抗紫外老化尼龙薄膜

陈碧琦

-/新材料

通过稀土氧化物表面修饰和纳米化并与尼龙树脂复合，通过熔融挤出流延工艺制备厚片再应用双向拉伸工艺制备抗紫外尼龙薄膜，该产品具有耐紫外老化性能优异，可见光透性强的特点；经加速老化测试，耐候时间是普通产品3倍以上。可广泛应用于印刷、包装、复合板材等领域。该产品已在厦门长塑实业有限公司进行了中试阶段。

基于稀土纳米探针的时间分辨荧光POCT检测技术

陈碧琦

-/新材料

早期诊断，对于各种疾病的防治具有十分重要的意义。小型化体外诊断POCT（临床实时检测）具有便携、快速、高灵敏度等优点，已经成为医学体外诊断领域未来发展方向之一。时间分辨荧光技术具有荧光寿命长、Stocks位移大等优点，成为实现POCT规模化应用最有前景的检测技术。国际知名大型医疗器械企业都在进行时间分辨荧光POCT产品的开发，而在我国，相关产品的研发还处于刚刚起步阶段。研发团队基于稀土材料铕配合物（Eu）的时间分辨荧光特性，自主开发适用于心梗、心衰、炎症感染等疾病标志物早期诊断的小型医学检测POCT系统，包括相关时间分辨免疫荧光微球、仪器以及配套试剂盒，实现从研发、生产、销售，以及提供第三方医学检测服务业务的于一体的综合性医疗期间产业化模式。 自主开发的医学检测系统灵敏度可达10-17mol/well，与传统的免疫技术相比，提高近3个数量级，检测线性范围达到10-13-10-17mol/well。同时，采用LED光源和自主设计的荧光增强光路，设备尺寸更小，具有更高便携性。在灵敏度高、特异性、紧密性和重现性方面均达到了国际先进水平，与国内外的产品相比，具有非常明显的性能优势。

宽带近红外发光材料

陈碧琦

-/新材料

脸部识别技术主要是通过距离传感器与光线传感器反馈成像系统，以确定面部识别所需的红外光强度。随后通过红外光发生器向人脸发射裸眼无法识别的红外光，再由红外摄像机捕捉从人脸反射回来的扫描点，构建人脸的3D图像模型。在该项智能技术中，红外发光材料起到了重要作用。近红外光(NIR)是介于可见光和中红外光之间的电磁波，根据美国试验和材料检测协会(ASTM)定义其波长范围为700～2500nm，习惯上近红外区又可划分为近红外短波(700~1100nm)和长波(1100~2500nm)两个区域。近年来近红外发光材料在面部识别、虹膜识别、安防监控、激光雷达、健康检测、3D传感、食品检测等领域的应用得到快速发展。我们通过对稀土（过渡族）离子掺杂发光材料的研究，研制了Cr3+掺杂的氧化物发光材料，该发光材料在400-500nm蓝光范围内有较强吸收；发射波长位于650-1200nm的近红外光区域，半峰宽约400nm，且与蓝光芯片封住能够获得高效宽带近红外LED光源，该宽带近红外发光材料对促进脸部识别技术和食品、医药检测的便捷化以及智能化具有重要的意义。

照明及背光源显示用窄带红光荧光粉

陈碧琦

-/新材料

白光LED由于其节能、环保以及长寿命等优点被广泛应用于照明和液晶显示领域。特别的，就液晶显示背光源而言，其要求发光材料（蓝、绿、红）具有尽可能窄的发射带宽和合适的发射波长，从而获得高的色纯度及广的色域范围（>92%NTSC）。我们巧妙地利用一种快速的反向离子交换法对K2TiF6:Mn4+材料表面进行处理，成功制备出具有核壳结构的K2TiF6:Mn4+@K2TiF6红光荧光粉。该材料表面形成的惰性K2TiF6壳层不仅能通过阻挡内层的Mn4+离子与水的接触来提高抗湿性能，还能有效阻断激发态能量向表面晶格缺陷迁移的通道，从而达到提高发光效率的目的。研究结果表明，进行反向离子交换处理后，红光荧光粉的发光量子产率达98%，150℃发光强度为室温下的103%，稳定性良好。可用作白光LED器件，色温为3510K，显色指数Ra=93，流明效率162lm·W-1，且已掌握公斤级制备技术。

