金属研究的有机化学论文
化学反应惠泽人类2005年10月5日，今年的诺贝尔化学奖尘埃落定。法国化学家伊夫·肖万、美国化学家罗伯特·格拉布和理查德·施罗克三人分享了这一殊荣。谈及此次获奖成果，中国科学院金属有机化学国家重点实验室主任麻生明研究员说：“化学界对这一研究的重要意义非常认可。我们的一些研究人员总是希望'大而全’，但是看看这次的获奖成果，再看看上次(2001年)有机化学家的获奖成果，就知道化学家一生有这样一个'反应’就很了不起了。”该实验室的丁奎岭研究员告诉记者：“2002年，我和戴立信院士合写《中科院发展报告》中有关烯烃复分解反应的章节时，就曾提到格拉布催化剂的反应活性以及对反应底物的适用性，可与传统的碳－碳键形成方法如Diels-Alder反应和Wittig反应相媲美，而这两项研究都已经获得诺贝尔奖，我们也曾暗示格拉布等人的研究有问鼎诺贝尔奖的实力，现在他们果然获奖了。”指挥烯烃分子“交换舞伴”诺贝尔化学奖评委会主席佩尔·阿尔伯格将烯烃复分解反应描述为“交换舞伴的舞蹈”。授奖当天，在瑞典皇家科学院华丽的议事厅里，阿尔伯格和一位皇家科学院教授以及两位女工作人员一起，用舞蹈向听众诠释烯烃复分解反应的含义。最初两位男士是一对舞伴，两位女士是一对舞伴，在“加催化剂”的喊声中，他们交叉换位，转换为两对男女舞伴。“用互换舞伴来解释这一获奖的化学反应很形象。”麻生明告诉记者。今年诺贝尔化学奖的三位得主，获奖原因就是他们弄清了如何指挥烯烃分子“交换舞伴”，将分子部件重新组合成别的物质。一个碳原子可以通过单键、双键或三键方式与其他原子连接，有着碳-碳双键的链状有机分子被称为烯烃。丁奎岭说，研究碳-碳键的断裂与形成规律是有机化学中需要解决的核心问题之一。为了切断碳-碳键并使其按照人们希望的方式重新结合，需要寻找合适的催化剂，这也是化学家面临的挑战课题。关于金属催化的烯烃分子的切断与重组，即烯烃复分解反应的研究，可以追溯到上世纪50年代中期。但是刚开始时，科学家们所研制的催化剂均为多组分催化剂，“这么做是因为当时的科学家实际上没有认清反应的机理，不知道到底是哪种活性物质发挥了作用，只好使用多种混合物来进行催化。”这些催化体系还受到苛刻的反应条件等因素的限制，更加促使科学家们进一步认识和理解反应进行的机制。20世纪70年代，法国石油研究所的伊夫·肖万实现了理论上的突破。他阐明了烯烃与金属卡宾通过〔2+2〕环加成形成金属杂环丁烷中间体的相互转化过程，这一机制后来被广泛认同。金属卡宾是指一类有机分子，其中有一个碳原子与一个金属原子以双键连接，如果用舞蹈的方式来简单解释，它们可被看作一对拉着双手的舞伴。而在烯烃分子里，两个碳原子也像双人舞的舞伴一样，拉着双手在跳舞。金属卡宾在与烯烃分子相遇后，两对舞伴会暂时组合起来，手拉手跳起四人舞蹈。随后它们“交换舞伴”，组合成两个新分子，其中一个是新的烯烃分子，另一个是金属原子和它的新舞伴。后者会继续寻找下一个烯烃分子，再次“交换舞伴”。寻找更优秀的催化剂有了漂亮的理论，下一步的重点就是确定哪种金属卡宾适合充当促成舞伴交换的“中间人”，理查德·施罗克和罗伯特·格拉布正是寻找优秀催化剂的“伯乐”。1990年，在美国麻省理工学院工作的施罗克和合作者报告说，金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。实践也证明，钼卡宾用于催化烯烃的复分解反应，取得了比以往的催化体系更容易引发的、更高的反应活性，反应条件也更温和，同时为发现性能更优秀的催化剂奠定了基础。1992年，美国加州理工学院的格拉布发现了钌卡宾络合物，并成功应用于降冰片烯的开环聚合反应，该催化剂克服了其他催化剂对功能基团容许范围小的缺点，不但对空气稳定，甚至在水、醇或酸的存在下，仍然可以保持催化活性。在此基础上，1996年格拉布对原催化剂作了改进，使其成为应用最为广泛的烯烃复分解催化剂。1999年，格拉布通过用氮卡宾配体代替膦配体，发展了第二代格拉布催化剂，其催化活性比第一代催化剂提高了两个数量级。丁奎岭说：“这点很重要，因为钌是贵金属。”在开环复分解聚合反应中，催化剂用量可以降低至百万分之一；在关环复分解反应中，催化剂用量也仅为万分之五，同时选择性更高，对底物的适应范围更加广泛，催化剂的成本也更低。麻生明说：“如果没有肖万的理论，就没有施罗克和格拉布的成果；但是如果没有后者的工作，肖万也得不到这个诺贝尔奖。这恰好体现了理论和实践相辅相成的道理。”奖励来得理所应当对于此次诺贝尔化学奖的归属，很多人表示是理所当然、水到渠成的事情，这不仅是因为这一科研成果本身非常重要，更重要的是它在生产生活领域有着极其广泛的实际应用，每天都惠及人类。诺贝尔奖的文告指出：烯烃的复分解反应是基础科学对人类、社会和环境做出重要贡献的例子。该方法现在被广泛应用于化工业，主要用于研发药品和先进塑料材料。通过肖万、格拉布和施罗克等人的工作，复分解法变得更加有效，反应步骤比以前简化，所需要的资源也大大减少；使用起来也更简单，只需要在正常温度和压力下就可以完成；对环境的污染也大大降低，使人们向着“绿色化学”又迈进了一大步，大大减少了有害废物对人们的危害。丁奎岭说，由于格拉布催化剂的诞生，使得过去许多令化学家束手无策的复杂分子的合成变得轻而易举，如亲水性高分子、高分子液晶、抗癌药物、昆虫信息素等的合成，用乙烯和丁烯来制备丙烯等。麻生明还告诉记者：“上次格拉布教授来我们所访问，介绍了他做出的一种高分子材料，用子弹打也无法穿透，很适合做防弹材料。” 不过，麻生明认为，金属卡宾络合物催化的烯烃复分解反应还不是完全的绿色反应。就像做衣服时，如果能把所有的布料，包括边角余料都用上，才算百分百的经济；从原子的经济性来讲，很多烯烃复分解反应还没有达到百分百绿色的程度。丁奎岭认为只能说这种反应比较“符合绿色原则”，废物很少。他还指出，烯烃复分解反应的研究还面临不少挑战，工业的大规模应用还很少，主要还是用在精细化工领域。记者问及我国在该领域的研究水平，两位专家都回答，我国这方面的研究还很薄弱。丁奎岭说，《科学观察》指出，从论文引用次数来看，这一领域在国际上是炙手可热的科学前沿。但中科院文献情报中心的统计表明，我国在该领域几乎没有大的课题和项目。“虽然也有科学家在使用这些催化剂进行天然气产物和复杂分子的合成研究，但是据我所知，国内可能还没有研究人员在致力于改进这种催化剂。”
铝材料做餐具为什么不好铝不是人体的必需元素，人体缺乏铝时，不会给人体带来什么损害，反之，铝盐能致人体中毒。早在1965年，克拉佐首次发现铝中毒的兔脑内，出现了老年性痴呆特有的神经元纤维缠结病变，但并末引起人们的重视。直到1973年他又根据研究结果指出猫的大脑皮层含铝量的增多，使猫出现了明显的脑功能障碍，这才唤醒世人警觉。 铝对生物有毒害作用，尤其对人体的毒害更加严重。可溶性铝化合物对大多数植物都是有毒的。酸性土壤的水分里溶解的铝化合物，使一般作物难以正常生长。通常当溶解的铝达到10-20PPM以上时，植物就会出现铝毒症兆。土壤中的铝能与可溶性磷酸盐结合生成不溶性磷酸铝，致植物缺磷而柘死。铝还能使植物细胞原生质脱水，然后破坏而死亡。铝与细胞壁内的果胶结合，强化果胶的交联结构，有碍植物吸收水分和营养。铝与植物中的钙磷等矿物质营养成分亦有密切关联。它能抑制一般植物对钙磷的吸收与累积，也影响它们对钾镁铁锰铜锌等元素元素的吸收和累积。铝对水生动物亦有毒害，当PH值约为5时，以氢氧化铝形态沉积在鱼鳃内，使氧气难以进入血液中，且使鱼体内含盐浓度失调，致鱼于死地。铝对水生动物毒害浓度一般为70微克/升以上。水体中铝含量增加，将导致大量有机物凝聚，致水生动物因营养匮乏而死亡。铝能使磷沉淀，严重威胁水生动物繁衍生息。 铝盐一旦进入人体，首先沉积在大脑内，可能导致脑损伤，造成严重的记忆力丧失，这是早老性痴呆症特有的症状。参与这项工作的研究人员说，对老鼠的实验表明，仅给它们喝下一杯经铝盐处理的水后，它们脑中的铝含量就达到可测量水平。对老鼠的研究发现，混在饮用水中的微量铝进入老鼠的脑中并在那里逐渐积累。研究人员对痴呆病人的研究发现，这类病人脑内有30%新皮层区的铝浓度大于4微克/克（干重），患者脑部神经元细胞核内，铝的含量为健康人的4倍，最大达30倍。研究人员认为，如果随时间推移，铝在脑中逐渐积累，就会杀死神经原，使人的记忆力丧失。一位科学家说：我们一生都在喝铝盐净化过的水，吃含铝盐的食品，因此到我们很老时，我们体内已经积累了很多铝。他指出，过去70年早老性痴呆症发病率在世界范围内普遍上升。他说，铝也被用在食品乳化剂中。 铝能直接损害成骨细胞的活性，从而抑制骨的基质合成。同时，消化系统对铝的吸收，导致尿钙排泄量的增加及人体内含钙量的不足。铝在人体内不断地蓄积和进行生理作用，还能导致脑病骨病肾病和非缺铁性贫血。
