)2和镁铝层状金属氢氧化物. 含有0.2 g/g钙铁铈层状金属氢氧化物的室温硫化硅橡胶复合材料最大烟密度为8.46,抑烟性能优异.     

自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体反应机制的研究

采用“气窒法”实现燃烧波的“淬熄”，获得了自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体中不同阶段的燃烧产物，对燃烧产物进行XRD分析，并结合热力学和TG－DTA分析，探讨了自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体的反应机制，研究结果表明，Fe粉在高压氧气下被氧化生成Fe2O3并放出大量的热，使自蔓延反应进行，同时Fe2O3与ZnO,NiO接触，以溶解析出和扩散机制形成Ni-Zn铁氧体。     

氨基硅烷功能化磁性材料固定化琼胶酶的性能

利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对制备的SiO₂包覆Fe₃O₄复合粒子(Fe₃O₄@SiO₂)进行改性，制备了氨基硅烷功能化磁性材料Fe₃O₄@SiO₂-NH₂，将Fe₃O₄@SiO₂-NH₂作为载体用于固定化琼胶酶。采用SEM、FTIR、VSM对Fe₃O₄@SiO₂-NH₂和固定化琼胶酶进行了表征，对琼胶酶的固定化条件进行了优化，评价了固定化琼胶酶的性能。结果表明，琼胶酶成功固定在载体上。Fe₃O₄@SiO₂-NH₂的磁化饱和强度为48.4 emu/g，固定化琼胶酶的磁化饱和强度为42.8 emu/g...     

自蔓延高温合成Ni0.35Zn0.65Fe2O4粉体的研究

在自蔓延高温合成（ＳＨＳ）Ｎｉ０．３５Ｚｎ０．６５Ｆｅ２Ｏ４铁氧体粉体的实验中,研究了铁粉含量、氧压力、原料粉体粒度和相对密度对燃烧温度、燃烧波速度的影响,以ＸＲＤ,ＴＥＭ,振动样品磁强计分别对产物的微观结构、磁性能进行了研究,制备了粒度分布均匀、磁性能优良的Ｎｉ０．３５Ｚｎ０．６５Ｆｅ２Ｏ４磁粉。     

交变磁场诱导自蔓延法制备Mn-Zn铁氧体及其磁性能(英文)

采用交变磁场诱导溶胶凝胶自蔓延法制备Mn0.6Zn0.4Fe2O4型纳米粉体,利用X射线衍射仪、扫描电镜和超导量子干涉仪对不同磁感应强度下制备粉体的物相、形貌和磁性能进行了表征。结果表明:交变磁场可以促进自蔓延反应的燃烧过程,但并不改变燃烧产物的相结构。随磁感应强度增加,Mn0.6Zn0.4Fe2O4粉体的粒径和矫顽力逐渐减小,饱和磁化强度逐渐增加。当磁感应强度为0.25T时,相比未加入交变磁场制备的粉体,Mn0.6Zn0.4Fe2O4粉体的矫顽力下降96%,达到278.6A/m,饱和磁化强度提高了500%,达到49.4A·m/kg。     

MECHANISM OF STRUCTURE FORMATION IN SELF-PROPAGATING THERMITE REACTIONS: THE CASE OF ALUMINA AS DILUENT

The mechanism of structure formation of the global reaction Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃ under self-propagating high-temperature synthesis (SHS) conditions in the presence of alumina as diluent is investigated. The reactants in powder form are converted into products by passing through four transformation zones with different structure and composition. Some of the early stages of this reaction are explained on the basis of the mechanism proposed by Korchagin and Podergin (1979). Final products seem to be then formed as a consequence of a crystallization process from a melt. These findings may contribute to improve the manufacturing of wear and corrosion resistant SHS coatings.     

生物模板法制备微纳米三氧化二铁

以FeCl3为起始原料,采用不同的生物模板(定量滤纸、鸡蛋内膜),通过浸渍和煅烧,成功地制备出具有生物形态的微纳米Fe2O3,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征样品的相组成和微观结构。结果表明:两种模板所制得的产品都很好地复制了原模板的形貌。同时,研究了制备条件诸如煅烧温度和反应物浓度对产物结构、形貌和尺度的影响,并初步探讨了生物形态的微纳米Fe2O3形成的机理。     

自蔓延高温合成/快速加压法制备(TiB2+Fe)/Fe梯度材料

通过对不同Fe含量的Ti B Fe体系绝热曙度计算了试样温度有限元计算，确定了（TiB2 Fe)/Fe梯度材料各层合理的厚度，并采用SHS／QP技术制备了（TiB2 Fe)/Fe梯度材料。电子探针分析表明（TiB2 Fe)/Fe梯度试样中各层间没有了明显的界面，沿厚度方向由富陶瓷相向富金属相连续转变。背散射电子像分析表明从富陶瓷侧到富金属侧，材料的显微结构也是梯度变化的。SEM分析表明，从富陶瓷层到富金属层，TiB2晶粒减小。     

磁性壳聚糖微球的合成及其在固定化血管紧张素转化酶的应用

以化学共沉淀法合成Fe3O4纳米粒子为磁核,采用乳化交联法制备磁性壳聚糖微球,并对其形貌、结构和磁饱和强度等性质进行了表征。以磁性壳聚糖微球作为载体,固定化猪肺粗提物中的血管紧张素转化酶,并对固定化条件进行研究。结果表明,固定化血管紧张素转化酶的最佳条件为：pH值为8.3,最佳温度为50 ℃,最佳时间为1.5 h,最佳酶溶液蛋白浓度为6 mg/mL,此时固定化酶活力最高为0.048 U/g微球。与游离酶相比,固定化酶的pH值稳定性和热稳定性均得到提高。固定化酶重复使用10次,仍然保持40%以上相对活力,说明磁性壳聚糖微球是固定化血管紧张素转化酶的良好载体。     

柴油在氮气存在条件下还原铜渣中磁性铁的模拟

为降低火法冶金炉渣中磁性铁含量以回收铜,采用柴油在N2存在条件下还原铜渣中Fe3O4;并基于吉布斯自由能最小化原理,建立平衡模型,探讨了反应温度（1220～1280℃）、N2加入量（480～960m3/d）、油渣比（0.5～2.9L/t）对Fe3O4还原反应的影响。结果表明：柴油裂解,主要生成C和H2;同时,反应中气体体积发生膨胀。提高反应温度和N2加入量,裂解产物摩尔分数基本保持不变。Fe3O4与柴油裂解产物的反应平衡常数大,反应程度高,Fe3O4被还原成FeO。油渣比增加,Fe3O4还原率呈线性增加。柴油裂解和柴油在氮气存在条件下还原铜渣中Fe3O4反应都是吸热过程。