微藻大规模培养软体板式光生物反应器

颜成虎

-/新材料

微藻是一种重要的新型生物质原料，可直接利用CO2（固碳效率相当于森林的10-50倍），且具有极高的经济价值（几万至百万元/吨），在生物能源、CO2减排和水处理等领域均具有重要的应用。光生物反应器是微藻大规模培养的核心，目前同时满足高产率和低成本的大规模光生物反应器开发仍面临巨大的挑战。我们开发了可以实现闪光效应的软体板式光生物反应器，建立了软体板式光生物反应器批量制造技术和工业化生产装备，其成本远低于同样结构的硬体板式光生物反应器。进一步构建了基于该软体板式光生物反应器的微藻培养系统，先后完成了100m2、1000m2和5000m2规模覆盖式微藻培养系统中试，最高微藻产率可达50g/（m2d），亩产小球藻达1吨以上，亩产值超过10万元。

热浸镀锌工艺稀土活化助镀技术

仉小猛

-/新材料

在工业上常用的镀锌工艺有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂（镀）锌等，其中热浸镀锌约占镀锌总量的95%，热浸镀锌用锌量在世界范围内占锌产量的40%，在中国约占锌产量的30%左右。批量热镀锌行业市场规模巨大，初步估计批量热镀锌厂年加工量超过1亿吨，市场产值达千亿元。 批量热镀锌行业整体工艺技术水平比较落后、自动化程度相对电镀锌市场偏低、工艺控制水平参差不齐、行业整体水平不高、污染严重，随着政府环保政策趋紧而环保压力加大。批量热浸镀锌过程中，传统锌-铵助镀工艺虽然具有成本低、稳定性高及助镀效果好等特点，但因其在生产过程中产生大量的烟雾，助镀剂中氯化铵成分给周边环境造成的水质和空气污染一直是行业面临的核心环保难题。 本技术复盐表面活化技术，去除了烟雾产生根源NH4+，从而控制了镀锌过程NOx污染气体的排放；稀土元素优先与游离铁离子反应，从而阻止铁离子与锌离子反应产生锌灰、锌渣废弃物。技术新产品具备以下显著特点：（1）烟雾小、不漏镀。使用本技术产品，能减少镀锌过程70%以上含氮废气排放，可显著改善操作环境，且生产过程不会出现漏镀现象。（2）不爆锅、产品外观质量高。使用本技术产品处理后，镀锌件下锅时不会发生爆锅现象，且产品表面质量高，表面光滑度、光泽度均较普通产品有所提高。（3）节约锌锭。使用本技术产品，可调控镀锌高温合金过程，减少锌灰锌渣产量，每吨镀件平均节约3-5%锌锭资源，可显著降低成本，经济价值明显。（4）自净化特性。本技术产品具备自净化特性，可以显著延长助镀液使用寿命，助镀液清理周期至少能延长一倍以上。

稀土高太阳能反射颜料制备技术

陈碧琦

-/新材料

具有高红外反射性的有色颜料不仅能够有效降低城市地区建筑热量累积还可以满足人们对色彩的追求，从而使它们被广泛地用在建筑外墙和屋顶涂料中。现阶段由于传统无机颜料含有重金属元素例如铬、铅、钴、镉、锑、砸等，当重金属含量超过一定水平后将会对环境和人类健康造成严重威胁，导致世界上许多国家对其使用进行严格的控制。因此我们以廉价的轻稀土为主原料，制备不含有毒重金属元素，比无机颜料具有更好的热稳定性、遮盖能力、分散性，且色泽鲜艳的近红外反射稀土颜料，其中原料中稀土元素占90-100%，可达到近红外反射率95%以上，具有显著的隔热效果，可用于建筑外墙涂料、化工制品贮罐涂料、车船隔热涂料、金属板材隔热涂料等领域。