有机化学发展介绍及前景一.发展介绍1806年首次由瑞典的贝采里乌斯(—1848)提出,当时是作为无机化学的对立物而命名的。19世纪初,许多化学家都相信,由于在生物体内存在着所谓的“生命力”,因此,只有在生物体内才能存在有机物,而有机物是不可能在实验室内用无机物来合成的。1824年,德国化学家维勒(�hler,1800—1882)用氰经水解制得了草酸;1828年,他在无意中用加热的方法又使氰酸铵转化成了尿素。氰和氰酸铵都是无机物,而草酸和尿素都是有机物。维勒的实验给予“生命力”学说以第一次冲击。在此以后,乙酸等有机物的相继合成,使得“生命力”学说逐渐被化学家们所否定。 有机化学的历史大致可以分为三个时期。 一是萌芽时期,由19世纪初到提出价键概念之前。 在这一时期,已经分离出了许多的有机物,也制备出了一些衍生物,并对它们作了某些定性的描述。当时的主要问题是如何表示有机物分子中各原子间的关系,以及建立有机化学的体系。法国化学家拉瓦锡(—1794)发现,有机物燃烧后生成二氧化碳和水。他的工作为有机物的定量分析奠定了基础。在1830年,德国化学家李比希( Liebig,1803—1873)发展了碳氢分析法;1883年,法国化学家杜马(—1884)建立了氮分析法。这些有机物定量分析方法的建立,使化学家们能够得出一种有机化合物的实验式。 二是经典有机化学时期,由1858年价键学说的建立到1916年价键的电子理论的引入。 1858年,德国化学家凯库勒(—1896)等提出了碳是四价的概念,并第一次用一条短线“—”表示“键”。凯库勒还提出了在一个分子中碳原子可以相互结合,且碳原子之间不仅可以单键结合,还可以双键或三键结合。此外,凯库勒还提出了苯的结构。 早在1848年法国科学家巴斯德(—1895)发现了酒石酸的旋光异构现象。1874年荷兰化学家范霍夫('t Hoff, 1852—1911)和法国化学家列别尔( Bel,1847—1930)分别独立地提出了碳价四面体学说,即碳原子占据四面体的中心,它的4个价键指向四面体的4个顶点。这一学说揭示了有机物旋光异构现象的原因,也奠定了有机立体化学的基础,推动了有机化学的发展。 在这个时期,有机物结构的测定,以及在反应和分类方面都取得了很大的进展。但价键还只是化学家在实践中得出的一种概念,有关价键的本质问题还没有得到解决。 三是现代有机化学时期。 1916年路易斯(—1946)等人在物理学家发现电子、并阐明了原子结构的基础上,提出了价键的电子理论。他们认为,各原子外层电子的相互作用是使原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如果从一个原子转移到另一个原子中,则形成离子键;两个原子如共用外层电子,则形成共价键。通过电子的转移或共用,使相互作用原子的外层电子都获得稀有气体的电子构型。这样,价键图像中用于表示价键的“—”,实际上就是两个原子共用的一对电子。价键的电子理论的运用,赋予经典的价键图像表示法以明确的物理意义。 1927年以后,海特勒(—)等人用量子力学的方法处理分子结构的问题,建立了价键理论,为化学键提出了一个数学模型。后来,米利肯(—1986)用分子轨道理论处理分子结构,其结果与价键的电子理论所得的结果大体上是一致的,由于计算比较简便,解决了许多此前不能解决的问题。对于复杂的有机物分子,要得到波函数的精确解是很困难的,休克尔(ückel,1896—)创立了一种近似解法,为有机化学家们广泛采用。在20世纪60年代,在大量有机合成反应经验的基础上,伍德沃德(—1979)和霍夫曼(—)认识到化学反应与分子轨道的关系,他们研究了电环化反应、σ键迁移重排和环加成反应等一系列反应,提出了分子轨道对称守恒原理。日本科学家福井谦一(1918—1998)也提出了前线轨道理论。 在这个时期的主要成就还有取代基效应、线性自由能关系、构象分析,等等。二.21世纪有机化学的发展在21世纪，有机化学面临新的发展机遇。一方面，随着有机化学本身的发展及新的分析技术、物理方法以及生物学方法的不断涌现，人类在了解有机化合物的性能、反应以及合成方面将有更新的认识和研究手段；另一方面，材料科学和生命科学的发展，以及人类对于环境和能源的新的要求，都给有机化学提出新的课题和挑战。有机化学将在物理有机学、有机合成学、天然产物学、金属有机学、化学生物学、有机分析和计算学、农药化学、药物化学、有机材料化学等各个方面得到发展。 物理有机化学 物理有机化学是用物理化学的方法研究有机化学的科学。主要的研究发展方向有： 1.运用现代光谱、波谱和显微技术表征分子结构，探索其与性能（物理、化学、生理、材料……）的关系；新分子和新材料的设计和理论研究。 2. 反应机理（协同、离子、自由基、卡宾、激发态、电子转移……） 和活泼中间体。 3. 主—客体化学；分子间弱相互作用和超分子化学；分子组装和识别；功能大分子和小分子相互作用及信息传递。 4. 新的计算化学方法、分子力学和动力学、分子设计软件包的开发；与实验的互补与指导。有机合成化学研究从较简单的前体小分子到目标分子的过程和结果的科学。有机合成化学是有机化学的主要内容。70年代以来，有机合成步入了一个新的高涨发展时期。 有机合成的基础是各种各样的基元合成反应，发现新的反应或用新的试剂或技术改善提高已有的反应的效率和选择性是发展有机合成的主要途径。 合成反应方法学上的一个重大进展是大量的合成新试剂的出现，特别是元素有机和金属有机试剂。利用光、电、声等物理因素的有机合成反应也要给以适当的重视。 高选择性试剂和反应是有机合成化学中最主要的研究课题之一，其中包括化学和区域选择控制，立体选择性控制和不对称合成等。后者是近年来发展得较快的领域，包括了反应底物中手性诱导的不对称反应，化学计量手性试剂的不对称反应，手性催化剂不对称反应，利用生物的不对称合成反应和新的拆分方法等。反映过渡态反应部位的构象是反应选择性的关键因素 复杂有机分子的全合成一直是最受关注的领域，体现合成化学的水平，与生物科学相结合，重视分子的功能则是合成化学家的新热点。有机合成化学的发展方向有： Z n& V& a+ 1.合成方法学 新概念、试剂、方法、反应的运用，实用的在温和条件下经过较简单的步骤高选择性高产率地转化为目标分子。 2. 具独特性能（生理、材料、理论兴趣）的分子的（全）合成。 3. 资源可持续利用的无害原料、原子经济和环境友好的反应介质、过程和工艺路线、绿色安全的产品。 4. 学科新生长点、交叉点的扩展和手性、仿生等新技术的运用。化学生物学在分子水平上研究生物机体的代谢产物及其变化规律性；利用有机化学的方法研究调控生命体系过程的科学。化学生物学是顺应20世纪后半叶生物学日新月异的发展，在化学学科的原有的几个分支——生物有机学、生物无机化学，生物分析化学、生物结构化学以及天然产物化学的基础上提出的新兴学科。化学生物学研究目前大致包括以下几个部分：1.从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体的生理过程具有调控作用的物质，并以这些生物活性小分子作为探针和工具，研究它们与生物靶分子的相互识别和信息传递的机理。2.发现自然界中生物合成的基本规律，从而为合成更多样性的分子提供新的理论和技术。3.作用于新的生物靶点的新一代的治疗药物的前期基础研究。4.发展提供结构多样性分子的组合化学。5.对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术等。金属有机化学研究金属有机化合物[各种不同类型的C—M（杂原子）]的结构、合成、反应及其应用的科学。主要的研究发展方向有：1. 金属有机化学基元反应及其机理；各种不同类型的C—H（C、杂原子）的选择性形成、切断。2. 导向合成化学和聚合反应的金属有机化学；金属有机化合物的新型高效催化作用及其应用。药物化学和农药化学药物化学是有机化学的一个重要分支，与生命科学密切相关。它是研究与人类疾病和健康、植物保护等生命现象有关的创新药物研制的科学。药物化学的发展领域：1. 高通量生物活性筛选；药物作用靶点和基于构效关系指导下的分子设计和组合化学学库设计。2. 生化信息学的应用和创新、仿生及先导药物的发现、开发。3. 非传统机制的药物合成、分析和功能测试。有机新材料化学有机材料化学是研究以有机化合物为基础的新型分子材料的开发的科学。现代科学技术突飞猛进的发展，尤其是信息技术的发展，对材料科学提出了更高的要求，迫切需要研究新材料。相对于其他功能材料，以有机化学为基础的分子材料具有以下的特点：1.化学结构种类繁多，给人们提供了很多发现新材料的机遇；2.运用现代合成化学的理论和方法，能够有目的的改变分子的结构，进行功能组合和集成；3.