离子液体在铈（IV）钍及稀土（III）萃取分离中的应用研究

本文对1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体（[C8mim]PF6）在包头稀土矿分离钍以及攀西矿分离铈工艺中的应用作了初步探索。论文首先研究了伯胺N1923溶于离子液体对硫酸体系钍的萃取分离行为，考察了酸度、盐析剂浓度、萃取剂浓度等对N1923/IL萃取钍的影响，并与庚烷体系的萃取规律作了对比。在此基础上对萃取机理进行了探讨，提出了不同于分子溶剂体系的萃取机理，认为N1923/IL在水相有硫酸钠作为盐析剂时对钍的萃取为“胶束增溶”萃取机理。此外，钍对稀土的分离考察结果认为，虽然N1923/IL对钍的萃取效率降低，但在一定条件下钍对稀土仍能保持较高的分离系数。由此本文对N1923/IL应用于钍的分离实践作了初步评估。 论文的另外一部分工作研究了纯[C8mim]PF6及其与2-乙基己基膦酸二（2-乙基己基）酯（DEHEHP）的混合体系对硝酸铈（IV）的萃取性能。研究发现纯[C8mim]PF6本身对硝酸铈（IV）有良好的萃取选择性，机理考察结果认为铈（IV）的萃取是由于Ce4+离子在富硝酸根溶液中形成络阴离子Ce(NO3)62-并与离子液体的阴离子PF6—发生交换的结果。一种新型含铈离子液体[C8mim]2Ce(NO3)6的合成进一步证实了这一机理。反萃考察发现被萃入离子液相的铈（IV）用水可完全反萃，且萃取和反萃过程中因离子交换机理导致的离子液体流失可以通过添加适量离子液体组分的方法予以抑制。此外，本文考察了DEHEHP溶于[C8mim]PF6对于含氟硝酸体系铈（IV）的萃取行为，发现在一定条件下DEHEHP对铈（IV）的萃取能获得与分子溶剂中等同的萃取机理。在此基础上，采用DEHEHP/IL从氟碳铈矿分解液中进行分离铈和氟的研究，获得纯度为99.9%以上的纳米CeF3产品。由此我们提出一个将离子液体应用于攀西氟碳铈矿铈钍稀土分离流程的模型，为离子液体在稀土清洁分离流程中实现溶剂绿色化的目标提供了一个范例。

