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。