Stabilization effects of third element on CaCu5 type derivatives of rare-earth transition-metal intermetallics

Part of the results of the key project " Search for novel rare-earth functional materials" supported by the National Natural Science Foundation of China is reviewed. In combination with reports in literature, the effects of the third element M on the formation and stability of La2(Co.M)17. R(Fe.M)12 and R3(Fe, M)29 intermetallic compounds are discussed by considering mixing enthalpy of M with rare-earth. Fe and Co. and atomic radius, electronegativity and electronic configurations, etc. It is concluded that the mixing enthalpy and atomic radius dominate the preferential sites and the minimum amount of M required to stabilize a structure, which ultimately affect the magnetic properties of a compound prominently. This review should provide some heuristic hints for exploiting novel rare-earth transition metal functional materials and for improving their performance.     

第三组元对稀土富过渡族金属CaCu5型衍生化合物的稳定作用

根据国家自然科学基金重点项目“新型稀土功能材料探索”的部分研究结果,并结合文献的有关报道,从第3组元M与稀土元素和Fe,Co的混合焓,原子半径,电负性和电子组态等方面讨论了M对La2(Co,M)17,R(Fe,M)12和R3（Fe,M)29化合物成相规律和稳定作用。混合焓和原子半径对M在结构中的占位和形成稳定相M的含量分别起主要作用。M的占位和浓度对化合物的磁学性能有显著的影响。本综述对探索新型稀土－过渡金属功能材料和改善性能提供有益的参考。     

稀土富过渡族金属CaCU5型衍生化合物的结构

材料的性能与其晶体结构密切相关,稀土(R)富过渡族金属(T)化合物是当今探索新型永磁材料的研究重点之一.结合国家自然科学基金重点项目“新型稀土功能材料探索”课题,作为研究第3组元对形成RT5衍生化合物的稳定作用及其占位和对磁性能影响的基础,综述了以CaCu5型结构的RT5为原晶胞,不同数量的哑铃对2T原子,以不同方式有序或无序替代某些位置的R原子可能衍生的化合物,以及它们与原晶胞结构的关系.     

Rm+nCo5m+3nB2n的合成、晶体结构和磁性能

综述了作者测定的R-Co-B三元系R=Nd,Pr,600℃长时间退火和R=Sm,Gd,700℃长时间退火的等温截面相关系.应用结构组合概念,对于Rm+nCo5m+3nB2n化合物设计合成了m=2,n=1的R3Co13B2(R=Nd,Pr,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Y)和m=2,n=3的R5Co19B6(R=Pr,Nd)新型化合物.用X射线粉末衍射和Rietveld峰型拟合法测定并修正了它们的晶体结构以及化合物的易磁化方向.应用振动样品磁强计、提拉样品磁强计以及不同磁取向样品的M(H)-H曲线,测定了新化合物R3Co13B2和R5Co19B6的Curie温度Tc、饱和磁化强度Ms和各向异性场HA.Rm+nCo5m+3nB2n在相同n的情况下,随m值的增加,化合物的Tc和Ms增大,在m相同的情况下,随n值的增加,HA增大.并研究了Ni部分替代Nd3Co13B2中的Co,对Nd3Co13-xNixB2化合物磁性的影响,Ni含量的增加,自旋转变温度TSR单调的降低,并在x=3时室温下磁化方向为易轴,讨论了Rm+nCo5m+3nB2n的晶体结构与磁性能的关系,探讨了作为永磁材料的可能的合成途径.     

Ca(NO3)2在酸雨胁迫作用下对小白菜的影响研究

随着经济的发展,酸雨已成为全球性的环境污染问题,我国酸雨污染出现的频率和强度也在逐年增加。如何在酸雨影响下保护农作物产量是当前酸雨相关研究的热点问题。实验选择了我国东北地区典型的农作物小白菜作为研究对象。通过模拟实验,分析了酸雨胁迫下小白菜的生理生长指标的变化,并验证土壤中Ca(NO_3)_2的添加是否可以维持酸雨条件下小白菜的产量。研究结果表明酸雨和土壤中的Ca(NO_3)_2均会影响小白菜的部分生长生理特性,酸雨的存在会影响小白菜的可食用部分的产量等指标。但是当土壤中Ca(NO_3)_2浓度增加时,会降低酸雨的影响,间接地减弱了酸雨对小白菜产量的影响。因此可在酸雨影响较为强烈的地区,通过增加土壤中Ca(NO_3)_2浓度,以降低酸雨对小白菜的影响。     