杂多化合物的氧化还原性质、自组装和应用

1．利用电化学和现场紫外-可见-近红外光谱电化学的方法，系统研究了一系列过渡金属取代杂多化合物ZnW_(11)M(M = Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn)的电化学行为。所有的这些化合物都在相近的电位处表现出四对连续的基于W中心的氧化还原反应。研究表明，ZnW_(11)M中基于W中心的氧化还原反应可能反映了它那个未知的缺位阴离子ZnW_(11)的氧化还原反应。此外，电活性过渡会属取代杂多化合物ZnW_(11)M(M = Cu，Fe，Mn)还表现了过渡金属M的氧化还原反应。例如：ZnW_(11)Cu~(11)表现出Cu的沉积和溶出，ZnW_(11)Fe~(III)在正电位处有一特殊的源于Fe的氧化还原反应，ZnW_(11)Mn则发生一个氧化反应和两个还原反应。根据实验结果我们提出了一些基本的反应机理。选取HNO_2为底物考察了这一系列过渡金属取代杂多化合物的电催化性能。通过比较电催化还原电流的大小，我们可以定性地排出这一系列过渡金属取代杂多化合物对HNO_2还原反应的电催化性能的顺序（由高到低）：ZnW_(11)Cu > ZnW_(11)Co > ZnW_(11)Cr和ZnW_(11)Fe > ZnW_(11)Zn、ZnW_(11)Mn和ZnW_(11)Ni。这一系列过渡金属取代杂多化合物的电催化性能的差别，可能主要是来自于它们分子结构中所取代的过渡金属元素的影响。实验证明ZnW_(11)M对HNO_2还原反应的电催化过程中产生NO气体。2．采用末端带有电荷的烷基硫醇首先自组装在金电极表面形成前体膜，在此前体膜上成功地沉积出杂多阴离子和一种阳离子聚合物的多层膜。利用多种技术对这种多层膜进行了表征，包括紫外可见光谱法、X射线光电子能谱法、反射-吸收红外光谱法、电化学石英晶体微天平法等。而且我们把这种修饰方法推广应用于不同结构类型、不同组成的杂多阴离子和同多阴离子中去，制备了它们的多层膜。利用原位EQCM技术研究了杂多酸分子的吸附动力学行为及电化学反应过程中的离子传输特性。实验结果表明，在修饰膜的电化学反应过程中，HSO_4~-离子的迁移在膜的电荷补偿中是必不可少的。修正并发展了依据原位EQCM技术考察迁移物种特性的方法，并基于此详细分析了HPA分子在各种修饰条件下电化学反应中正常及反常的频率响应及离子迁移行为。3．首次开发出来一种新颖的多层膜成膜方法-电化学生长法，并应用于制备含杂多化合物的多层膜中。通过多种技术表征，证明了电化学生长法比文献中通用的浸泡法更优越，可以在含有支持电解质的溶液里成膜而没有其它离子竞争吸附的缺点，制备出的自组装多层膜生长更均匀、超薄且功能良好。电化学生长法可望在制备其它种类的多层膜中会有广泛的应用。同时，我们也比较了这两种多层膜对于底物BrO_3~-和HNO_2还原反应的电催化作用。特别地，我们详细考察了多层膜厚度和最外层种类对电催化反应的影响。我们发现电催化性能随着多层膜层数（厚度）的增加而增长，这意味着我们可以通过调节多层膜的层数来达到最有效的催化性能，这一点是多层膜修饰电极优越于其它类型修饰电极最突出的优点之一。此外，我们还发现QPVP-Os最外层对催化反应有着一定的阻碍作用。这些影响作用可以从多层膜中电催化剂沉积量的多少和QPVP-Os最外层的屏蔽作用得以解释。4．尽管SiW_(l2)O_(40)~(4-)不能直接吸附在裸金电极的表面形成单层膜，我们成功地在预先自组装有半胱氨的金电极上制备出来了SiW_(12)O_(40)~(4-)单层膜。但是，这种SiW_(12)O_(40)~(4-)单层膜化学修饰电极的稳定性较差。