室内养植照明用红光荧光粉

陈碧琦

-/新材料

光是绿色植物实现光合作用所必需的条件，在植物的萌芽、生长、开花和形成果实的各个阶段都需要光照。一直以来，绿色植物都是从太阳光中吸收能量实现光合作用的。而太阳光作为一种连续光谱的光，不同植物按其生命周期各个阶段的不同，从太阳光中所吸收的光的波长也不同。对植物而言，其光合作用最需要的光的波长段是蓝光段和红光段。为了满足植物生长所需要的光源，以及更好的提高种植植物的光合作用效果，提高植物产量，人们在光源选择上集中在植物所需要的红光(660nm)和蓝光(450nm)波段。因此，通过对稀土（过渡族）离子掺杂发光材料的深入光谱学研究，我们得到高效和高稳定性的发光材料-红光荧光粉。该氧化物红光荧光粉，在紫外光和蓝光范围内吸收强，能够发射出植物生长所需的660nm的红光，发光量子产率高，且规模制备技术成熟、热稳定性好，将其应用于植物室内植物照明的应用中将提高植物的光合作用。

有害阴离子复合金属氧化物水体净化材料

高老师

-/新材料

开发了一种高吸附容量、高吸附速率、无溶出、可再生循环利用的环保新型水处理材料,通过稀土金属对过渡金属氧化物相互的镶嵌而显著提高其吸附能力，针对水体中的有害阴离子，如磷酸盐（PO43-）、砷（As）、锑（Sb）、硅酸盐（SiO32-）等，受有害阴离子污染的水体经处理后可达到饮用水标准，是一款拥有独立知识产权、能填补国内空白的新产品。 此产品适用于湖泊、河流、饮用水厂、市政中水、循环冷却水、景观河道、分散式污水处理装置、泳池水质维护、地下水修复和渔业养殖水体等的处理，在去除有害阴离子的同时还可有效防止藻类的生长。 材料特点： 1.技术成熟高2.吸附容量大，与国外一线产品等同；3.使用简单，实现无人值守4.可重复使用，再生后吸附容量衰减小

铕高效电解还原技术及集成装备

张绘

-/新材料

开发了铕高效电解还原技术，通过改进电解液成分和电解工艺，并开发设计了先进紧凑型密闭电解槽和密闭管式萃取装置，形成铕电解还原-萃取分离的高纯度铕高效分离技术与先进装备集成体系，实现铕还原率≥90%，电流效率≥90%。显著减少了钐铕钆的分离级数，为进一步制备高纯度荧光级铕化合物提供原料

包头矿稀土清洁冶金新工艺

赵超

-/新材料

我国包头稀土资源居世界首位，其工业储量占全世界的23%，全国的80%以上。四川攀西氟碳铈矿是我国第二大稀土资源。这些矿中除稀土外，还含0.2-0.3%的钍和6-8%的氟，此外包头矿中还有4~6%的磷。其中钍是非常宝贵的未来能源，氟化物是用途及其广泛的化工原料。自1980年以来，包头矿的冶炼技术主要采用浓硫酸强化焙烧工艺，因流程短、成本低对稀土工业做出重大贡献，但该工艺无法回收钍、氟和磷，所产生的含氟、硫废气和含钍放射性废渣等以末端方式治理，成本高，难以满足《稀土工业污染物排放标准》，以及即将公布实施的《稀土工业含放射性废渣处理处置规范》的要求制定。四川氟碳铈矿采用氧化焙烧–盐酸优溶工艺，产生大量铈富集物中间产品，导致铈资源利用率低，伴生钍和氟未利用，造成资源浪费和环境污染。1995年以来，按照平均年处理1万吨稀土氧化物（REO）计，约700-800吨钍流失在废渣中。两种轻稀土矿资源的共同之处在于都含有稀土和伴生资源F和Th，如何能够做到高效回收有价元素RE的同时，还能实现F和Th的回收，避免引起资源浪费和环境污染问题真正实现源头减排成为了轻稀土矿资源工艺的主要出发点。 为进一步发展和完善包头矿和四川氟碳铈矿的清洁冶金工艺，我们利用铈的变价和络合效应可以回收铈、氟和磷的新思路，结合提钍废渣中衰变子体可在有效时间内可完全衰变的规律，提出了包头矿清洁冶金的新工艺，通过氧化焙烧-浓硫酸低温焙烧法有效分解包头稀土精矿（ZL201711464923.2），得到的一个硫酸浸出液进行Ce(IV)、F、P和Th的回收（ZL2015105727.4）。四川氟碳铈矿的处理工艺是将富铈的优溶渣进行水洗-硫酸浸出，然后高效萃取分离Ce(IV)和F、Th(IV)。通过Ce(IV)、F、P、Th的高效回收，真正意义上做到资源综合利用，同时避免环境污染，实现源头减排，消除放射性的目的。

