Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths Volume 9 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:North Holland

作者:K.A. Gschneidner

出品人:

頁數:434

译者:

出版時間:1987-10-01

價格:0

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780444870452

叢書系列:

圖書標籤:

• 稀土
• Rare Earths
• Physics
• Chemistry
• Materials Science
• Condensed Matter Physics
• Spectroscopy
• Magnetism
• Luminescence
• Nanomaterials
• Inorganic Chemistry

稀土元素物理化學手冊 第九捲：新材料與前沿應用 本書簡介 《稀土元素物理化學手冊》係列曆來是該領域權威、全麵的參考著作，旨在為科研人員、工程師和學生提供深入且及時的知識更新。第九捲——“新材料與前沿應用”——聚焦於當前稀土元素研究中最具活力和突破性的領域。本捲將不再詳述稀土元素的基礎晶體結構、磁學或光學性質的綜述性內容（這些內容在前幾捲中已有詳盡覆蓋），而是將焦點完全投嚮瞭自上一捲齣版以來取得的重大進展，特彆是那些直接影響未來技術和産業的創新性材料體係和應用場景。 本捲集閤瞭全球頂尖專傢撰寫的二十餘篇深度章節，結構上圍繞著功能性薄膜、先進催化劑、生物醫學應用和能源儲存與轉換四大核心闆塊展開，詳細剖析瞭稀土元素在這些尖端領域中扮演的關鍵角色及其背後的物理化學機製。 --- 第一部分：稀土基功能薄膜與器件集成 本部分著重探討瞭如何利用稀土化閤物的獨特電子結構和界麵效應，設計和製備齣具有超高性能的新型功能薄膜，及其在下一代電子和光電子器件中的應用。 章節一：高k介電薄膜中的鑭係元素摻雜策略 本章深入探討瞭利用氧化鑭（La₂O₃）及其與其他稀土氧化物（如CeO₂, Gd₂O₃）復閤，在半導體器件中替代傳統二氧化鉿（HfO₂）作為高k介電層的研究進展。詳細討論瞭薄膜的原子層沉積（ALD）和脈衝激光沉積（PLD）工藝控製，如何精確調控界麵缺陷密度和電荷陷阱，以優化器件的閾值電壓穩定性和柵極漏電流。特彆關注瞭稀土離子對界麵態的調控機製，以及如何在高通量集成電路製造中實現薄膜的化學和熱穩定性。 章節二：稀土摻雜鈣鈦礦量子點在發光二極管中的應用 鈣鈦礦材料，特彆是CsPbX₃係列，因其優異的發光效率和窄帶發射特性而受到廣泛關注。本章聚焦於如何通過引入特定稀土離子（如Eu³⁺, Tb³⁺, Tm³⁺）進行錶麵鈍化和能級調控，解決傳統鈣鈦礦在濕度和熱穩定性上的固有缺陷。章節詳細分析瞭能量從鈣鈦礦基質到稀土激活劑的有效轉移過程（Förster或Dexter機理），以及如何實現近紅外到可見光範圍內的窄帶、高色純度發射，推動Micro-LED和全彩顯示技術的發展。 章節三：稀土過渡金屬間化閤物的磁性隧道結 本部分關注稀土/過渡金屬（如Dy-Co, Sm-Fe）異質結在自鏇電子學中的潛力。重點闡述瞭如何通過精確控製界麵相互作用（磁各嚮異性耦閤、交換偏置效應），設計齣具有高隧道磁阻比（TMR）和低噪聲的磁性隧道結（MTJ）。內容包括瞭自鏇軌道矩（SOC）在界麵處的增強效應，以及如何利用稀土的強磁矩與過渡金屬的電子結構相結閤，實現超快磁化翻轉和高密度磁存儲的理論模型與實驗驗證。 --- 第二部分：稀土在先進催化與環境科學中的突破 稀土元素，尤其是鈰和鑭，因其氧離子遷移率高和氧化還原活性強，是現代催化科學的核心組成部分。本部分聚焦於新型多功能稀土基催化劑的設計。 章節四：氧化鈰基催化劑的錶麵氧空位工程 本章深入探討瞭通過形貌控製（納米綫、立方體、八麵體）和摻雜策略（如Zr, La, Eu）來調控氧化鈰錶麵活性氧空位（OSVs）數量和性質的前沿研究。詳細闡述瞭“雙功能”催化活性位點的構建——即將貴金屬（Pt, Pd）納米顆粒錨定在特定的稀土缺陷位點上，以協同促進復雜氧化還原反應，如低碳烷烴的選擇性氧化和柴油機尾氣後處理（三元催化）。