基于同阳离子聚合物QPVP-Os的静电相互作用，我们成功地制备了均匀的SiW_(l2)O_(40)~(4-)多层膜。SiW_(l2)O_(40)~(4-)多层膜CMEs对BrO_3~-，H_2O_2和HNO_2的还原表现出显著的催化效应。对HNO，还原的催化效应随着层数由l到3的增加而增强，而这种催化效应的增强却随着层数由3到7而趋于平缓。由于多层膜结构是建立在同QPVP-Os的强烈的静电作用上的，因此SiW_(12)O_(40)~(4-)多层膜CMEs比单层膜CMEs有更好的稳定性。我们主要利用电化学方法（循环伏安法，CV）、紫外可见光谱法(UV-vis)、X-射线光电子能谱法(XPS)、X-射线反射法(XR)和电化学交流阻抗法(EIS)，对这种杂多阴离子自组装多层膜的成膜过程、多层膜结构和组成进行了进一步地表征。5．通过氨阳离子自由基修饰方法，把4-氨基苯甲酸修饰到玻碳电极表面。研究了该单层膜对多种电活性分子的影响，膜的阻滞行为主要是由于静电相互作用所导致的。利用循环伏安和电化学交流阻抗法考察了4-氨基苯甲酸修饰电极对不同酸度条件下铁氰化钾的电子传递情况，并测得了它的表面pKa值大约为3.1。以修饰在玻碳电极表面的4-氨基苯甲酸单层膜为前体膜，成功地静电沉积了阳离 子聚合物QPVP-Os和多种杂多化合物组成的多层膜。采用循环伏安法详细研究了这种杂多化合物单层膜和多层膜的电化学行为，并且考察了这种复合膜对三种底物BrO_3~-,HNO_2及H_2O_2的还原反应的电催化性能。6．类似地，在4-氨基苯甲酸修饰的玻碳电极表面上，我们也成功地制备了SiW_(12)的多层膜。循环伏安、X-射线光电子能谱和X-射线反射的实验结果证明多层膜的生长非常均匀而且稳定。X-射线反射实验测定了多层膜中每个SiW_(12)/QPVP-Os双层的平均厚度为30.3A。这种复合膜对Br0_3~-，HNO_2和H_2O_2还原有明显的催化活性，并且在较大的浓度范围内催化电流与浓度具有良好的线性关系。更有意义的是，随着SiW_(12)多层膜层数的增加（固定在多层膜中催化剂量的增加），多层膜的催化能力具较大程度地提高。因此，我们可以通过合理地控制多层膜的厚度来改善其催化活性及分析测定的灵敏度，从而达到最佳的催化效能和优化出最适宜的实验条件。由于电极的稳定性较好，期望可以实际用于Br0_3~-，HNO_2和H_20_2的检测。7．采用电化学生长方法在4-氨基硫酚自组装膜修饰的金电极上，制备了包含杂多阴离子（SiMo_(11)VO_(40)~(5-)和Pr(SiMo_7W_4)O_(40)~(5-)）和阳离子聚合物PDDA的多层膜修饰电极。用循环伏安法研究了多层膜修饰电极的电化学行为。在多层膜生长过程中，我们发现Mo的第三个氧化还原峰随多层膜层数的增加显著增长，而前两个氧化还原峰增长缓慢甚至不增长，这可能是由于PDDA对Mo的前两个还原峰有一定的阻碍作用所导致的。多层膜修饰电极的峰电位随pH的增加而线性负移，表明有氢离子参与到杂多阴离子的氧化还原反应中。多层膜修饰电极对BrO_3~-和HNO_2的还原反应有良好的电催化作用，Mo的第三个还原峰峰电流与BrO_3~-的浓度都有良好的线性关系，并且催化电流随着多层膜层数的增加而增长。8．我们考察了首先通过静电沉积技术（离子键组装）成膜，然后经过后续光化学反应来制备一类含聚苯胺的基于共价键结合的多层膜。通过紫外光的辐照，膜的交联结构可由离子键型转变为共价键型。溶剂刻蚀的结果表明此种共价键合多层膜有更好的稳定性。电化学实验表明，以此种方式组装在多层膜中的聚苯胺仍保留了其电化学性质。