运用组装和质组装的原理，能够在分子层次上组装功能分子，调控材料的性能。有机材料化学的发展方向有以下：1. 有机固体、半导体、超导体、光导体、非线性光学、铁磁体、聚合物材料。2. 具有特殊和潜在光、电、磁功能分子的合成和器件有序组装。3. 功能分子的结构、排列、组合和物化性能、机制的关系，新分子材料的设计和应用。有机分离分析化学研究有机物的分离、定性定量分析和结构解析的科学。研究方向：1. 基于近代光谱、波谱、色谱技术的进步对微（痕）量有机物的高效分析鉴定。2. 复杂的生物活性大分子和混合物中的有效组份及环境样品的分离分析方法的建立。绿色化学面对环境保护的重大压力，绿色化学提出来一些新的观念，起基本点是，通过研究和改进化学化工反应以及相关的工艺，从根本上减少以至消除副产物的生成，从源头上解决环境污染的问题。以此为目的的研究所带来的新的高效化工工艺也会大大提高经济效益。可以看出，绿色化学是对世纪化学化工研究的重要发展方向，是实现可持续发展的重要保障。本领域的发展和研究：1.发展高效、高选择性的“原子经济性”反应其中，催化的不对称合成反应仍是获得单一性分子的方法之一，应加强有关的新反应、新技术、新配体及催化剂的研究，加强开发和改进与绿色有关的生物催化的有机反应的研究。2.开发符合绿色化学要求的新反应以及相关的工艺降低或者避免使用对环境有害的原料，减少副产物的排放，直至实现零排放。3. 环境友好的反应介质的开发和利用其中可包括水、超临界流体、近临界流体、离子液体等，以替代传统反应介质的研究。4.可重复使用材料、可降解材料和生物质的利用以及生活中废弃物的再利用。在我们的生活中，有机化学的身影无处不在。能否好好的利用和发展有机化学也将在一定程度上影响着我们生活水平的高低。相信随着科学理论的发展，更多的基础学科相互交融，将在更多的领域发挥更大的作用。
金属有机框架材料研究进展论文
金属-有机框架（英文Metal-Organic Frameworks），简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。 [Zn4O(BDC)3](DMF)8(C6H5Cl)（MOF-5，H2BDC = 1,4-苯二甲酸，DMF = N,N-二甲基甲酰胺）的合成与表征 具有开创性意义，它是一个典型的MOFs 材料。在MOFs 中，有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可以形成不同的框架孔隙结构，从而表现出不同的吸附性能 、光学性质 、电磁学性质 等。MOFs 在现代材料学方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景。
氢键是一种以氢原子为媒介的化学键，广泛存在于气态、液态和固态物质中。在一些含有氢键的晶体中，随着温度的降低，热涨落被抑制，氢键集体发生动态无序到静态有序的相变，同时伴随着晶体结构和对称性的变化，并可能产生铁电或反铁电有序。通常，氢键无序-有序的相变过程对外加磁场不敏感，因此，人们难以利用磁场来有效地调控氢键。近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室孙阳研究组在磁场调控氢键研究方向取得了重要进展，成功地在一类金属-有机框架材料中实现了磁场对氢键无序-有序相变的调控。
在前期工作基础上，博士生马怡妮娜利用M06组自主研制的电容法热膨胀计（capacitance dilatometer）精确测量了几种钙钛矿结构ABX 3 金属-有机框架在磁场下的热膨胀效应。在这些钙钛矿MOF中，A位的有机团簇与B位甲酸根中的氧原子形成氢键以稳定在框架中。在高温时，热涨落使得氢键处于动态无序的状态；随着温度降低，氢键集体发生无序-有序相变。通过热释电的测量，确定了氢键的有序分别在钙钛矿Fe-MOF和Co-MOF中诱导出反铁电和铁电有序。热膨胀的实验结果表明，氢键的无序-有序过程伴随着晶格发生了显著的变化，导致了在相变处具有巨大的热膨胀系数，比传统的无机氧化物铁电体高一个数量级。当在降温过程中施加一个磁场，氢键无序-有序的相变温度会发生明显的移动。对于低温下铁电有序的Co-MOF，外加磁场驱动氢键无序-有序相变温度向高温移动；与此相反，对于反铁电有序的Fe-MOF，磁场驱动相变温度向低温移动。这些实验结果清晰地表明，磁场可以有效地调控金属-有机框架中的氢键无序-有序相变。其物理机制来源于磁性离子在外加磁场下通过磁弹性耦合产生局域的晶格畸变，该畸变使得氢键的平行取向（铁电有序）具有更低的能量，而反平行排列（反铁电有序）的能量更高。因此，在外加磁场下铁电有序相更加稳定，需要更高的热涨落来破坏氢键的有序。这一发现为磁场调控氢键提供了新的思路。
上述研究成果发表在Physical Review Letters 122, 255701 (2019)。该工作得到了国家自然科学基金、 科技 部和北京市等项目的资助。
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图1. 钙钛矿金属-有机框架[(CH 3 ) 2 NH 2 ] M (HCOO) 3 ( M = Fe, Co)的晶体结构。
图2. (a)电容法热膨胀计原理图和实物图。(b) & (c) 磁场对金属-有机框架[ (CH 3 ) 2 NH 2 ] M (HCOO) 3 ( M = Fe, Co)中氢键无序-有序相变温度的影响。
化学金属锈蚀的研究怎么写论文
金属腐蚀的定义。 Metal Corrosion can be defined as the destructive attack of a metal through interaction with its environment. 金属腐蚀可以被定义为金属通过与环境相互作用的破坏性攻击。 DRIVING FORCE FOR CORROSION. 腐蚀的驱动力。 Most metals used in the construction of facilities are subject to corrosion. 设施建设中使用的大多数金属受腐蚀。 This is due to the high energy content of the elements in metallic form. 这是由于高能量的金属形式的元素内容。 In nature, most metals are found in chemical combination with other elements. 大多数金属在自然界中，被发现在化学与其他元素相结合。 These metallic ores are refined by man and formed into metals and alloys. 这些金属矿石提炼男子和成金属和合金的形成。 As the energy content of the metals and alloys is higher than that of their ores, chemical re-combination of the metals to form ore like compounds is a natural process. 由于能源，金属和合金含量高于他们的矿石，化学金属矿类化合物形成的重新组合，是一个自然的过程。 FUNDAMENTAL MECHANISM OF ATTACK. 攻的基本机制。 Corrosion of metals takes place through the action of electrochemical cells . 金属的腐蚀 ，需要通过行动电化学电池 。 Although this single mechanism is responsible, the corrosion can take many forms. 虽然这个单一的机制是负责任的，腐蚀的，可以采取多种形式。 Through an understanding of the electrochemical cell and how it can act to cause the various forms of corrosion , the natural tendency of metals to suffer corrosion can be overcome and equipment that is resistant to failure by corrosion can be designed. 电化学电池的认识，以及如何通过它可以采取行动造成的各种形式的腐蚀 ，金属遭受腐蚀的自然倾向可以被克服，可以设计和设备，耐腐蚀的失败。 