Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Volume 39 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:North Holland

作者:Gschneidner, Karl A., Jr. (EDT)/ Bunzli, Jean-Claude G. (EDT)/ Pecharsky, Vitalij K. (EDT)

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2009-02-27

价格:USD 320.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444532213

丛书系列:

图书标签:

• Rare Earths
• Physics
• Chemistry
• Materials Science
• Condensed Matter Physics
• Spectroscopy
• Magnetism
• Luminescence
• Inorganic Chemistry
• Solid State Physics

好的，这是一本关于稀土元素物理与化学的专著的简介，着重于其独特性质、应用以及相关领域的研究进展，旨在为该领域的学者和研究人员提供深入的参考。 --- 稀土元素：基础科学与前沿应用 内容概述 本书系统地探讨了稀土元素（Sc、Y、La 至 Lu）的物理化学特性、在不同介质中的行为、结构与性能之间的复杂关系，以及它们在尖端技术中的广泛应用。全书内容紧密围绕稀土元素独特的电子结构，特别是其 4f 电子层的特性如何驱动了其异常的磁学、光学、催化和电化学性质。本书分为几个核心部分，分别涵盖了基础理论、材料科学、应用化学与前沿研究方向。 第一部分：稀土元素的基础与结构化学 本部分深入剖析了稀土元素的电子构型、价态变化以及在周期表中的特殊地位。重点讨论了镧系收缩（Lanthanide Contraction）的机制及其对元素物理性质的影响。 原子结构与电子态： 详细介绍了 4f 电子壳层对原子和离子光谱特性的决定性作用。分析了晶体场理论（Crystal Field Theory）和更精细的相对论效应如何影响 4f 能级的分裂与跃迁，从而解释了稀土化合物所展现出的特征性发光行为。探讨了不同配位几何（Coordination Geometry）下，4f 电子的屏蔽效应如何影响离子半径和化学反应活性。 配位化学与络合作用： 阐述了稀土离子作为硬酸的性质，它们与氧、氮、磷、硫等硬配位体形成稳定络合物的规律。深入分析了不同配体（如有机磷酸酯、冠醚、酞菁类化合物）与稀土离子配位模式的结构化学基础，包括多核络合物的形成机制以及这种络合能力在分离纯化过程中的应用。重点讨论了 Lanthanide Contraction 对配位能力的系统性影响，以及如何利用配体场设计实现对特定稀土离子的选择性分离。 第二部分：稀土材料的磁学与光物理性质 本部分是本书的核心内容之一，集中讨论了稀土材料在磁性和光学领域的独特性质及其背后的物理机制。 磁性起源与调控： 详细阐述了稀土磁性的主要来源——4f 电子的轨道角动量和自旋角动量耦合。区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性及亚铁磁性在稀土化合物中的表现。重点分析了稀土-过渡金属间化合物（如 NdFeB、SmCo 系）中磁各向异性的起源，讨论了磁晶各向异性（Magnetocrystalline Anisotropy）的理论模型，并探讨了通过晶格畸变和应力调控实现高性能永磁材料设计的策略。此外，还涉及了稀土在巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）中的潜在作用。 发光材料与上转换机制： 深入探讨了稀土离子作为理想的荧光和磷光发光体的基础。阐释了能量转移过程，包括激发态的寿命、跨系间窜越（Intersystem Crossing）以及敏化剂/客体（Sensitizer/Activator）体系的设计。专门章节详细介绍了稀土基上转换纳米材料（Upconversion Nanoparticles, UCNPs）的工作原理，包括能量吸收、能量转移和光子发射的动力学过程。分析了不同基质材料（如氟化物、氧化物、硫化物）对上转换效率和发射波长的影响。 第三部分：催化、能源与环境应用 本部分侧重于稀土元素作为功能性添加剂或主体材料在能源转化、催化反应和环境修复中的应用。 多相催化中的作用： 阐述了稀土氧化物（如 $ ext{CeO}_2$、$ ext{La}_2 ext{O}_3$）作为催化剂载体或活性组分的优势。重点讨论了氧化铈的氧储存容量（Oxygen Storage Capacity, OSC）及其在三元催化转化器中的关键作用。分析了稀土添加剂如何改善催化剂的抗烧结能力、提高表面酸性/碱性位点数量和调变电子结构，从而提高对烃类氧化、脱硝和合成气转化的催化活性。 电化学与能源存储： 探讨了稀土元素在燃料电池、锂离子电池和固态电解质中的应用。分析了掺杂稀土离子对陶瓷电解质（如 $ ext{YSZ}$）离子导电性的影响，以及它们作为电极材料组分如何提高电池的循环稳定性和功率密度。特别关注了稀土在热障涂层（Thermal Barrier Coatings, TBCs）中的应用，阐述了氧化钇稳定氧化锆（$ ext{YSZ}$）优异的低热导率和热膨胀匹配性。 分离与环境修复： 概述了稀土在核燃料后处理、稀有金属提取以及环境污染物吸附与去除中的应用。详细介绍了溶剂萃取法中稀土组分的分离机制，以及离子交换树脂对痕量放射性核素或重金属的选择性富集能力。 第四部分：先进合成技术与表征方法 本部分介绍了制备具有特定形貌和功能的稀土功能材料的关键技术，以及用于解析其复杂结构的先进表征手段。 材料合成策略： 比较了共沉淀法、溶剂热/水热法、化学气相沉积（CVD）以及原子层沉积（ALD）在制备高纯度、形貌可控的稀土纳米晶体和薄膜中的优缺点。强调了通过精确控制前驱体化学和反应环境来调控晶体生长和缺陷工程的方法。 结构与性能的关联表征： 介绍了利用同步辐射 X 射线吸收谱（XAS，包括 XANES 和 EXAFS）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）对稀土材料局部结构和电子态的深入研究。阐释了如何利用穆斯堡尔谱（Mössbauer Spectroscopy）分析含有非磁性稀土离子的体系（如 $ ext{Yb}^{3+}$）的磁有序性，以及如何结合固态核磁共振（Solid-State NMR）探究配位环境和晶格动力学。 --- 本书特色： 本书不仅仅是知识的汇编，更侧重于将稀土元素的基础电子理论与宏观材料性能之间建立起清晰的、可预测的联系。它汇集了凝聚态物理、配位化学、材料科学和应用工程领域的最新成果，为读者提供了一个全面而深入的学术平台。

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