膜基萃取稀土研究－中空纤维膜器中RE(III)、Th(IV)的萃取传质动力学及分离

首次使用两种新的聚偏氟乙烯中空纤维膜萃取法研究了HEH／EHP体系中钕、钐及铈及Cyanex272体系中镱、铒及钍的膜基萃取及分离。研究了膜材料性能。提出了膜萃取反应与液液萃取相同，且均为一级反应；高料液pH值条件下的H~+优先于NH_4~+的传质规律；氨化萃取剂可降低传质阻力；膜萃取机理为伴有界面反应的扩散控制机理及膜孔径对萃取机理的影响。利用钍的传质速率远大于镱的传质速率的特点，实现动力学竞争分离钍和镱。通过界面反应动力学研究，得到了各组分的反应动力学方程、反应速率常数K及相关组分的分离系数。将氨离子选择电极与流动注射分析相结合，实现了氨离子的自动在线分析。为膜萃取技术的工业化提供有价值的基本参数。

Ti-V-Cr固溶体储氢合金的结构及电化学性能研究

本论文首先研究了Ni、Zr分别对Ti-V－Cr固溶体储氢合金中Cr和Ti部分取代的影响，得到了性能良好的Ti0．17Zr0．08V0．35Cr0．10Ni030基质合金。在此基础上进一步研究了入甄、B、Fe、Co、Al元素的添加或取代对基质合金的结构及电化学性能的影响。采用XRD、ICP、SEM一EDX、XPS、EIS、线性极化和阳极极化等表征手段对Ti一V－Cr固溶体储氢合金的结构及电化学性能进行分析和表征，主要结果如下：①Ti一V－Cr合金自身在碱性电解液中几乎无电化学活性。当用Ni部分取代Cr后，合金中出现具有电化学活性的第二相，其电化学性能得到有效地改善和提高。②Ti0.25-xZr_xV0.35Cr0.1Ni0.3（x＝0．05-0．15）合金主要是由bcc相和c14Laves相组成。随Zr含量从0．05增加到0．08，合金电极的放电容量和倍率放电能力增加；当x继续从0．08增加到0．15时，其变化较小。合金电极的电荷转移电阻随x增加而降低，当x在0．08到0．15之间变化时，电荷转移电阻变化也比较小。表明电荷转移电阻的大小与合金的电化学性能密切相关。③经过50次充、放电循环后，Tio．17zr"sV时scrol0Ni03。合金电极在303K和313K的放电容量能保持在90％以上；在70℃时的放电容量仍能达到275mA扮g。根据不同温度时的交换电流密度，计算了Ti。，17Zr008V时SCr川0Ni030合金电极表面电化学反应的表观活化能，其值约为50kJ／mol。④通过Nln、B、Fe、C。、AI对Tio．17zroosvo35Crol0Nio3。合金基质的添加与取代的研究，得到了具有高容量的储氢合金。其中Tio．17Zr008Vo35Cro．10Ni020Mnol。合金室温最高放电容量达到390n1A扮g；在253一343K的温度范围内，Tiol7Zr08V035Cr0JONioz5Mnoos合金具有高的放电容量，其容量在167一298mA树g之间变化，但是这些合金的稳定性有待进一步的提高。⑤合金充、放电过程中，晶格的扭曲和膨胀、Zr和V的溶解使得合金结构发生变化；合金的严重粉化及表面致密氧化膜的形成，是导致Ti一V－Cr合金电化学性能的衰减的主要原因。

稀土及过渡金属离子Fe(III)、Zn(II)、Cd(II）的协同萃取研究

自从1956年Blake等研究HDEHP萃取铀时发现协同效应以来，由于协同萃取具有可以显著地提高萃取效率，改变萃取选择性等优点，所以对协同萃取进行了大量研究工作，目前已广泛应用于核燃料稀有金属湿法冶金分离分析。但协同萃取研究领域十分广阔，新协萃体系，协萃机理和协萃配合物结构等许多方面还有待进一步研究。Fe~(3+)、Zn~(2+)和Cd~(2+)等过渡金属离子常与稀土离子在一起，成为高纯稀土产品的重要杂质元素，因此寻找Fe(III)、Zn(II)和Cd(II)与RE（III）的新协同萃取分离体系，不但具有理论意义，也有实际意义。本文研究了萃取分离中广泛使用的四种萑取剂，甲基膦酸二（1-甲基庚基）酯（P_(350), 以B表示）、仲碳伯胺N_(1923)(以RNH_2表示）、1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-5（PMBP，以HL表示）和2-乙基基膦酸单（2-乙基已基）酯（P_(507)，以HA表示）对盐酸介质中Fe(III)、Zn(II)、Cd(II)和Nd(III)等金属离子的协同萃取，得到了六个新协萃体系，并且对协萃机理和萃取平稀奇规律等进行了研究，得到了一些有意义的结果。