重稀土分离新工艺制备高纯氧化镥

赵超

-/新材料

南方离子型稀土矿配分齐全，主要以中重稀土为主，富含功能材料所需的铕、铽、镝、铒、镥、钇等中重稀土元素，是我国特有的战略资源。针对南方离子型矿重稀土分离工艺中存在重稀土分离效率低、反萃不完全、制备重稀土高纯化产品难等关键技术问题。近年来，长春应化所开拓了具有自主知识产权的P507-异辛醇混合体系分离重稀土的新体系（专利号：ZL200510016682.6），多家重稀土分离骨干企业建立了P507（2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯）-ROH（异辛醇）混合体系分离重稀土生产线，实现了高纯氧化镥等重稀土产品的规模化制备，然而随着企业生产线的长期运转，遇到了混合体系含量快速分析、萃取级数和酸度调控等亟待解决的关键技术问题。混合体系循环使用时ROH含量的现场快速测定直接关系到企业生产效率和产品的质量，是考量分离体系实用性关键指标之一。针对企业的技术需求和技术难题，该项目根据ROH和萃取剂含量与萃取率线性关系，建立了混合体系含量现场快速分析方法（专利号：ZL201710788284.9）,为P507-ROH体系重稀土分离工艺的长期稳定运行提供了技术保障。在P507-ROH体系萃取重稀土动力学研究基础上，提出了非平衡态萃取级数补偿技术分离重稀土新模式，在工业实践中得到充分验证，提高了重稀土生产效率。通过P507-ROH体系镱镥交换的热力学研究，发现了镱镥交换过程中水相酸度的调控区域，通过控制酸度范围实现了镱镥的高效分离（专利号：ZL201710788312.7），为降低重稀土分离级数提供优化工艺设计方案。

可实现稀土高选择性分离的纳孔石墨烯复合材料

邱洪灯

-/新材料

稀土是不可再生的重要战略资源，高纯度稀土元素是发展工业和国防的关键原料，被称为“工业味精”。但由于稀土元素之间的物化性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，同时稀土精矿分解时会产生较多杂质元素，使其分离提纯极为困难。目前稀土分离方法繁冗耗时，还会产生大量的污染。因此，亟需发展稀土元素高选择分离技术，实现稀土元素的精准分离，为我国稀土战略资源的高质化利用提供强力支撑。 多孔石墨烯作为一种重要的石墨烯衍生物，不仅具有石墨烯本身的优异性质，而且相比完美晶格的石墨烯表面，孔的引入可以产生许多独特的性质，比如：开放的能带间隙、较大的实际比表面积、坚韧的机械强度、优异的传质能力等。本团队率先利用水滑层不完全覆盖氧化石墨烯部分燃烧策略，开发了一种简单、快速、高效、低成本制备多孔石墨烯的新方法，并进一步发展了层间限域一步燃烧法制备不同元素掺杂多孔石墨烯，可实现多孔石墨烯结构和性能精确调控。利用这种技术，发展了系列稀土高选择性分离新材料。如制备了对稀土离子具有高分离选择性的氮掺杂纳孔石墨烯膜，可实现强酸条件下稀土元素的选择性分离，最高膜分离因子达到3.7。此外，利用固相合成策略，在纳孔石墨烯孔道和层间原位绿色合成具有可控结构的MOF，进而得到一类新型纳孔石墨烯/MOF复合材料。该材料非常适合于水溶液中稀土离子的选择性固相吸附分离，对Ce/Lu的分离因子可达到10000以上（如图2），远超文献报道。该复合材料制备技术简单，成本低，容易实现产业化，可用于高纯稀土的制备。

钇的分离工艺技术

陈碧琦

-/新材料

钇(Y)是一种重要的稀土元素，广泛应用于航空航天、发光材料、核能和冶金工业领域，而这些领域对钇的纯度要求都较高。钇主要存在于稀土矿中，从稀土料液中提取钇是获得高纯钇的主要途径。我们采用萃取-沉淀法浸出液富集技术，用苯氧乙酸类萃取剂萃取钇，其优势在于：化学稳定性好，易于工业化生产;平衡水相pH值低，有利于减小乳化倾向;可解决酯化问题;Ln/Y分离性能较高;萃取容量高，分相速度快等。