The Electrochemical Cell. 电化学电池。 As in all chemical reactions, corrosion reactions occur through an exchange of electrons. 在所有的化学反应，发生腐蚀反应通过电子交换。 In electrochemical reactions, the electrons are produced by a chemical reaction, the oxidation , in one area, the anode, travel through a metallic path and are consumed through a different chemical reaction in another area, the cathode. 电子在电化学反应，产生化学反应， 氧化 ，在一个区域，阳极，通过金属路径旅行，并通过不同的化学反应，在另一个领域，阴极消耗。 In some cases, such as the common dry cell battery, electrochemical reactions can be used to supply useful amounts of electrical current. 在某些情况下，电化学反应，如常见的干电池，可以用来提供有用的电流。 In marine corrosion , however, the most common result is the transformation of complex and expensive equipment to useless junk. 然而，在海洋腐蚀 ，最常见的结果是复杂和昂贵的设备转化为无用的垃圾。 Components. 组件。 In order for electrochemical reactions to occur, four components must be present and active. 在电化学反应发生的顺序，四个组成部分必须是当前和积极的。 These components are the anode, cathode, electron path, and electrolyte. 这些组件包括阳极，阴极，电子路径和电解质。 Anode. 阳极。 In an electrochemical cell, the anode is the site where electrons are produced through the chemical activity of the metal. 在电化学电池中，阳极是在电子生产现场通过对金属的化学活性。 The anode is the area where metal loss occurs. 阳极金属损失发生的地方。 The metal loses electrons and migrates from the metal surface through the environment. 金属失去电子，并从金属表面通过环境迁移。 The electrons remain in the metal but are free to move about in response to voltage gradients. 电子留在金属，但都是免费的电压梯度移动。 Cathode. 阴极。 The cathode in an electrochemical cell is the site where electrons are consumed. 在电化学电池的正极是在电子消费网站。 For each electron that is produced at an anodic site, an electron must be consumed at a cathodic site. 对于每个电子在阳极网站制作，电子必须消耗在阴极网站。 No metal loss occurs at sites that are totally cathodic. 没有金属损失发生的地点是完全阴极。 Electron Path. 电子路径。 In order for electrons to flow from the anodic sites to cathodic sites, the electrons migrate through a metallic path. 在电子流向阳极到阴极网站的网站，电子迁移通过非金属路径。 This migration occurs due to a voltage difference between the anodic and cathodic reactions. 这种迁移的发生是由于一个阳极和阴极反应之间的电压差异。 Electrons can move easily only through metals and some non-metals such as graphite. 电子可以轻易移动只有通过金属和一些非金属，如石墨。 Electrons from electrochemical reactions cannot move through insulating materials such as most plastics nor can they directly enter water or air. 通过电化学反应中的电子不能移动，如大多数塑料等绝缘材料，也不能直接进入水或空气。 In some cases, the electron path is the corroding metal itself, in other cases, the electron path is through an external electrical path. 在某些情况下，电子的路径是腐蚀金属本身，在其他情况下，电子的路径是通过一个外部的电气路径。 Electrolyte. 电解质。 Electrolytes are solutions that can conduct electrical currents through the movement of charged chemical constituents called ions. 电解质是解决方案，可以通过运动称为离子的带电化学成分进 行电流。 Positive and negative ions are present in equal amounts. 正离子和负离子是等量的。 Positive ions tend to migrate away from anodic areas and toward cathodic areas. 正离子从阳极区和阴极区向倾向于迁移。 Negative ions tend to migrate away from cathodic areas and towards anodic areas. 负离子往往从阴极区和阳极地区对迁移。 Anodic Reactions. 阳极反应。 Metal loss at anodic sites in an electrochemical cell occurs when the metal atoms give up one or more electrons and move into the electrolyte as positively charged ions. 在电化学电池的金属阳极网站出现亏损时，金属原子放弃一个或多个电子移动到带正电的离子的电解质。 Typical Reactions. 典型的反应。 The generic chemical formula for this metal loss at anodic sites is: 该这阳极网站的金属损失的通用化学公式是： M ---> M + + e - 万---> H + E - where: 其中： M = uncharged metal atom at the metal surface M =不带电的金属原子在金属表面 M + = positively charged metal ion in the electrolyte + =正电的金属离子在电解液 e- = electron that remains in the metal 电子商务 =电子留在金属 This type of chemical reaction is called oxidation even though it does not directly involve oxygen but only results in an increase in positive charge on the atom undergoing oxidation. 