稀土元素（III）和铁（III）的萃取动力学研究

溶剂萃取是分离稀土元素的主要方法。通过对溶剂萃取动力学的研究，不但能够从理论上深入了解萃取过程的反应机理。而且在萃取的实际应用中，也可以利用动力学因素提高分离效率和选择性。因此，稀土元素（III）和铁（III）的萃取动力学研究，对萃取机理和实际应用都具有重要意义。本文用液滴生长法分别研究了伯胺N_(1923)萃取稀土（III）及铁（III）和HEH（EHP）萃取稀土（III）的动力学。1、研究了伯胺盐(N1923H)_2SO_4从硫酸介质中萃取La(III)和Fe(III)的动力学过程。考察了La~(3+),Fe~(3+),N1923,H~+,SO_4~(2-)和温度对萃取速率的影响。结果表明，(N1923H)_2SO_4萃取La(III)和Fe(III)时，它们之间在动力学性质上差异不大。并根据实验结果，推测了萃取反应机理。推导了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。2、研究了HEH（EHP）从HCL－NaCl-NaNO_3溶液中萃取Er(III)的动力学过程。考察了Er~(3+)，HEH（EHP），NO_3~-，CL~-，H~+和温度对萃取速率的影响。结果表明，在HEH（EHP）从盐酸介质中萃取Er(III)时，NO_3~-能增加该萃取体系的萃取速率。并根据实验结果，当NaNO_3作为添加剂时，推测了萃取反应机现。导出了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应机理。导出了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。提出影响萃取速率的“表面张力效应”。3、研究了HEH（EHP）－N1923－正庚烷萃取体系从盐酸介质中萃取Er(III)的动力学过程。考察了Er~(3+)，HEH（EHP），N1923，CL~-，H~+和温度对萃取速率的影响。结果表明，在盐酸介质中HEH（EHP）萃取Er(III)时，N1923对该萃取体系的萃取速率有影响。适当浓度的N1923能加快萃取速率。当N1923作为表面活性剂时，根据实验结果推测了萃取反应机理。推导了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。4、研究了HEH（EHP）从HCl-NaCl-KSCN溶液中萃取Er(III)的动力学过程。考察了Er~(3+)，HEH(EHP)， CL~-，SCN~-，H~+和温度对萃取速率的影响。结果表明，在HEH（EHP）从盐酸介质中萃取Er（III）时，硫氯酸盐能加快该体系的萃取速率，起着正催化作用。当KSCN作为催化剂时，根据实验结果推测了萃取反应机理。推导了正向初始萃取速率的理论方程。计算了萃取反应的表观活化能。

新银盐光度法测定As(III)、As(II)、一甲基胂酸、二甲基胂酸及其应用

本论文新银盐分光光度法测定As(III)、As(V)、一甲基胂酸二甲基胂酸。包括三部分：（一）文献综述，对分光光度法测定形态砷的文献作了较为全面的评述，而且总结了其它仪器分析方法对形态砷的测定，并做了比较。（二）新银盐分光光度法测定As(III)、As(V)、一甲基胂酸和二甲基胂酸。该方法主要是在两种不同的酸条件下，分别两两发生四种形态的胂的氢化物，在两个不同波长下测量吸收，利用二元线性回归分析。得四种形态砷的含量。第一步在0.5M柠檬酸和柠檬酸钠的缓冲溶液中，用KBH_4还原片还原As(III)。二甲基胂酸为氢化物，用硝酸银一聚乙烯醇－乙醇吸收液吸收。在405nm和420nm波长处测量吸收；第二步在50%酒石酸介质中，用2片KBH_4发生As(V)、一甲基胂酸的氢化物，同上吸收，测量，二元线性回归分析结果，即得四种形态砷的含量。（三）新银盐分光光度法测定As(III)、As(V)、一甲基胂酸和二甲基胂酸－在实际样品中的应用。本文运用该种分析方法测定了水样、尿样、植扬样品和生物样品中形态砷的含量，取得了比较好的结果，回收率达95%以上。

