搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

稀土元素的价电子结构和熔点、结合能的关联性

孟振华 李俊斌 郭永权 王义

稀土元素的价电子结构和熔点、结合能的关联性

孟振华, 李俊斌, 郭永权, 王义
PDF
导出引用
  • 稀土是重要的战略物资资源,有一些已形成产业,在永磁、发光、催化和储氢等方面有着重要的作用. 对稀土及其化合物的研究一直是国内外研究的热点.对稀土原子结构和价电子结构的研究有助于对其的更深刻的理解. 依据固体与分子经验电子理论,对镧系稀土和Sc, Y的价电子结构进行系统地研究, 并以此为基础,对它们的熔点和结合能做进一步分析,分析结果和实验值相符. 研究结果表明:稀土金属的结构与晶格电子和共价电子密切相关,随着晶格电子向共价电子的转换, 稀土金属的熔点趋于增加.稀土的价态变化也是影响电子分布和性能的主因, 如: Sm和Eu的熔点与电子结构的关系不同于其他稀土,外壳层的共价电子之间的转化是其熔点与其他元素之间差别较大的主要原因.稀土的4f电子对结合能的影响大,这是源于其4f电子引发的收缩效应. 此结果揭示了决定稀土熔点和结合能的主要因素是稀土的价电子结构的变化.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51141006)资助的课题.
    [1]

    Liang Y C, Guo J T, Zhou L Z, Xie Y, Hu Z Q 2008 Acta Metal. Sin. 44 535 (in Chinese) [梁泳纯, 郭建亭, 周兰章, 谢亿, 胡壮麒 2008 金属学报 44 535]

    [2]

    Wang B, Liu Q Y, Bao X P, Weng Y, Wang X D, Jia S J, Dong H 2008 Acta Metal. Sin. 44 863 (in Chinese) [汪兵, 刘青友, 毛新平, 翁羽, 王向东, 贾书君, 董瀚 2008 金属学报 44 863]

    [3]

    Wu W X, Guo Y Q, Li A H, Li W 2008 Acta Phys. Sin. 57 2486 (in Chinese) [吴文霞, 郭永权, 李安华, 李卫 2008 物理学报 57 2486]

    [4]

    Jin X, Zhang X D, Lei Z F, Xiong S Z, Song F, Zhao Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 4580 (in Chinese) [金鑫, 张晓丹, 雷志芳, 熊绍珍, 宋峰, 赵颖 2008 物理学报 57 4580]

    [5]

    Zhang X S, Zheng H R, He E J, Cai X Y, Zhu G Q, Gao D L, Qu S X 2009 Chin. Sci. Bull. 54 1222 (in Chinese) [张喜生, 郑海荣, 何恩节, 蔡晓燕, 朱刚强, 高当丽, 屈世显 2009 科学通报 54 1222]

    [6]

    Wu Y X, Hu X Z, Gu S L, Qu L C, Li T, Zhang H 2011 Acta Phys. Sin. 60 017101 (in Chinese) [吴玉喜, 胡智向, 顾书林, 渠立成, 李腾, 张昊 2011 物理学报 60 017101

    [7]

    Romaka L, Romaka V V, Stadnyk Y, Demchenko P 2010 J. Alloys Compounds. 505 70

    [8]

    Mohanta S K, Mishra S N, Srivastava S K, Rots M 2010 Solid State Commun. 150 1789

    [9]

    Yu R H 1978 Chin. Sci. Bull. 23 217 (in Chinese) [余瑞璜 1978 科学通报 23 217]

    [10]

    Pauling L 1966 The Nature of the Chemical Bond (New York: Comell University Press) p384

    [11]

    Zhang R L 1993 The Empirical Electron Theory of Solids and Molecules (Changchun: Jilin Science and Technology Press) p68 (in Chinese) [张瑞林 1993 固体与分子经验电子理论(长春:吉林科学技术出版社) 第68页]

    [12]

    Guo Y Q, Yu R H, Zhang R L, Zhang X H, Tao K 1998 Phys. Chem. B 102 9

    [13]

    Fu B Q, Liu W, Li Z L 2010 Appl. Surf. Sci. 256 6899

    [14]

    Mi G B, Li P J, He L J 2011 Rare Metal Mater. Eng. 39 11

    [15]

    Ye Y C, Li P J, He L J 2010 Intermetallics 18 465

    [16]

    Fu B Q, Liu W, Li Z L 2009 Appl. Surf. Sci. 255 9348

    [17]

    Huang K 1985 Solid State Physics (Beijing: Higher Education Press) p16 (in Chinese) [黄昆 1985 固体物理学(北京:高等教育出版社) 第16页]

    [18]

    Kittel C 2005 Introduction to Solid State Physics (Beijing: Chemical Industry Press) pp94-114 (in Chinese) [基泰尔著, 项金钟, 吴兴惠译 2005 固体物理导论(北京:化学工业出版社) 第94-114页]

    [19]

    Nagasaki S 2004 Binary Alloy State Atlas (Beijing: Metallurgical Industry Press) p79 (in Chinese) [长崎诚三著, 刘安生译 2004 二元合金状态图集(北京: 冶金工业出版社) 第79页]