这种类型的化学反应被称为氧化 ，即使它不直接涉及氧气，但结果仅在一个正电荷的原子发生氧化增加。 More than one electron can be lost in the reaction as in the case for iron where the most common anodic reaction is: 在反应中的铁，其中最常见的阳极反应的情况下，可能会丢失一个以上的电子： Fe ---> Fe + + 2e - 铁--->铁+ 2E - where: 其中： Fe = metallic iron FE =金属铁 Fe + = ferrous ion that carries a double negative charge 铁+ =带有双负电荷的亚铁离子 Correlation Between Current Flow and Weight Loss. 电流和减肥之间的关系。 For each specific anodic reaction a characteristic number of electrons are produced in the reaction of one metal ions. 对于每一个具体的阳极反应的电子特性是在一个金属离子的反应。 Thus, all other things being equal, the metal loss is proportional to the number of electrons that are produced. 因此，在其他条件不变的情况下，所有的金属损耗产生的电子数量成正比。 As the electrons produced migrate to cathodic areas through the electron path, the metal loss is proportional to the current flow. 作为电子生产迁移到阴极通过电子路径领域，金属损耗正比于电流的流动。 In cases where more positively charged ions are produced, more electrons flow for a given number of corroding metal atoms but the current flow remains proportional to the metal loss. 在正电的离子产生的情况下，更多的电子流为腐蚀金属原子数量，但目前的流动仍然是成正比的金属损失。 Cathodic Reactions. 阴极反应。 The electrons that are produced at anodic sites are consumed at cathodic sites. 在阳极网站制作的电子消费在阴极网站。 The type of chemical reactions that consume electrons are called reduction and have the generic chemical formula: 消费电子的化学反应，被称为减少，并有通用化学式： R + + e- --> R R + + E - >研发 where: 其中： R + = a positive ion in solution R + =在溶液中的正离子 e- = an electron in the metal 电子商务=电子在金属 Ro = the reduced chemical RO =减少化学品 In reduction, the chemical being reduced gains electrons and its charge is made more negative. 在减少，减少化学品获得电子，其电量是负。 In some cases, the where the ion in solution has a multiple positive charge, the total positive charge on the ion may not be neutralized. 在某些情况下，离子在溶液中有多个正电荷，正电荷的离子的总可能不被瓦解。 In other cases, the chemical which is reduced may not be a positive ion but is a neutral chemical which then becomes a negatively charged ion in solution in a reaction such as: 在其他情况下，这是减少化学未必是一个正离子，而且是一个中性的化学物质，然后成为在溶液中带负电荷的离子反应，如： R + e- --> R - R + E - >研究-
一。金属锈蚀原因猜想：（1）与O2有关（2）与H2O有关（3）与CO2有关二。实验验证，用铁或铜来实验，分别实验在不同条件下的金属锈蚀情况。如以铁为例： 试管（1）：铁钉放在干燥空气中 试管（2）：铁钉一半在水中，一半在空气中 试管（3）：铁钉浸没在煮沸又迅速冷却的蒸馏水中 放置一个星期，一周后观察各试管中现象。三。得出结论。
化学金属腐蚀、材料保护涉及很多方向:具体内容可以从以下几个方面考虑。对于金属腐蚀的电化学技术研究，腐蚀电位，发生电化学腐蚀的作用机理，钝化膜成膜机理以及膜的特性，组分，在腐蚀过程中的作用;对于材料保护方面可以合成缓蚀剂，复配等等，也可以研究具体保护方法，缓蚀剂特性，对金属材料腐蚀过程中的抑制作用及机理等。
金属表面化学镀铜研究论文
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磷化处理是将金属表面(主要是钢铁和锌)通过化学反应生成一层非金属的、不导电的多孔磷酸盐薄膜。下面是我为大家精心推荐的金属表面磷化技术论文，希望能够对您有所帮助。 金属表面磷化技术论文篇一 金属表面漆前磷化处理工艺问题 [摘 要]主要研究了金属表面漆前锌盐磷化处理工艺，通过实验确定了适宜配方和工艺条件.实验结果表明，该工艺与普通锌系磷化处理工艺相比，具有磷化膜的耐腐蚀性好，磷化温度低，磷化时间短，耐冲击性和均匀性好等特点。 [关键词]金属;磷化处理工艺;磷化膜 中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)17-0063-02 磷化处理是将金属表面(主要是钢铁和锌)通过化学反应生成一层非金属的、不导电的多孔磷酸盐薄膜。磷化处理工艺在工业上使用广泛，主要用作油漆涂层的基底。 目前国内外研究和利用较多的是中、高温磷化。但因其能耗大，处理工艺时间长，沉渣多而不利于现代化生产。为了提高磷化液的质量，降低能耗成本，磷化工艺已向低温、少渣、优质的方向发展，成为当前研究中的潮流 。本文主要研究了低温锌、锰系磷化，并确定了最佳配方和工艺条件。 1 实验部分 试验药品 氧化锌、碳酸锰、碳酸钠、硝酸(65%)、磷酸(85cA、)、亚硝酸钠、硝酸镍、硫酸铜(均为分析纯)。 磷化液的配制 将ZnO、MnCO3、NaCO3用水溶解调成糊状.将H3PO4和HNO3，混合在一起.将上述两部分液体慢慢混合，搅拌反应完全.反应完全后得无色透明溶液，因反应放热，操作时要特别注意安全.待反应完全后加人硝酸镍，搅拌至全部溶解.静置熟化1 h以上，备用.若配制工作液需将上述磷化液稀释20倍，加入适量促进剂，用NaCO3调整酸度至工艺范围，搅拌均匀，化验分析备用. 磷化膜性能测定 目测法外观检验 采用目测法外观检验是现场评价磷化膜质量的最简单而有效的手段，一般检验项目有：晶体粒度、均匀性、色调、光泽、斑点、粉化情况等，可进行大体上的判断. 微观结构显微镜法 用电子显微镜将磷化膜放大100～1 000倍，观察结晶形状、尺寸大小及排布情况.结晶尺寸小些为好，一般控制在几十微米以下，排布越均匀，孔隙率越小越好 . 腐蚀性能测定法 最常用的是硫酸铜点滴实验法.在室温(15～25 。C)下，在未浸油的磷化零件表面上滴一滴3%硫酸铜溶液，同时启动秒表，30s后不出现玫瑰红班为合格. 2 结果及讨论 主要成分的作用与影响 磷酸二氢锌 配制磷化液时碳酸锰用量为12 g/L，碳酸钠用量为18 g/L，硝酸(65%)用量为135 g/L，磷酸(85%)用量为210g/L，亚硝酸钠 g/L，硝酸镍18 g/L，反应温度为40℃，磷化时间3 min，磷酸二氢锌是主要的成膜物质，可由氧化锌与磷酸反应制取.