H[DEHP]从不同介质中萃取稀土（III）(Sc、Y、Ho、Er、Yb、Lu)及Fe(III)、Zn(II)的机理

本文分另研究了H[DEHP]从不同酸性介质中萃取稀土（III）(Sc、Y、Ho、Er、yb、Lu)及Fe(III)、Zn(II)的机理及性能。一、H[DEHP]从 H_2SO_4介质中萃取Sc(III)的机理 1. H[DEHP]萃取H_2SO_4及其机理 2. H[DEHP]萃取Sc(III)的机理，用斜率法和饱和法确定了H[DEHP]的正庚烷溶液从H_2SO_4溶液中萃取Sc_2(SO_4)_3的机理及萃合物组成。研究表明，H[DEHP]萃取Sc(III)在高、低两种酸度范围内存在着两种不同的萃取机理。二、H[DEHP]从HCl介质中萃取Ln(III)和Fe(III)的性能及H[DEHP]萃取Ln(III)的机理研究了H[DEHP]的正庚烷溶液从HCl介质中萃取稀土（III）(Sc、Y、Ho、Er、Yb、Lu)和Fe(III)的性能，得出H[DEHP]在相同条件下萃取以上各金属离子的顺序是：Sc(III)>Fe(III)>Lu(III)>Yb(III)>Er(III)>Y(III)>Ho(III), 并计算了各金属离子之间的分离因素（β）。文中还讨论了Sc(III)、Fe(III)、Lu(III)之间的分离以及重稀土离子间的萃取分离，同时与相同实验条件下HEH[EHP]的萃取性能进行了比较，为新的萃取体系提供了一些参数。三、H[DEHP]从不同介质中萃取Fe(III)的机理，研究了H[DEHP]的正率烷溶液从Hcl介质中和H[DEHP]的正庚烷溶液从H_2SO_4介质中萃取Fe(III)的平衡规律；用斜率法、饱和法以及IR和NMR谱等讨论了低酸度下的萃取机理。四、H[DEHP]萃取Zn(II)的机理，研究了H[DEHP]的正率烷溶液从Hcl介中萃取Zn(II)的平衡，利用斜率法、饱和法及SR、NMR谱等讨论了低Hcl浓度下的萃取机理。

稀土(III)及铜(II)、锌(II)有机磷（膦）酸酯配合物的晶体结构和振动光谱研究

本文包括标题配合物的结构和振动光谱两部分，共涉及了M(DMP)_n {n=2.3, M=2a, Nd, Cu. Zn}, Ln(DPP)_3{2n=2a-2u, Y}和Ln(BBP)_3 {Ln=La-Lu. Y}三类三十四个配合物。在结构方面，首次测定了Zn(DMP)_2和Cu(DMP)_2呈现出链状配位高聚结构，而La(DMP)_3, La(DMP)_3则为平面网状配位高聚结构。在Zn(DMP)_2, La(DMP)_3和Nd(DMP)_3中，配体以对称“O－P－O”桥键与金属原子配位，在相邻金属原子间形成双桥键。在Zn(DMP)_2中，每个Zn原子通过“O－P－O”双桥键与另两个Zn原子连接，Zn原子配位数为4，配位多面体为四面体构型；在La(DMP)_3和Nd(DMP)_3中，每个稀土原子通过“O－P－O”双桥键与另外三个稀土原子相连接，稀土原子的配位数为6，配位多面体LnO_6为八面体构型。在Cu(DMP)_3中， 配体以对称和非对称“O－P－O”桥键两种形式存在，其中非对称配位的配体形成为“Cu-O-P_O-Cu"-Cu，在铜原之间形成了一个单氧桥键。每个Cu原子通过双“O－P－O”桥键以及双单氧原子桥键与另外三个Cu原子相连接，Cu原子配位数为5，配位多面体为四角锥构型。在振动光谱方面，得到了上述配合物较为完整的光谱数据，并对主要光谱带进行了归属，如V_(M-O), V_(PO_2), V_(P-O(c)),VC-O, VP-C及σ_PO_2等。在稀土配合物中，稀土配位键的伸缩振动V_(vn-o)位于250cm~(-1)附近。V_(Cu)和V_(Zn-o)，在Cu(DMP)_2和Zn(DMP)_2中，分别为(412cm~(-1), 370cm~(-1))和(393cm~(-1), 386cm~(-1))。V_(as)PO_2和V_sPO_2，在配合物振动光谱中，分别在1130－1249cm~(-1)区和1084－1156cm~(-1)区。在稀土配合物中，VL_(n-o), V_(as)PO_2频率值，随镧系收缩逐渐递增。在Cu(DMP)_2红外谱中，非对称配体和对称配体的V_(as)PO_2和V_sPO_2, 分别为(1249cm~(-1)，1156cm~(-1))及(1177cm~(-1)，1090cm~(-1))，其劈裂值△V(V_(as)PO_2-V_sPO_2)为93cm~(-1)和87cm~(-1)。通过对配合物的常温和低温红外光谱的比较，确认了La(DMP)3和Nd(DMP)_3的176cm~(-1)、Ln(DPP)_3和Ln(BBP)_3的150cm~(-1)附近吸收为晶格振动。Ln(DPP)_3、Ln(BBP_3)的光谱性质与Ln(DMP)_3相似，我们认为它们之间具有相同的骨架结构－平面网状配位高聚结构。

