国家重点实验室系列 ——稀土资源利用国家重点实验室
· 一、简介 ·
稀土资源利用国家重点实验室依托中国科学院长春应用化学研究所,在1987年经科技部批准成立的“稀土化学与物理开放实验室”的基础上,整合相关研究力量和相关资源组建的。实验室是科技部于2007年批准筹建的27个国家重点实验室之一,并于2010年初通过验收,正式步入国家重点实验的行列。
图片来源:稀土资源利用国家重点实验室官网
1987年经中国科学院批准依托长春应用化学研究所建立了稀土化学与物理开放实验室;
1995年、1999年和2004年三次参加国家科技部组织的实验室评估均获良好;
2002年按科学院的统一部署更名为中国科学院稀土化学与物理重点实验室;
2007年由国家科技部批准筹建稀土资源利用国家重点实验室;
2010年初通过专家组验收,正式成为国家重点实验室。
· 二、研究方向 ·
稀土资源利用国家重点实验室在稀土理论、稀土功能材料、稀土分离和稀土生物学等领域取得了显著成就,形成了在国内外具有优势和特色的研究方向。实验室的主要研究方向有:
研究稀土在动物体内的分布和存在状态,稀土与体内配体及生物活性物质等的作用机理,探讨无机化合物在重要生命过程中的调控作用。针对抗癌、抗艾滋病、抗病毒及神经退行性疾病等国家重大需求开展创新药物研究,从核酸和蛋白质两个路线出发开展工作。进一步在分子和化学键水平上研究它们在调控生理过程中的分子识别、信息传递。为筛选和研究以蛋白质、核酸为靶子的抗癌、抗艾滋病、抗病毒及治疗神经退行性疾病等药物提供基础科学数据。
(1)绿色分离工艺及优质原材料:完善攀西氟碳铈矿提取和分离的清洁工艺;开发包头矿钍、稀土提取、分离的环境友好新工艺;开发第三代单一稀土分离绿色新流程和开发超高纯单一稀土的分离技术。
(2)稀土高新技术材料:稀土分离生产的优质原料是稀土高新技术材料的源头,以高纯氟化铈优质原材料的工业制备和应用为突破口,针对各个领域的应用需求,形成氟碳铈矿清洁生产平台技术并建立相关生产和应用标准。
(3)分离技术与钍反应堆特种核能材料:通过研究钍的高效分离制备技术,为战略资源-钍反应堆提供特种核能钍材料,为解决我国未来的能源紧缺提高可靠的原材料。
(1)基础理论研究:研究稀土化合物复杂晶体化学键理论,探明键长、键角、电负性等微观参数与宏观性能的联系和变化规律,研究材料的化学键参数,材料的尺寸变化与电子结构、化学键等微观参数之间的变化规律,为材料的设计合成提供科学依据和指导。
(2)稀土发光、光放大与光存储材料:新型高效红、绿、蓝稀土荧光粉、光放大材料和超高密度三维光存储的研制。
(3)旋轨耦合与稀土电性材料:研究稀土化合物的能带结构、态密度、化学键参数与材料结构、组分之间的定量关系;研究电荷、自旋和轨道自由度的耦合与关联效应以及它们对磁性、金属-绝缘体转变的影响;利用稀土元素的重费米子的特征,研究层状化合物畸变结构中原子的短程无序和替位缺陷对电声子相互作用的影响,研究热功转换材料中电声子的耦合与转换,开展低维材料的合成及性能表征等方面的研究工作,开发其在热功转换材料的应用。
(1)全稀土汽车尾气催化剂:研究具有非化学计量比复合氧化物中结构缺陷、掺杂离子的种类和价态等对其结构和性能关系的影响;以天然气(主要是甲烷)催化燃烧、汽车尾气污染物净化为目标反应,结合稀土催化材料的组成、结构与催化性能的关系研究,阐明稀土催化材料结构与性能之间的构效关系。结合汽车尾气净化器的研究,将新型稀土催化材料应用汽车尾气净化,提高其催化性能和耐烧结能力,研发出新型欧3汽车尾气净化器。
(2)高性能稀土橡胶催化剂:研究稀土化合物的结构、稀土催化剂的组成、稀土催化剂的配制方法对1,3-双烯烃(丁二烯、异戊二烯)聚合反应和聚合产物结构的影响,研究稀土橡胶的结构与性能的关系,混炼配方、硫化条件和工艺对性能的影响,形成稀土催化剂的规模化制备工艺,进行稀土橡胶工程化研究和产品性能的开发,为万吨级稀土橡胶的生产提供技术支撑。
· 三、主要贡献 ·
稀土资源利用国家重点实验室学科积累深厚,为我国稀土事业的发展做出了重大的贡献。长春应化所的稀土研究在国民经济建设的各个时期都有着辉煌的历史,创造了国内十五个第一:
第一个分离出全部单一稀土;
第一个建立了稀土分离中间工厂;
第一个提出了处理包头稀土矿工艺流程;
第一个用醋酸铵离子交换法分离出高纯钇;
第一个用熔盐电解法制备出稀土金属;
第一个制成了稀土无机液体激光工作物质;
第一个生长出掺钕铝酸钇激光晶体(YAP:Nd)等;
第一个在国内建立了稀土固体化学实验室;
第一个在国内开辟了一个新的学科分支领域—稀土生物无机化学;
第一个制备出高效率的稀土激光倍频晶体;
第一个成为国防用稀土激光晶体生产高纯稀土氧化物(99.9999%)的供应基地;
第一个在国内实现了16种稀土氧化物的高纯化(99.9999%);
第一个发明了高效、绿色分离流程并应用到四川攀西氟碳铈矿;
第一个制备出稀土化合物纳米显示屏;
第一个研制出系列稀土鎂中间合金。
· 四、科研团队 ·
实验室自建立以来,一直坚持以人为本的发展理念,始终注重高水平人才引进与人才培养相结合,强调引进关键人才、用好现有人才、培养未来人才。使优秀人才不断涌现,队伍创新能力显著提高,研究生教育持续发展,形成了科技创新与人才培养相互促进,共同发展的良好局面。
“新型稀土功能材料的研究与应用”创新研究团队
图片来源:中国科学报
实验室现有固定人员60余人:其中,中科院院士2人,国家杰出青年基金获得者5人,中科院‘百人计划’获得者8人(包括5位杰青基金获得者),具有博士学位的30余人,中青年占80%以上。实验室还有以博士后和研究生为主体的流动人员近200人。
从2001年至现在共引进科学院“百人计划”优秀人才8名,中青年学术带头人6名,有序地完成了研究队伍的新老交替工作,形成了一支有老一辈的稀土专家扶持,中青年学术带头人和学术骨干在内的老中青相结合、结构合理、充满活力的研究梯队。
· 五、所获奖项 ·
实验室共获得国家和省部级科研成果奖50多项,其中:
国家自然科学二等奖1项,国家发明二等奖1项;
国家科技进步二等奖1项、三等奖1 项、四等奖1项;
中科院科技进步一等奖2项、二等奖5项、三等奖9项;
中科院自然科学二等奖5项;
省部级各种科技奖一等奖13项,二等奖7项、三等奖4项等。
资料来源:中科院官网、稀土资源利用国家重点实验室官网、中国科学报等