随着磷酸二氢锌用量的增加，磷化膜的耐腐蚀性提高;达到一定量时，磷化膜的耐腐蚀性随磷酸二氢钠用量的增加反而下降.这是因为磷酸二氢锌主要起调节总酸度的作用，含量过高时，成膜速度快，膜层粗糙、疏松、附着力差，表面有浮灰;含量过低时，溶液成分变化快，调整困难，且磷化能力较弱，甚至膜薄不成膜，进而导致磷化膜的耐腐蚀性下降.通过实验确定氧化锌最佳用量为80一90g/L。 氧化促进剂 其他反应条件同，氧化锌为85 g/L，一般常温低温型磷化采用NO3-/NO2-、NO3-/ClO3-/NO2-;氧化促进剂体系较好，不仅成膜速度快，磷化膜形成结晶细密，促进剂主体NO2-;测定非常方便，所以槽液管理简单，不易出现问题.对NO3-/ClO3-;有机硝基物促进剂体系，它虽不需要经常补加，但由于主促进剂ClO2-;、有机硝基物的测定比较复杂，在实际应用中当出现促进剂过量或不足时槽液会变成深棕色，使总酸度、游离酸度的化验带来不便.本实验促进剂主要成分为NO3-/NO2-体系.这种促进剂体系效果较好，成膜速度快，且结晶细致.但促进剂用量一定要控制在规定的范围内，含量过低会使磷化膜表面不均，含量过高又会使Fe+2聚集过多，磷化膜易生黄色锈迹.通过实验确定硝酸最佳用量为130～140 g/L。 磷化液中镍离子和锰离子的影响 其他反应条件同，氧化锌为85 L，调整硝酸镍和碳酸锰的用量，实验结果如图1～2。 镍是比锌电位高的二价金属，能参与成膜，部分地置换出磷化膜中的铁离子形成新的结晶活性中心，能促进成膜，细化晶粒，增强膜层结合力，降低了磷化温度，缩短了磷化时间.镍盐的加入量太少无作用，加入最大，没有不利影响，但会增加磷化液的成本;锰离子参与成膜，可提高磷化膜的硬度、耐腐蚀性和结合力，降低磷化处理温度、提高反应速度、降低膜厚使磷化膜颜色加深，并带有金属光泽，还可降低昂贵的金属镍的用量.通过实验确定硝酸镍的用量为1O一20 g/L，碳酸锰的用量为l0一l5 g/L。 磷化工艺的影响 温度的影响 其他反应条件同，改变反应温度，实验结果见图4。 温度适当升高，虽然能激活能垒低的点也能成为结晶“活性中心”，使晶核数目增多，结晶速率加快.但温度过高，Fe+2大量产生，生成大量沉渣，造成成分不稳定，消耗磷化液，使工件表面有挂灰现或不能生成膜层，易返黄，耐蚀性差，所以磷化时间随温度而定.将磷化温度控制在35―45℃之间，既能保证适当的磷化速度和膜层质量，还能减少沉渣产生，稳定槽液稳定性也差表2氧化锌对磷化膜性能的影响，且磷化膜层粗大耐蚀性差，同时槽液的稳定性也差;温度低，磷化速度减慢，膜层不连续。 酸度的影响 磷化工艺中控制槽液的PH值比控制酸度比更合适。因为无论磷化液是由H3PO4或磷酸盐配制， 它们在水溶液中都同时存在着多步离解平衡： 因为磷化体系中/=K2(25℃，K2=)， 将(2)、(3)式代入到平衡常数K2的表达式中整理得到： C总=×10-5( + ×10-2 +×10-10 +×10-22 (4) 在满足K2表达式的前提下，磷化液的PH值与配成磷化液的H3PO4或磷酸盐的总浓度之关系可由(4)式计算出来，计算结果见表4。 磷化时间的影响 其他反应条件同，改变反应时间， 磷化时间是一个重要的影响因素，磷化时间短，能节约成本，但工艺不稳定，不易控制，磷化膜性能不稳定;磷化时间长，成本高，获得的磷化膜质量差，结晶面上再结晶，膜层粗糙较厚，附着力差.本工艺磷化时间应控制在3 min左右，能形成理想的磷化膜. 3 结论 通过对铁板板材进行大量的重复试验，得出了最优的工艺配方：氧化锌用量为80―9O g/L，碳酸锰l0～l5 g/L，碳酸钠15―20 g/L，硝酸(65%)130―140 g/L，磷酸(85%)200―220 L，亚硝酸钠― g/L，硝酸镍l0～20 g/L.本工艺属于低温锌系磷化，使用了多种金属的酸式盐作为成膜物质，控制温度在35―45。c，总酸/游离酸在18―25之间，磷化时间3―5 min，比普通锌系磷化工艺得到的磷化膜耐腐蚀性好，磷化温度低，时间短，磷化膜耐蚀性好，与涂层附着力好，耐冲击性好，均匀性好，改善了普通锌系磷化工艺沉渣多，能耗大，磷化液不耐用等缺点。 金属表面磷化技术论文篇二 磷化工产业可持续发展初探 摘要：磷化工产业可持续发展包括资源的科学利用、产业的全面发展、环境的有效保护三个方面的基本要求。本文分析了当前主要存在资源利用水平较低、产业结构不尽合理、环境污染较为严重等主要问题，提出了积极推进自主创新、大力发展循环经济、加大产业整合力度的政策建议。 关键词：磷化工产业可持续发展基本要求政策建议 磷化工产业是以磷矿资源为基础，磷肥、磷酸盐和磷化物等磷化工产品为主体的产业，是国民经济重要的战略性产业之一。本文分析了磷化工产业可持续发展的基本要求，研究了当前存在的主要问题，并提出了相关政策建议。 一、磷化工产业可持续发展的基本要求 尽管学界关于可持续发展的理解还存在很大差异，从经济学、社会学、生态学、系统学等角度都作出了不同界定，但一般认为可持续发展应当是“既满足当代人的需求，又不对子孙后代满足其需求的能力构成危害的发展”。在这个意义上讲，磷化工产业可持续发展至少包括以下三个方面的要求。 1、资源的科学利用 可持续发展强调对不同属性的资源采取不同的保护措施，对于矿物、石油、天然气等不可再生资源，要提高其利用率，并尽可能用可再生资源代替，以延长其使用的寿命。磷矿是一种典型的不可再生资源，我国磷矿资源虽然目前探明储量较大，居世界第二位，仅次于摩洛哥，但具有丰而不富的特点，已被国土资源部列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20个矿种之一。近年来，我国磷化工产品年生产能力近850万吨，资源消耗量居世界第一位;我国的磷化工产品在满足国内生产、生活需求的同时，也有大宗的、传统的初级磷化工产品用于出口，总体仍然属于“资源输出型”发展模式。与此相反，很多发达国家均对本国磷矿资源进行严格保护和科学利用，主要用于生产高端产品，并明令限制出口。磷化工产业的可持续发展，首先必须科学利用好磷矿这一稀缺资源，这是发展的前提和基础。 2、产业的全面发展 可持续发展首先必须强调发展;离开了发展，可持续发展就成了无源之水、无本之木。磷化工产业作为一个完整的产业链，具有磷矿开采、加工、运输、保护、研发、出口等多个环节、多种形态。我国有27个省份有磷矿分布，但总体分布比较分散，主要集中在资源比较丰富的云南、贵州、四川、湖北、湖南等五个省，产业集中程度较低。同时，我国磷化工产品以生产磷肥等初级产品为主，精细、专用、材料产品很少;产业发展后劲不足，无论是在磷矿采选还是在磷化工产品中，中小企业多，大企业少，产能投入不足，技术创新能力不够。磷化工产业的可持续发展，必然要求我们始终把发展作为鲜明主题，用发展的眼光、发展的思路、发展的办法，着力解决当前在发展中出现的突出问题，促进磷化工产业发展能力、发展水平的不断提高，促进整个磷化工产业的全面发展。 3、环境的有效保护 可持续发展在鼓励经济增长的同时，强调要对人类需求的满足进行限制，不能超越资源与环境的承载能力，要注意改善质量、提高效益、节约能源、减少废物，改变传统的生产和消费模式，实现人与自然的和谐，有效保护人们赖以生存的环境。当前，我国磷化工产业处于比较落后的局面，一些磷化工产品的生产给环境带来了巨大污染。比如，黄磷是热法磷化工的母体产品，长期以来一直被认为是高耗能、高污染的“夕阳”产业，一些发达国家已经停产或宣布不再生产黄磷。与此趋势相反，我国近年来黄磷生产却大幅上升。黄磷生产中所生成的炉渣、磷铁及炉气都已对环境造成较为严重的污染。除黄磷生产之外，其他磷化工产品的生产，如果保护不够，也会对环境造成不同程度的破坏。因此，我国磷化工产业的可持续发展，必须在促进经济发展的同时，最大限度地考虑环境的承载力，有效满足当代与后代对环境发展的要求。 二、磷化工产业可持续发展的主要问题 在经济全球化背景下，磷化工产业在世界范围内都面临激烈竞争。从实现可持续发展的基本要求来看，我国磷化工产业还面临不少问题，主要体现在以下三个方面。 1、资源利用水平较低 磷矿资源十分稀缺，但我国综合利用总体而言不充分、不合理。我国磷矿80%为沉积岩，70%为中低品位的胶磷矿，地下开采约占总量的60%，即使在富矿比较集中的云南、贵州两省，也含有大量贫矿，矿产杂质多，开采难度大。但与此相反，我国绝大多数矿山属于中小型矿山，特别是集体、个人的小型矿山，生产设备相当简陋，技术力量十分薄弱，管理工作较为滞后，乱挖滥采、采易弃难、采富弃贫现象比较普遍，有限资源浪费较大。