HEH（EHP）、H（DEHP）萃取铒（III）的动力学和机理的研究

萃取动力学的研究方法主要有：恒界面池法，充分混合法，单液滴法、生长液滴法，短时间相接触法和支撑液膜法。由于生长液滴法仪器简单，易于操作，且对于萃取速率快的体系尤为适宜，从而受到人们的注意。本文主要采用生长液滴法和充分混合法。本文分别研究了HEH（EHP）、H（DEHP）从盐酸介质中萃取E_r（III）的动力学和HEH（EHP）从硫酸介质中萃取E_rIII）的动力学，并讨论了萃取机理。实验表明，对于不同的萃取体系，其萃取机理不同。本论文做了以下几个方面的工作。1、HEH（EHP）从HCl介质中萃取E_r(III）的动力学和机理；2、HEH（EHP）从H_2SO_4介质中萃取E_r(III）的动力学和机理；3、H（DEHP）从HCl介质中萃取Er(III）的动力学。

铜（III）及相关化合物的合成和性质的研究，稀土复合氟化物电性、氧敏和氢敏性质

本论文包括两部分内容。第一部分为“Cu(III)及相关化合物的合成和性质的研究”；第二部分为“稀土复合氟化物的电性、氧敏和氢敏性质”。第一部分的主要内容有：1.制备了Na_4H[Cu(H_2TeO_6)_2]·17H_2O和Na_4K[Cu(HIO_6)_2]·12H_2O的Cu(III)单晶配合物。2.在比较相应的Cu(II)化合物的条件下，详细地研究了这二个Cu(III)配合物的电子光谱和Cu2p光电子能谱，由于价态升高，场强参数增大，Cu(III)化合物的d-d跃迁相对于Cu(II)化合物d-d跃迁，发生“蓝移”。3.成功地实现了用O_3和电化学方法对强碱溶液中Cu(II)配合物的氧化，获得了二个新的Cu(III)固态配合物Ba_4K[Cu(H_2TeO_6)_2] (OH)_4·6H_2O和Ba_3K[Cu(HIO_6)_2] (KOH)_(0.5)(OH)_2·8H_2O利用化学分析、磁学性质、电子光谱和Cu2p XPS，对这二个化合物进行了表征。4.对BaCuO_(2.5)的合成、电学性质、磁学性质、Cu(III) ESR和Cu2p XPS进行了研究。5.以Na_4K[Cu(HIO_6)_2]·12H_2O和BaCuO_(2.5)为参照物，用电子光谱和Cu2p XPS，确认了YBa_2Cu_3O_(7-5)中的高价态的铜。6.考察了以Cu（III）化合物作为Cu部分原料所合成的YBCO系超导材料的电学性质。第二部分的主要内容有：1.测试了元件“BiF_3(Bi)/Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(2.95)/Pt”的氧敏、氢敏等性能。从室温到130 ℃，元件的氧敏机理为“双电子反应”，电动势（EMF）与氧分压遵循Nernst关系式。室温时，元件对空气中100Pa或1000Pa氢气的响应时间仅为15秒或短于5秒；氢分压在16Pa～1000Pa范围内，EMF与氢分压的对数呈线性关系，斜率为-116mV/decade, 敏感机理表现为“混合电极电势”。元件具有良好的氢敏性能，并有一定的选择性。2.合成并测试了La_(1-x)Pb_xF_(3-x)(X = 0.00 ～ 0.15)的电导率，La_(0.95)Pb_(0.05)F_(2.95)的电导率最高，比LaF_3高约一个数量级。以La_(0.95)Pb_(0.05)F_(2.95)为固体电解质材料，Pd或Pt为敏感电极，BiF_3(Bi)或PbF_2(Pb)为参比电极，制成了四个元件。其中，“BiF_3(Bi)/La_(0.95)Pb_(0.05)F_(2.95)/Pt”具有最好的氧敏、氢敏性能。从室温到150 ℃，元件的EMF与1gPo_2附合Nernst关系式。150 ℃时，元件对氧气的响应时间仅为80秒。室温下，元件对空气中100Pa或1000Pa氢气的响应时间仅为75秒或15秒，元件的电动势EMF与氢分压的关系可表示为“E=E_o-96lgP_(H2)(mV)”。元件对CO有较差的敏感性能，而对空气中甲烷、乙烷或乙炔（≤1000Pa）不具敏感性能。3.合成并测试了Ln_(1-x)Pb_xF_(3-x)(Ln=Ce、Pr、Nd和Gd、Dy、Ho、Yb)的电性。前四个系列为离子导体材料，后三个系列可能为P型半导体。随着Ln原子序数增大，LnF_3导电性能变差；La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)与Pb~(2+)离子半径差异较小，LnF_3和PbF_2可以形成固溶体；而Gd~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)、Yb~(3+)与Pb~(2+)离子半径差异较大，LnF_3和PbF_2难以形成固溶体。