  • [1]

    Liang Y C, Guo J T, Zhou L Z, Xie Y, Hu Z Q 2008 Acta Metal. Sin. 44 535 (in Chinese) [梁泳纯, 郭建亭, 周兰章, 谢亿, 胡壮麒 2008 金属学报 44 535]

    [2]

    Wang B, Liu Q Y, Bao X P, Weng Y, Wang X D, Jia S J, Dong H 2008 Acta Metal. Sin. 44 863 (in Chinese) [汪兵, 刘青友, 毛新平, 翁羽, 王向东, 贾书君, 董瀚 2008 金属学报 44 863]

    [3]

    Wu W X, Guo Y Q, Li A H, Li W 2008 Acta Phys. Sin. 57 2486 (in Chinese) [吴文霞, 郭永权, 李安华, 李卫 2008 物理学报 57 2486]

    [4]

    Jin X, Zhang X D, Lei Z F, Xiong S Z, Song F, Zhao Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 4580 (in Chinese) [金鑫, 张晓丹, 雷志芳, 熊绍珍, 宋峰, 赵颖 2008 物理学报 57 4580]

    [5]

    Zhang X S, Zheng H R, He E J, Cai X Y, Zhu G Q, Gao D L, Qu S X 2009 Chin. Sci. Bull. 54 1222 (in Chinese) [张喜生, 郑海荣, 何恩节, 蔡晓燕, 朱刚强, 高当丽, 屈世显 2009 科学通报 54 1222]

    [6]

    Wu Y X, Hu X Z, Gu S L, Qu L C, Li T, Zhang H 2011 Acta Phys. Sin. 60 017101 (in Chinese) [吴玉喜, 胡智向, 顾书林, 渠立成, 李腾, 张昊 2011 物理学报 60 017101

    [7]

    Romaka L, Romaka V V, Stadnyk Y, Demchenko P 2010 J. Alloys Compounds. 505 70

    [8]

    Mohanta S K, Mishra S N, Srivastava S K, Rots M 2010 Solid State Commun. 150 1789

    [9]

    Yu R H 1978 Chin. Sci. Bull. 23 217 (in Chinese) [余瑞璜 1978 科学通报 23 217]

    [10]

    Pauling L 1966 The Nature of the Chemical Bond (New York: Comell University Press) p384

    [11]

    Zhang R L 1993 The Empirical Electron Theory of Solids and Molecules (Changchun: Jilin Science and Technology Press) p68 (in Chinese) [张瑞林 1993 固体与分子经验电子理论(长春:吉林科学技术出版社) 第68页]

    [12]

    Guo Y Q, Yu R H, Zhang R L, Zhang X H, Tao K 1998 Phys. Chem. B 102 9

    [13]

    Fu B Q, Liu W, Li Z L 2010 Appl. Surf. Sci. 256 6899

    [14]

    Mi G B, Li P J, He L J 2011 Rare Metal Mater. Eng. 39 11

    [15]

    Ye Y C, Li P J, He L J 2010 Intermetallics 18 465

    [16]

    Fu B Q, Liu W, Li Z L 2009 Appl. Surf. Sci. 255 9348

    [17]

    Huang K 1985 Solid State Physics (Beijing: Higher Education Press) p16 (in Chinese) [黄昆 1985 固体物理学(北京:高等教育出版社) 第16页]

    [18]

    Kittel C 2005 Introduction to Solid State Physics (Beijing: Chemical Industry Press) pp94-114 (in Chinese) [基泰尔著, 项金钟, 吴兴惠译 2005 固体物理导论(北京:化学工业出版社) 第94-114页]

    [19]

    Nagasaki S 2004 Binary Alloy State Atlas (Beijing: Metallurgical Industry Press) p79 (in Chinese) [长崎诚三著, 刘安生译 2004 二元合金状态图集(北京: 冶金工业出版社) 第79页]

