省部級創新團隊

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稀土新材料創新團隊

(負責人:包金小)

一、研究領域:

(1)      稀土納米粉體制備及高性能稀土陶瓷研究。

解決現有工業化制備氧化锆複合陶瓷粉體的成本高、容易團聚、環境污染大等問題。闡明高能球磨的各種工藝參數及氧化锆粒度大小對陶瓷粉體影響的相關規律。獲得一套先進納米氧化锆粉體制備工藝,為複合陶瓷的産業化提供保障。在獲得氧化锆納米粉體的前提下解決顔色飽和度差及高強度結構陶瓷的機械強度不夠的問題。

(2)      稀土複合永磁體開發研究。

圍繞稀土複合永磁體制備和磁性增強機制,開發高性能稀土永磁材料制備關鍵技術;另一方面開展稀土基磁制冷材料的性能研究與開發,力争獲得具有應用前景的室溫磁制冷材料。同時闡釋重稀土元素分布在磁性增強中的作用機理。建立主相晶粒内部、晶粒邊界、晶間相中稀土元素NdDy的擴散和分布規律,從成相的穩定性、原子結合能、元素濃度差異揭示燒結(NdDy)-Fe-B雙主相複磁體NdDy等元素的擴散機制。

(3)      微波輔助稀土先進材料制備研究。

采用微波綠色冶金制備稀土先進陶瓷材料,并闡明微波電磁場與稀土新材料相互作用機理,厘清微波電磁場作用下誘導稀土陶瓷材料原位生長的演化規律,建立微波場作用下稀土陶瓷晶體生長過程中原子擴散模型,揭示微波促進擴散的機制和微波非熱效應的物理本質,為開發利用微波綠色冶金技術制備稀土先進陶瓷的應用提供科學依據。

(4)      氫能及稀土摻雜離子器件開發。

基于摻雜CeO2電解質材料進行研究,探究摻雜CeO2的固态相變、摻雜元素對氧化铈複合陶瓷相變的影響,分析相變對摻雜氧化铈固體電解質材料性能的影響。此外也對高催化性能的電極材料開發進行系統的研究。同時開展固體氧化物電解池方面的研究,利用新型陰極材料的設計和開發實現H2O/CO2的電解并制備高附加價值的化學産品。研究納米催化劑材料的合成條件、氧化物添加、合金組分、載體摻雜、表面缺陷、晶面取向等因素對直接醇類燃料電池催化劑電催化性能的影響,掌握催化劑材料制備的關鍵技術,明确提高催化劑性能的有效途徑,完善催化劑制備理論。此外也開展石墨烯制備以及納米稀土氧化物等相關的研究。

(5)      稀土催化材料的開發研究。

基于傳統光催化材料中光生電荷複合率高、光吸收範圍窄和量子效率低等難題,利用稀土材料所具有的上轉換發光特性有效複合改性半導體基光催化材料。通過熱處理法和原位化學還原法制備出兼具表面稀土材料負載和表面稀土元素摻雜的新型納米複合光催化材料。首先,利用稀土材料所具有的上轉換發光特性有效提升光催化材料的光吸收範圍。其次,利用表面負載稀土材料為材料中光生電荷的傳輸提供新的傳輸通道。最後,利用表面稀土元素摻雜有效制備出雜質能級等特殊結構,進一步縮減光催化材料的帶隙結構。并采用密度泛函理論計算為所制備的新型材料提供理論依據。最終制備出光吸收範圍廣、效率高且具有優良電荷遷移性能的新型複合光催化材料,為稀土材料與光催化技術的有效結合提供科學依據。

二、團隊組成:

本團隊為内蒙古自治區創新團隊,固定科研人員11人,其中,教授3人,副教授3人,講師5人,博士研究生3人,碩士研究生15人。擁有内蒙古自治區傑出青年1人,草原英才2人,新世紀人才2人,内蒙古自治區科技英才計劃-領軍人才1人,包頭市最美科技工作者1人、包頭市高層次人才1人、萄京游戏716科技創新突出貢獻獎1人。

三、科研項目:

團隊先後承擔或參加國家重點研發計劃、國家自然科學基金5項、内蒙古自然科學基金9項、内蒙古科技計劃項目5項,與科研院所合作研發等各類科研項目10餘項,項目到校經費近800萬元。

四、科研成果:

1)專利:申請國家發明專利29項,獲得13項,公開16項。

2)論文:《Science Bulletin》、《Advanced Science》、《Chemical Engineering Journal》、《ACS Catalysis》、《Electrochimica Acta》、《Chinese Journal of Catalysis》、《Journal of the European Ceramic Society》,科學通報,中國稀土學報等國内外重要學術刊物上發表論文100餘篇。

3)專著:出版《氧化锆陶瓷制備及應用》、《Magnetic and Calorimetric Study of the Magnetocaloric Effect in Intermetallics Exhibiting First-order Magnetostructural Transitions》、《磁制冷材料的相變與磁熱效應》等著作8部。

4)成果轉化應用:原創性成果稀土穩定彩色氧化锆綠色可控制備及産業化通過内蒙古自治區産權交易中心挂牌交易并成功在稀土高新區相關企業轉化應用,突破了自治區高校科研人員原創成果專利轉化應用的最高值,該專利 10 年授權使用費為350 萬元的基礎上收取每頓粉體售價(30 萬元/噸)的 13%,不僅起到了高校原創性成果應用轉化的引領示範性作用,而且實現了内蒙古特色資源稀土材料的高值化利用,該成果被自治區科協提名推薦第二十四屆中國求是傑出青年成果轉化獎。

 

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