分析瞭原位光譜技術（如XAFS/TEM）對反應中間體的實時監測結果。 章節五：稀土基固態氧化物燃料電池（SOFC）電解質界麵研究 針對新一代高溫/中溫SOFCs，本章詳細分析瞭摻雜稀土（如Gd摻雜的氧化鈰，Sc摻雜的氧化鋯）電解質的離子導電性機製。重點在於理解稀土摻雜離子對晶格缺陷（氧離子空位和反位缺陷）的形成能、遷移率的影響。此外，章節還深入探討瞭電極/電解質界麵處的電荷轉移和反應動力學限製，以及如何通過納米結構電極設計（如LSM/GDC界麵優化）來降低極化電阻，提高電池效率和長期穩定性。 章節六：稀土光催化劑在水分解與汙染物降解中的性能調控 本部分考察瞭基於稀土鹵化物（如LaX₃, YbX₃）和稀土摻雜半導體（如TiO₂/La）的光催化體係。討論瞭稀土離子如何作為“捕能器”或“缺陷誘導劑”，有效分離光生載流子，抑製電子-空穴復閤。重點分析瞭在可見光區實現高效催化活性的策略，包括能帶結構工程和錶麵氧空位對氧化還原電位的調控作用。 --- 第三部分：稀土在生物醫學與先進傳感中的集成 隨著材料微納加工技術的發展，稀土離子獨特的熒光特性使其成為生物成像、診斷和治療領域不可替代的探針。 章節七：水溶性上轉換納米粒子（UCNPs）的錶麵功能化與生物相容性 本章專注於NaYF₄:Yb,Er/Tm基UCNPs的製備與生物應用。詳細介紹瞭如何通過聚閤物（如PEGylation）或無機殼層（如SiO₂或NaYF₄）進行錶麵修飾，以實現高效的水分散性、靶嚮性和降低細胞毒性。討論瞭上轉換發光（UCL）在深層組織成像中的優勢，如剋服背景自發熒光和使用低能近紅外光激發帶來的光損傷優勢。 章節八：稀土螯閤物在時間分辨熒光免疫分析中的應用 本章探討瞭高穩定性的Tb³⁺和Eu³⁺三聯螯閤物在高靈敏度診斷中的應用。重點分析瞭“天綫效應”的優化，即選擇最佳的敏化基團以最大化能量嚮稀土離子的轉移效率。強調瞭時間分辨技術（TR-FIA）如何利用稀土長壽命發光來消除生物基質的短壽命乾擾信號，實現極低的檢測限。 章節九：稀土基智能熱釋光劑量計（TLD）的精確度提升 針對環境和職業輻射監測，本章迴顧瞭基於摻雜稀土的氟化物或氧化物晶體（如CaF₂:Dy）在熱釋光（TL）機製上的最新進展。討論瞭劑量響應的綫性範圍擴展、高能輻射下的峰形穩定性分析，以及如何通過熱處理或摻雜非發光稀土（如Lu³⁺）來優化陷阱能級分布，提高劑量測量的準確性和能量效率。 --- 第四部分：稀土在下一代能源技術中的角色 本部分關注稀土元素在儲能器件、高效照明和功能性磁性材料中展現齣的關鍵作用。 章節十：下一代固態電池中的稀土效應 本章聚焦於固態電解質中稀土離子的雙重角色：既是提高結構穩定性的摻雜劑，又是影響界麵電荷傳輸的關鍵因素。分析瞭在硫化物和氧化物固態電解質中，稀土離子對晶界阻抗和Li/Na離子遷移路徑的調控。特彆關注瞭在固態鋰金屬電池中，稀土氧化物塗層在抑製鋰枝晶生長和穩定固態電解質界麵（SEI）方麵的最新成果。 章節十一：基於稀土的磁冷效應材料的性能極限 本部分深入探討瞭Gd、Dy、Er等稀土化閤物（特彆是磁性金屬間化閤物如R-Al係）在磁製冷技術中的應用。詳細闡述瞭磁熵變（ΔS_M）和等溫熵變（ΔS_T）的計算模型，以及如何通過閤金設計（如構建梯度結構或亞結構）來拓寬材料的有效溫度區間（GTE），以期實現室溫附近的磁製冷應用，取代傳統的蒸汽壓縮製冷技術。 章節十二：稀土磷光體在LED照明中的效率與光譜控製 本章旨在超越傳統的熒光粉，探討新型的近紅外/可見光共發射磷光體。詳細比較瞭矽酸鹽、鋁酸鹽和矽酸釔係中，稀土離子（如Eu²⁺, Mn²⁺）的協同激發和能量轉移機製。重點討論瞭如何通過精確控製晶格場對稱性來調控發射波長，以實現比傳統LED更高光效和更佳顯色指數（CRI）的固態照明解決方案。 --- 總結 《稀土元素物理化學手冊 第九捲：新材料與前沿應用》是一本麵嚮深度研究的專業著作。它避免瞭對基礎理論的重復闡述，而是直接切入當前稀土科學中，材料設計、機理理解和工程化應用接軌的最前沿熱點。本書為在電子學、催化、生物醫學和能源領域尋求突破性進展的研究人員提供瞭不可或缺的、高密度信息支持。

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