  • [1] 吕萍, 楼辉, 吕斌, 施申蕾, 张建华, 唐建新, 何丕模, 鲍世宁. OPCOT在Ru(0001)表面上的紫外光电子能谱研究. 物理学报, 2002, 51(11): 2644-2648. doi: 10.7498/aps.51.2644
    [2] 刘贵立. 稀土对镁合金应力腐蚀影响电子理论研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6570-6573. doi: 10.7498/aps.55.6570
    [3] 李泓霖, 张仲, 吕英波, 黄金昭, 张英, 刘如喜. 第一性原理研究稀土掺杂ZnO结构的光电性质. 物理学报, 2013, 62(4): 047101. doi: 10.7498/aps.62.047101
    [4] 段效邦, 吕 萍, 陆赟豪, 张寒洁, 李海洋, 鲍世宁, 何丕模. 三萘基膦在Ag(110)面上沉积的紫外光电子能谱研究. 物理学报, 2005, 54(9): 4319-4323. doi: 10.7498/aps.54.4319
    [5] 王文娟, 王海龙, 龚谦, 宋志棠, 汪辉, 封松林. 外电场对InGaAsP/InP量子阱内激子结合能的影响. 物理学报, 2013, 62(23): 237104. doi: 10.7498/aps.62.237104
    [6] 吴文霞, 郭永权, 李安华, 李 卫. Nd2Fe14B的价电子结构分析和磁性计算. 物理学报, 2008, 57(4): 2486-2492. doi: 10.7498/aps.57.2486
    [7] 赵凤岐, 张敏, 李志强, 姬延明. 纤锌矿In0.19Ga0.81N/GaN量子阱中光学声子和内建电场对束缚极化子结合能的影响. 物理学报, 2014, 63(17): 177101. doi: 10.7498/aps.63.177101
    [8] 徐本富, 杨传路, 童小菲, 王美山, 马晓光, 王德华. FenO+m(n+m=4)团簇的构型、电子结构特征和磁性. 物理学报, 2010, 59(11): 7845-7849. doi: 10.7498/aps.59.7845
    [9] 房玉真, 孔祥晋, 王东亭, 崔守鑫, 刘军海. BixBa1-xTiO3电子及能带结构的第一性原理研究. 物理学报, 2018, 67(11): 117101. doi: 10.7498/aps.67.20172644
    [10] 邓永和, 刘京铄. Mg-TM-H (TM=Sc, Ti, V, Y, Zr, Nb)晶体形成能力和电子性能. 物理学报, 2011, 60(11): 117102. doi: 10.7498/aps.60.117102
    [11] 马磊, 殷耀鹏, 丁晓彬, 董晨钟. Np(NO3)nq(n=16,q=-2+3)配合物的结构和性质. 物理学报, 2017, 66(6): 063101. doi: 10.7498/aps.66.063101
    [12] 吕瑾, 许小红, 武海顺. 3d系列 (TM)4 团簇的结构和磁性. 物理学报, 2004, 53(4): 1050-1055. doi: 10.7498/aps.53.1050
    [13] 王红艳, 谌晓洪, 朱正和, 李喜波, 唐永建, 王朝阳. AunXm(n+m=4,X=Cu,Al,Y)混合小团簇的结构和稳定性研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3565-3570. doi: 10.7498/aps.54.3565
    [14] 张竹霞, 赵彦亮, 闫新, 韩培德, 许并社, 刘旭光, 郝玉英. 富勒烯衍生物苯基C71-丁酸甲酯的结构和电学性质第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(13): 204-S209. doi: 10.7498/aps.58.204
    [15] 许北雪, 吴锦雷, 刘惟敏, 邵庆益, 刘盛, 薛增泉, 吴全德, 杨海. 稀土对金属纳米粒子-介质复合薄膜(Ag-BaO)光电发射性能的增强. 物理学报, 2001, 50(5): 977-980. doi: 10.7498/aps.50.977
    [16] 许北雪, 吴锦雷, 邵庆益, 张兆祥, 刘惟敏, 薛增泉, 吴全德. 稀土镧对薄膜中银纳米粒子的细化作用. 物理学报, 2002, 51(5): 1103-1107. doi: 10.7498/aps.51.1103
    [17] 刘贵立, 李荣德. ZA27合金中稀土及铁的晶界偏聚与交互作用. 物理学报, 2004, 53(10): 3482-3486. doi: 10.7498/aps.53.3482
    [18] 刘贵立, 李荣德. ZA27合金晶界处铁、稀土元素的有序化与交互作用. 物理学报, 2006, 55(2): 776-779. doi: 10.7498/aps.55.776
    [19] 熊辉辉, 张慧宁. 稀土元素在α-Fe和Fe3C中分配行为的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(24): 248101. doi: 10.7498/aps.65.248101
    [20] 王云飞, 李云凯, 孙川, 朱灵波, 缪勇, 陈雪冰. 钢动静态强度计算的电子理论模型. 物理学报, 2014, 63(12): 126101. doi: 10.7498/aps.63.126101
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  3548
  • PDF下载量:  1078
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-07
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

稀土元素的价电子结构和熔点、结合能的关联性

  • 1. 华北电力大学能源动力与机械工程学院, 北京 102206
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51141006)资助的课题.

摘要: 稀土是重要的战略物资资源,有一些已形成产业,在永磁、发光、催化和储氢等方面有着重要的作用. 对稀土及其化合物的研究一直是国内外研究的热点.对稀土原子结构和价电子结构的研究有助于对其的更深刻的理解. 依据固体与分子经验电子理论,对镧系稀土和Sc, Y的价电子结构进行系统地研究, 并以此为基础,对它们的熔点和结合能做进一步分析,分析结果和实验值相符. 研究结果表明:稀土金属的结构与晶格电子和共价电子密切相关,随着晶格电子向共价电子的转换, 稀土金属的熔点趋于增加.稀土的价态变化也是影响电子分布和性能的主因, 如: Sm和Eu的熔点与电子结构的关系不同于其他稀土,外壳层的共价电子之间的转化是其熔点与其他元素之间差别较大的主要原因.稀土的4f电子对结合能的影响大,这是源于其4f电子引发的收缩效应. 此结果揭示了决定稀土熔点和结合能的主要因素是稀土的价电子结构的变化.

English Abstract

参考文献 (19)

目录

    /

    返回文章
    返回