同时，即使在优质磷矿富产地区，由于发展理念、生产技术等方面的原因，存在磷富矿“优矿劣用”、“高质低用”的现象，相当一部分优质矿用于生产低浓度的钙镁磷肥和普通过磷酸钙等，资源利用水平比较低，一些有价值的元素被遗弃，加剧了优质资源消耗速度。 2、产业结构不尽合理 经过近年来的发展，我国已经形成了较为完整的磷化工产业结构。从产业生产结构看，但我国的磷化工企业仍主要是以生产黄磷、三聚磷酸钠、磷酸氢钙等初级磷化工企业为主，生产附加值高的精细、专用磷化工产品及有机磷产品的企业很少。从产业地区布局看，我国磷化工产业主要布局于磷矿资源集中的云南、贵州、湖北等五省，但地区之间信息交流不够通畅，各自“产业链”不够完整，注意减少不必要的重复投资、加强相互之间的协作配合还比较欠缺，这些地方的资源优势没有转化为产业优势，不仅与国外磷化工产业差距较大，也与我国经济社会发展要求不相适应。从产业增长方式看，整个磷化工产业的经济增长仍然属于高投入、高消耗、低产出、低效益的传统方式，依靠科技创新推动经济增长的方式还没有形成，产业结构亟待调整升级。 3、环境污染较为严重 在磷矿开采中，人们要对森林植被进行砍伐，剥离表土或注水洗选，必然会造成一定的生态破坏和环境恶化。同时，磷化工产业是典型的高能耗、高排放、高污染行业，其“三废”排放强度远远高于其他工业平均水平。磷化工产业发展带来了大量的环境污染，最为典型的是云南滇池附近因为磷化工废弃产品的无序排放，导致滇池磷含量超标，造成水体过度营养化，曾引起国内外媒体的广泛关注。这一事件使人们充分认识到磷化工产品的污染问题，江苏、厦门、深圳、昆明等省市已明令禁止使用含磷洗涤剂。总体而言，我国磷矿分布和磷化工发展区域，基本是人口较为密集、经济相对活跃的区域，由于开采、生产技术的限制，磷化工产业的高排放、高污染，与人类有限的生存空间、环境容量之间的矛盾十分突出。 三、磷化工产业可持续发展的政策建议 《中国磷化工十一五发展指南》提出，要合理开发利用资源，优化矿区布局，加强自主创新及技术进步，促进磷化工业可持续发展。为了实现这一目标，本文建议要突出抓好三个方面。 1、积极推进自主创新 推进自主创新，是转变经济增长方式的基本前提，是保持经济长期平稳较快发展的客观需要，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要保证。从技术角度讲，全球磷化工新技术发展的总趋势是：湿法、热法并举，以湿法为主，在稳定发展大宗磷肥、磷复肥的同时，为满足人类社会多方面的需求，发展精细磷化工产品，提高不可再生资源附加值。我国磷化工产业之所以会出现资源利用水平低、产业结构不合理，环境污染较严重等问题，与选矿设备简陋，生产技术薄弱，高新技术运用较少有着密切关系。要促进磷化工产业的发展，首当其冲的是必须坚持走自主创新道路，加大技术创新力度，把增强自主创新能力作为调整产业结构和转变发展方式的中心环节，学习借鉴国际最新的中低品位磷矿综合利用技术、温法磷酸的精制净化技术、精细磷化学品的绿色合成技术等最近的技术成果，加强引进消化吸收再创新的步伐，大力推进原始创新、集成创新，着力突破影响和制约磷化工产业发展的关键技术，不断提高可持续发展的能力。 2、大力发展循环经济 循环经济是符合科学发展观要求的，一种社会生产、再生产范式，以资源的高效利用和循环利用为核心，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的发展模式。要克服磷化工产业资源消耗量大、“三废”排放严重等问题，坚决摆脱“先污染一后治理”的传统发展道路，就应当实现从传统经济增长方式到可持续发展经济增长方式的转变，推进磷及磷化工废物资源化、磷-煤-盐化工共生耦合循环、磷化工、盐化工、煤化工废物综合利用，充分利用磷矿资源中的每种元素，降低磷矿的消耗，有效地减少甚至消除“废物”排放，最大限度地提高稀缺而又宝贵的自然资源利用率，发展循环经济，降低生产成本，实现可持续发展。近年来，我国一些大型的磷化工企业已经开始在发展循环经济方面进行有益探索。比如，云天化集团三环公司坚持以资源节约、综合利用和清洁生产为途径，以“减量化、再利用、再循环”的原则，依靠科技创新、技术进步，走新型工业化道路，大力发展循环经济，取得了明显成效。在企业自主发展循环经济的同时，我国政府应当出台相应的政策措施，鼓励和支持磷化工企业走循环经济发展道路，尽可能用最少的资源消耗实现最大的发展效益，实现真正的科学发展。 3、加大产业整合力度 近年来，一些磷矿资源丰富的省份先后就资源保护、产业发展等出台了一系列地方政策，如云南省颁布《磷矿资源开采市场准入条件》，湖北省出台《关于今年磷矿山开采总量控制计划的通知》，有力促进了产业的规范、快速发展，形成了一批具有竞争力的大集团，但这些整合工作仍然局限于一个省份之内，跨地区、跨行业的整合还没有出现。本文建议，我国应当坚持政府引导、市场导向、企业为主的原则，进一步在全国范围内加大磷化工行业整合工作：从政府引导上，中央有关部门应加大宏观调控力度，尽早出台黄磷行业准入条件，建立严格监管机制和政策协调机制，强化行业自律职能;从发展模式上，要适应化工园区这一国际化工发展的主流，以园区聚合理配置生产要素，实施清洁生产和“三废”的统一治理，实现产业的园区化、集约化和一体化;从产业结构上，适当控制黄磷的生产，积极发展磷化物等中间产品，大力发展亚磷酸盐等下游产品，坚持发展无机磷化工和有机磷化工相结合，改变单一生产模式，不断优化产业结构;从企业重组上，要通过兼并、控股、联合等方式，努力形成一批国际化、大型化、精细化和专业化的企业集团，提高整体的技术水平和市场占有率，以此带动和促进磷化工产业的可持续发展。 总之，我国应坚持在自主创新中求发展，在发展循环经济中求发展，在保护环境中求发展，实现磷化工产业可持续发展。看了"金属表面磷化技术论文"的人还看: 1. 表面处理技术论文 2. 试论汽车发动机气门的拆装技巧
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金属二硫化物研究论文
麻省理工学院的物理学家和同事通过操纵只有几个原子层厚的超薄材料片，为过渡金属二硫属化物半导体 (TMDs) 设计了一种新特性。 麻省理工学院的团队表明，当两个单片 TMD（每片只有几个原子层厚）相互平行堆叠时，材料就会变成铁电体。在铁电材料中，正电荷和负电荷自发地流向不同的侧面或两极。在施加外部电场时，这些电荷会切换两侧，从而反转极化。在新材料中，所有这些都发生在室温下。 TMDs 已经因其电学和光学特性而广为人知。研究人员认为，这些特性与新赋予的铁电性之间的相互作用可能会导致各种有趣的应用。 Cecil 的 Pablo Jarillo-Herrero 说：“在很短的时间内，我们已经成功地大大扩展了二维铁电体这个小而不断增长的家族，这是纳米电子学和人工智能应用前沿的一种关键材料。”和 Ida Green 物理学教授和该工作的领导者，该工作在 Nature Nanotechnology 上进行了报道。 Jarillo-Herrero 还隶属于麻省理工学院的材料研究实验室。 除 Jarillo-Herrero 外，论文的作者还有 MIT 物理学研究生王希瑞； Kenji Yasuda 和 Yang Zhang，麻省理工学院博士后；哥伦比亚大学的刘松；日本国立材料科学研究所的 Kenji Watanabe 和 Takashi Taniguchi；哥伦比亚大学的詹姆斯·霍恩和麻省理工学院物理学副教授梁福。 （上图在麻省理工学院实验室是麻省理工学院博士后助理安田健二（ 左）和麻省理工学院物理学研究生王希瑞）。 超薄铁电体 去年，Jarillo-Herrero 和许多相同的同事表明，当两个原子薄的氮化硼 (BN) 片相互平行堆叠时，氮化硼变成铁电体。在目前的工作中，研究人员将相同的技术应用于 TMD。 由 BN 和 TMD 制成的超薄铁电体可能具有重要的应用，包括更密集的计算机内存存储。但它们很少见。随着 Nature Nanotechnology 报道的四种新型 TMD 铁电体的加入，它们都属于同一个半导体家族，“我们的室温超薄铁电体的数量几乎翻了一番，”Xirui Wang 说。此外，她指出，大多数铁电材料都是绝缘体。 “很少有铁电体是半导体。” “这不仅限于 BN 和 TMD，”Kenji Yasuda 说。 “我们希望我们的技术可用于为其他现有材料增加铁电性。例如，我们可以在磁性材料中添加铁电性吗？” 这项工作由美国能源部科学办公室、陆军研究办公室、戈登和贝蒂摩尔基金会、美国国家科学基金会、日本文部科学省 (MEXT) 资助，和日本学术振兴会。 参考 Wang，X.，Yasuda，K.，Zhang，Y.等人的“菱面体堆叠双层过渡金属二硫化物的界面铁电性”；纳特。纳米技术。 （2022 年）。