INTERVALLEY-GAMMA-CHI DEFORMATION POTENTIALS IN III-V ZINCBLENDE AND SI SEMICONDUCTORS BY AB-INITIO PSEUDOPOTENTIAL CALCULATIONS

Intervalley GAMMA - X deformation potential constants (IVDP's) have been calculated by first principle pseudopotential method for the III-V zincblende semiconductors AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs and InSb. As a prototype crystal we have also carried out calculations on Si. When comparing the calculated IVDP's of LA phonon for GaP, InP and InAs and LO phonon for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb and InSb with a previous calculation by EPM in rigid approximation, good agreements are found. However, our ab initio pseudopotential results of LA phonon for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb and InSb and LO phonon for GaP, InP and InAs are about one order of magnitude smaller than those obtained by EPM calculations, which indicate that the electron redistributions upon the phonon deformations may be important in affecting GAMMA - X intervalley shatterings for these phonon modes when the anions are being displaced. In our calculations the phonon modes of LA and LO at X point have been evaluated in frozen phonon approximation. We have obtained, at the same time, the LAX and LOX phonon frequencies for these materials from total energy calculations. The calculated phonon frequencies agree very well with experimental values for these semiconductors.

INTERVALLEY GAMMA-CHI DEFORMATION POTENTIALS IN III-V ZINCBLENDE SEMICONDUCTORS BY ABINITIO PSEUDOPOTENTIAL CALCULATIONS

Intervalley GAMMA-X deformation-potential constants (IVDP's) have been calculated by use of a first-principles pseudopotential method for the III-V zinc-blende semiconductors AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb. When the calculated IVDP's of LA phonons for GaP, InP, and InAs and of LO phonons for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb, and InSb are compared with results of a previous calculation that used the empirical pseudopotential method (EPM) and a rigid-ion approximation, good agreement is found. However, our ab initio pseudopotential results on IVDP's of LA phonons for AlAs, AlSb, GaAs, GaSb, and InSb and of LO phonons for GaP, InP, and InAs are about one order of magnitude smaller than those obtained by use of EPM calculations, indicating that the electron redistribution accompanying crystal-lattice deformation has a significant effect on GAMMA-X intervalley scattering for these phonon modes when the anions are being displaced. In our calculations the LA- and LO-phonon modes at the X point have been evaluated in the frozen-phonon approximation. We have also obtained the LAX- and LOX-phonon frequencies for these materials from total-energy calculations, which agree very well with experimental values for these semiconductors. We have also calculated GAMMA-X hole-phonon scattering matrix elements for the top valence bands in these nine semiconductors, from which the GAMMA-X IVDP's of the top valence bands for the longitudinal phonons and transverse phonons are evaluated, respectively.

1ST PRINCIPLES PSEUDOPOTENTIAL CALCULATIONS OF ZONE BOUNDARY PHONON FREQUENCIES OF III-V-ZINCBLENDE SEMICONDUCTORS

Longitudinal zone boundary X phonon frequencies have been calculated by a first principles pseudopotential method for III-V zincblende semiconductors AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs and InSb. The phonon frequencies have been evaluated from total energy calculations in the frozen phonon approximation. The calculated phonon frequencies agree very well with the experimental values.