R(Fe, Si)12(R=Y, Nd)化合物的电子结构与磁性

介绍了新近发展的基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波((L)APW)+局域轨道(lo)方法, 并对R(Fe, Si)₁₂化合物(R=Y, Nd)作了理论计算. 由结构优化后的单胞总能量分析了Si原子的占位分布, 计算得到并分析了Si原子替代晶位不同引起的原子磁矩、总态密度和局域态密度的变化特点. 结果表明RFe₁₀Si₂化合物(R=Y, Nd)饱和磁矩明显大于同类RFe₁₀M₂化合物(M=Ti, V, Cr, Mn, Mo和W), Si原子在化合物中存在两种杂化机制, Si(8j)原子会同时减小3种晶位Fe原子磁矩, Si(8f )则主要减小Fe(8i)与Fe(8j)原子磁矩. 由Fermi面态密度变化分析认为加入Si原子会大大提高化合物居里温度.     

稀土Sm2O3对WCoB-TiC复相陶瓷组织的影响

以WC、TiB₂、Co粉末为基本原料,添加稀土Sm₂O₃为抑制剂,采用真空液相反应烧结技术制备WCoB-TiC复相陶瓷材料,利用XRD、SEM和EDS对其微观形貌和相组成进行表征。结果表明,添加一定量稀土Sm₂O₃后,WCoB-TiC复相陶瓷晶粒细小且分布均匀,晶粒的长大得到抑制;随着稀土Sm₂O₃的过量加入,复相陶瓷中有棒状晶粒出现,晶粒有粗化的趋势。在1400℃下烧结时,当Sm₂O₃添加量为0.3%时,制成的WCoB-TiC复相陶瓷材料密度达到10.01g/cm³,硬度HRA达到 91。     

Pu(H2O)53+和Pu(H2O)54+ 团簇的相对论密度泛函研究

用TPSSTPSS密度泛函方法, Pu离子和H₂O分子分别采用相对论有效原子实势(RECP)和6-31g基组, 研究了Pu(H₂O)₅³⁺和Pu(H₂O)₅⁴⁺ 团簇溶剂化和非溶剂化效应中的几何结构及紫外可见吸收光谱. 计算结果表明: 水溶剂环境对Pu(H₂O)₅³⁺及Pu(H₂O)₅⁴⁺ 团簇的几何结构影响都比较明显. NBO电荷分析表明水分子与钚离子之间没有直接的电荷转移. 所研究团簇的未配对电子都占据5f轨道. 在气相及水溶剂环境下, 所研究团簇的紫外可见吸收光谱存在较大差距. 主要的吸收峰大都源于f电子之间的跃迁.     

SiW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)5-的电化学性质及电催化还原过氧化氢

 用循环伏安和交流阻抗等方法详细研究了SiW₁₁O₃₉Fe(Ⅲ)(H₂O)^5- (SiW₁₁Fe)的电化学性质和对H₂O₂ 还原的间接电催化作用,并与PW₁₁O₃₉Fe(Ⅲ)(H₂O)_4- (PW₁₁Fe)进行了比较,同时提出了电催化反应的机理。实验结果表明,与PW₁₁Fe 类似,SiW₁₁Fe在酸性水溶液中也有3对还原氧化伏安响应,分别归属于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对和W-O骨架的还原氧化反应。但SiW₁₁Fe的3对还原氧化波的峰电位与PW₁₁Fe)相比明显负移,且均受溶液pH的影响。SiW₁₁Fe中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对传递电子的可逆性比PW₁₁Fe的差,但同样对H₂O₂ 的还原具有明显的电催化作用,并受溶液pH的影响。随着溶液pH的增加,Fe波和W-O骨架波的还原氧化峰电位均负移,Fe波对H₂O₂ 还原的电催化活性降低甚至被完全抑制,相反,第一个W-O骨架波对H₂O₂ 的还原却有明显的电催化作用。