近日，来自澳大利亚墨尔本大学的研究人员在Nanophotonics上以 Nanowires for 2D material-based photonic and optoelectronic devices 为题发表综述文章，系统综述了近年来各种纳米线在光电子学和光电子学中的应用，以及纳米线与二维材料的结合。这篇综述文章介绍了纳米线作为谐振器或/和波导，以提高光子集成电路中用于光增强和引导的二维材料的性能。此外，本文还介绍了在光电子领域研究的纳米线和二维材料的混合。本文综述了纳米线与二维材料在光电子学和光电子学中的杂交，并对未来的研究进行了展望。
图1. 二维材料和纳米线耦合的示意图
图源：Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
几十年来，光与物质相互作用的研究越来越受欢迎。最近的重点是提高光与物质相互作用的强度，以实现紧凑的集成光子电路、高效的光子器件和多功能光电子系统。二维材料是现代科学中研究最活跃的材料之一。使用二维材料进行研究有很多优点。例如，二维材料提供了良好的机械性能，例如高度可弯曲和可拉伸，而不会造成损坏。此外，通过简单地使用胶带从大块晶体中剥离二维材料，可以轻松创建原子级光滑、单层或几层样品，这增加了实验室研究中二维材料的使用。通过剥离方法，二维材料可以转移或堆叠到任何材料上，而无需考虑晶格失配问题。到目前为止，研究人员已经确定了一个二维材料库，其特性从金属到绝缘体不等，这些材料有时表现出独特的特性，如高导电性、高非线性或依赖谷值的电/光响应。
纳米线与二维材料的杂交使二维材料能够更好地作为光子和电子器件发挥作用。纳米线可以由金属、半导体或绝缘体制成。金属纳米线用途广泛，因为它们既可以用作电极，也可以用作光子元件。银因其高透射率、低电阻和高柔韧性而经常被用作电极材料。通过加入MXene、石墨烯或氧化石墨烯等二维材料，可以解决阻碍其实际使用的一些瓶颈问题。例如，二维导电层连接纳米线并使表面光滑，从而降低电阻。此外，二维绝缘材料保护金属纳米线免受氧化。这些异质结构可以是图1所示的各种配置。除电极外，金属纳米线还起到波导、开放纳米腔和控制发光性能的作用。随着半导体制造技术的进步，半导体纳米线被广泛应用，并作为集成光子电路的平台发挥着重要作用。半导体纳米线的一个显著优势是，它与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术兼容，同时还提供了先进的电气和光学功能。当这些纳米线以核壳或纳米线的形式与单层结构上的二维材料结合时，预计会产生协同效应。
图2. 将金属纳米线与二维材料结合用于柔性透明电极
图源：Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
柔性和透明电极适用于各种应用，并有望在光电子学中广泛使用。这种电极已用于柔性有机发光二极管（Folders）、太阳能电池和许多其他光电应用。金属纳米线因其高透射率和低片电阻而对柔性透明电极（FTE）的开发特别有吸引力。传统上，氧化铟锡（ITO）是一种广泛采用的柔性透明电极材料。ITO具有高导电性，同时在可见光波长下透明。然而，使用ITO有几个缺点，包括机械稳定性差，弯曲基板时由于裂纹导致电阻增加。此外，铟是地壳中稀缺的原材料，因此需要使用替代材料。金属纳米线因其优异的光学和电学性能而成为很有前途的候选者。它们展示了诱人的特性，有望在商业应用中取代ITO。这是因为纳米结构增加了弹性，同时保持了良好的导电性和光学透明度，因此它们对弯曲和折叠裂纹具有弹性。
然而，金属纳米线仍然存在一些固有的缺点，包括表面粗糙度高，与基底的附着力低，纳米线界面之间的不连续结构，以及快速降解。这些问题可以通过添加额外的材料来克服，即创建一个混合系统。这些混合系统由二维材料组成，其特性适用于克服这些问题。例如，MXene是一种二维材料，由过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物组成，经常用于缓解问题。MXene因其高导电性和大表面积等特点，在传感器和透明电极领域被广泛 探索 。石墨烯由于其独特的电学和光学性质，也是这方面很有前途的二维材料之一。
图3. 纳米线与二维材料耦合以增强光与物质相互作用
图源：Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
同样，石墨烯也被用于改善混合系统中电极的导电性。已经有研究工作实验实现了由银纳米线和电化学剥离石墨烯（EG）组成的透明电极。详细地说，首先将含有银纳米线的溶液喷涂到柔性基底上，即聚萘二甲酸乙二醇酯，然后进行电化学剥离石墨烯分散。研究人员比较了不同体积的带有电化学剥离石墨烯层的银纳米线与原始银纳米线的薄片电阻和透射率。此外，为了长期稳定性，样品在空气中暴露120天。在此期间，混合材料的薄片电阻保持不变，而原始样品的薄片电阻在暴露10天后增加。研究报告说，通过部署电化学剥离石墨烯层，他们能够在不显著降低透射率的情况下降低薄片电阻，同时将粗糙度分别从78Ω/sq降低到Ω/sq，从 nm降低到 nm。由于分散层使Ag-纳米线结和孔的表面变平，因此EG涂层降低了薄板电阻和粗糙度。本文进一步展示了该电极作为阳极在有机太阳能电池和聚合物LED中的应用。
二维材料不仅可以降低表面粗糙度，而且可以作为保护层防止金属纳米线氧化。银纳米线是钙钛矿太阳能电池（PVSC）最常用的底部电极金属线之一，由于钙钛矿层中卤化物的释放而导致腐蚀问题。最近有研究人员提出采用大尺寸氧化石墨烯（LGO）片作为银纳米线透明电极的保护层。作为保护层的大尺寸氧化石墨烯片对于减少整体边界面积至关重要，因为片之间的边界允许卤化物物种进入。在这项工作中，采用离心法分离不同尺寸的氧化石墨烯板。将减少的大尺寸氧化石墨烯分散液滴在Ag-纳米线电极上，并使用稳定的热风流进行干燥。电极保持其初始电阻超过45小时，而原始样品在 V偏压下10小时后电阻呈指数增长。本研究证明了构建高稳定性PVSC的可能性。
通过增加发光二维材料的自发辐射率，可以产生更亮的光源。有腔和无腔的自发辐射率速率之比称为Purcell因子，它与Q因子成正比，与光模体积成反比。已经有很多方法可以实现高的光致发光强度，这可以通过纳米线与过渡金属二硫化物的杂交来实现。利用纳米线也是解决光学各向异性的常用方法。通过调整纳米结构的形态，可以控制共振频率和质量因子。随着二维 过渡金属二硫化物与等离子体或光学纳米线的结合，光的有效控制和增强可以应用于实际。
图4. 将半导体纳米线与二维材料结合可用于高性能光探测器
图源：Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
总结与展望
如前所述，本文介绍了贵金属纳米线、半导体纳米线和钙钛矿纳米线，以及它们在传统应用、集成光子电路、光增强、路径控制和光电子学中的最新应用。此外，在综述中还介绍了通过加入过渡金属二硫化物层、石墨烯和氧化石墨烯等二维材料而取得的显著改进。研究表明，对这些二维材料的结构特征进行优化至关重要，比如尺寸或纳米线之间的距离。因此，对优化这些特性进行深入研究是有希望的。
本综述回顾了用于基于二维材料的光子和光电子器件的纳米线。纳米线在光子集成电路中具有作为谐振器和波导的潜在用途。介绍了利用纳米线的特性以及纳米线与二维材料的混合。不同类型的纳米线和二维材料的特性和用途有望为 探索 新的杂交材料提供新的视角，并最终改变现有设计，提高性能。
然而，文章认为，这些耦合仍然有一些缺点需要克服。例如，由于它们是纳米材料的混合，因此应该研究简便的合成方法。复杂的合成方法可能导致产率低、耗时且成本相对较高。此外，它们的长期稳定性仍需研究。高湿度、极高或极低的工作温度等恶劣环境可能会导致性能不佳。因此，提高它们的重复性、再现性，并在恶劣环境中对其性能进行试验，对未来的发展至关重要。此外，目前正在努力提高这些材料的性能。例如，已经有研究人员开发了一种用于超灵敏光电探测器的钙钛矿纳米线结晶度增加的制造方法。同样，未来的应用预计将通过提高材料的结晶度和研究设备的最佳布局来实现可扩展和集成的系统，从而提高结果。
参考文献：
XSoumyabrata Roy, Xiang Zhang, Anand B. Puthirath et al. , Structure, Properties and Applications of Two-Dimensional Hexagonal Boron Nitride. Advanced Materials 33 , 2101589 (2021).