高性能萃取体系的设计和设备

陈碧琦

-/新材料

我们设计制备了新型苯氧羧酸类萃取剂，该型萃取剂可以定量萃取低浓度稀土，与稀土形成固体萃合物，并可以反复萃取和循环使用。该萃取剂合成步骤简单，低成本，原料易得，避免了传统的萃取剂中有机溶剂易挥发的缺点，且具有不易燃，不易挥发，不易爆炸，对设备无腐蚀性等优势。此外，由于其该萃取剂具有与稀土极为相似的性质，其还具有高选择性。

高纯稀土粉体工业制备技术

陈碧琦

-/新材料

高纯稀土的一般概念是认为稀土纯度在99.99%-99.999%，高纯度稀土的应用主要集中在发光材料领域，如：荧光粉、发光粉、晶体材料、光线材料、光学玻璃等，还在电子材料、超磁致伸缩材料高科技领域。随着光电子通讯技术的高速发展，对光电材料的要求越来越高，特别是对高纯稀土的需求也越来越大。我们团队与赣州稀土集团合作建立的低成本研发的高纯超细稀土粉体工业生产示范线制备技术产品已销售几百公斤，可生产5N氧化钕、氧化钆、氧化镥等产品，具有较好的表面积、形貌、粒度、松装比，并已在卫星天线等高技术领域得以应用。

萃取-沉淀法浸出液富集技术

陈碧琦

-/新材料

基于新型苯氧羧酸类萃取剂，结合溶剂萃取法和化学沉淀法的优势，我们开发出了萃取-沉淀法，这一新型分离技术的特征是萃取过程不使用有机溶剂或担体，可定量萃取金属离子生成萃合物沉淀，且萃取剂能够反萃及循环使用。萃取-沉淀法与化工冶金领域经典的液液萃取法、固液萃取法、化学沉淀法、浮选法、吸附法均有明显差异。与工业碳酸氢氨或草酸沉淀法相比，稀土沉淀尺寸可增大10-100倍，易于分离；萃取-沉淀速率快，5分钟即可达到平衡；在水中的溶解度显著低于碳铵和草酸；可实现离子型稀土矿浸出液中稀土浓度450倍的高效富集。

低浓度多杂质稀土浸出液树脂富集技术

郑诗礼

-/新材料

南方离子型稀土矿是我国特色战略资源，现行硫酸铵原地浸矿工艺污染重，采用硫酸镁等新型无铵浸出剂可解决离子型稀土矿浸出的氮氨废水难题，但浸出液稀土浓度仍然偏低（平均0.5-0.6g/L），成份复杂且Mg2+、Al3+等杂质浓度高，难以采用碳酸盐沉淀法富集提纯稀土，导致成本高、稀土收率低，影响了无铵浸矿技术的推广应用，多杂质、低浓度的稀土浸出液超常富集技术需求迫切。 树脂吸附法具有操作简单、流程短、富集比高、成本低、无污染的优势，本项目采用树脂吸附法富集低浓度多杂质稀土浸出液，利用两性离子的性质及不同离子螯合吸附的顺序差异，在吸附与解吸过程中，实现稀土离子与碱金属、碱土金属、铝离子的高效分离，同步实现低浓度稀土离子的高效富集，浸出母液循环回用，全过程无需净化除杂，源头解决净化除杂过程产生的稀土带损及废渣处置难题。 本项目优化设计合成出新型树脂，新树脂在选择性富集稀土的同时，实现稀土与铝等杂质的高效分离，所得到的低铝高浓度稀土溶液直接进入萃取槽进行稀土萃取分离。经树脂富集后的水溶液可返回矿山重新配制浸矿剂，可实现水的循环使用。实验室结果表明树脂对稀土离子的最大平衡吸附量达120mg/g，稀土富集液中稀土浓度大于200g/L、铝含量<0.2g/L，满足后续稀土萃取分离要求。采用本技术处理多杂质、低浓度稀土溶液，无需净化除杂-沉淀富集等工序，经树脂富集-解吸后稀土料液可直接进入萃取工序，具有流程短、稀土回收率高、经济效益可观的优势，目前处百公斤级小试阶段。 项目团队由中国科学院赣江创新研究院牵头，集成中科院过程所、江西理工大学、南阳理工学院等单位优势研发力量，项目团队长期从事稀土绿色冶炼技术与理论研究，已取得了大量相关研究成果。