有机_无机纳米复合材料的研究进展
有机/无机纳米复合材料的研究进展Ξ
石智强,刘晓蕾,刘孝波
(中国科学院成都有机化学研究所,四川成都 610041)
摘要:有机/无机纳米复合材料以其优异的性能越来越受到人们的关注。本文分析总结了有机/无机纳米复合材料的制备方法、性能及其应用,着重介绍了溶胶-凝胶法和原位聚合法。参考文献28篇。
关 键 词:有机/无机;纳米复合材料;溶胶-凝胶法;原位聚合法;性能;应用;综述
中图分类号:TF123文献标识码:A文章编号:100521511(2004)0320251204 Progress on Organic/I norganic N anocomposite Materials
SHI Zhi2qiang, LI U X iao2lei, LI U X iao2bo
(Chengdu Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Chengdu610041,China)
Abstract:Organic/inorganic nanocom posites have attracted m ore and m ore attention because of excellent properties.Their preparation methods focused on s ol2gel process and in2situ polymerization method,the properties and application were reviewed with28references.
K eyw ords:organic/inorganic;nanocom posite;s ol2gel process;in2situ;properties;application;review
纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的科学,成为近些年来材料科学研究的热点之一,被誉为“21世纪最有前途的材料”[1,2]。
早在1959年,著名的物理学家Richard Feyna2 man[3]在美国物理学年会中的讲演中首次提出了“What w ould happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?”的思想,日本科学家K ubo早在1962年就对纳米粒子的量子尺寸效应进行了理论研究。而日本名古屋大学上田良二教授则定义纳米粒子是用透射电镜TE M能看到的微粒。但直至80年代中期,随着物理学发展的完善和实验观测技术的进步,纳米材料科学才得到迅速发展。
所谓纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100纳米的复合材料。由于纳米尺度效应、大的比表面积以及强的界面相互作用和独特的物理化学性质,使聚合物/纳米复合材料的性能优于相同组分常规复合材料的物理化学性能,并可制得各种功能复合材料,如磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性等复合材料。因此将纳米粒子用于制备功能材料的前景十分光明[4～6]。三大材料(金属、陶瓷、聚合物)都可自身或相互形成一系列性能优异的纳米材料。对金属及陶瓷纳米材料的研究与开发已有20年的历史,并取得了长足的进展,相比之下聚合物基纳米复合材料的研究则起步较晚。但近几年发展则相当迅速[7],纳米复合材料分类如Scheme1。
1 纳米材料的结构特征及其表面处理
1.1 纳米材料的结构特征
目前关于纳米材料的结构特征[8]主要有两类看法:第一类认为纳米粒子具有壳层结构[9],粒子的表面层原子占很大比例,并且是无序的类气态结构,而粒子的内部则存在有序-无序结构。它既不同于长程有序的晶态,也不是短程有序,而是处于一种无序程度更高的状态[10]。第二类认为
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合成化学 Chinese Journal of Synthetic Chemistry
Ξ收稿日期:2003201230;修订日期:2003207223
基金项目:中国科学院“百人计划”资助项目;四川省杰出青年基金资助课题
作者简介:石智强(1979-),男,汉族,山东泰安人,在读硕士,主要从事有机/无机复合材料的研究。
通讯联系人:刘孝波,T el:028*********
纳米材料的结构与诸多因素如物质的种类、粒子尺寸、纳米材料的形态分布、纳米粒子的制备方法等有关。因此,纳米材料的结构相当复杂,不能用单一的物理模型来描述。
纳米复合材料非聚合物纳米复合材料
金属/金属
金属/陶瓷
陶瓷/陶瓷
聚合物纳米复合材料
有机/无机纳米复合材料
聚合物基
无机材料
聚合物/聚粹合物纳米复合材料
分子聚合
原位聚合
微纤/基体
Scheme1
1.2 纳米粉体的表面处理
纳米粉体材料由于粒径小、表面积大、表面自由能极大,所以极易形成团聚体,在制备聚合物/无机纳米复合材料时[23],为了便于纳米粒子的分散和增强纳米粒子与聚合物之间的结合力,需要对纳米粒子进行改性[11～13],主要的改性方法有:
(1)表面包覆处理:包覆一般是指除范德华力、氢键或配位键相互作用外,没有离子键或共价键的结合。对于纳米粒子的表面包覆处理是指将表面改性剂覆盖于粒子表面,改善粒子表面与聚合物界面的结合力。分散剂可以改善填料粒子在聚合物中的分散状况,但它不能使填料粒子与基体很好的结合。因此,常常需要加入一定量的偶联剂,常用的改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯、硬脂酸、有机硅等。为了使粒子不团聚,可将改性剂溶于适当的溶剂中,再与纳米粉体混合,研磨或超声分散。目前除了小分子偶联剂,大分子偶联剂也得到了研究和应用。例如用马来酸酐与PE接枝共聚,在PE链上引入极性基团,在复合材料中作为大分子偶联剂对填料表面进行包覆[14]。从结构上看,高分子偶联剂有两亲结构,但它的亲油链端长度较普通偶联剂长,与聚烯烃的相容性好。
(2)机械化学处理:用粉碎、磨擦等方法提高粒子表面活性,使分子晶格发生位移,内能增大,表面原子一遇见其他原子很快结合,与其他物质发生反应、附着,使得纳米粒子表面改性。
(3)外膜层改性处理:在粒子表面均匀包覆一层其它物质的膜,从而改善粒子表面结构和表面性能。按照处理剂的不同,可分为无机包膜、有机包膜、高分子包膜以及复合包膜等。
(4)表面接枝处理:利用化学反应在粒子表面接枝带有不同功能基团的聚合物,使之与基体聚合物结合更紧密。
(5)高能处理法:利用电晕、紫外线、微波、等粒子射线等对纳米粒子表面进行处理。改性后纳米粒子在基质中的分散性可得到极大的改善。
2 聚合物纳米复合材料的制备
有机/无机纳米复合材料是一门新兴的多学科交叉领域,如何制备出适合需要的高性能、多功能的复合材料是研究的关键[15]。目前有机/无机纳米复合材料的制备大体有溶胶-凝胶法(S ol-G el)、插层法、共混法、原位聚合法等。它们的核心思想都是对复合体系中纳米粒子的自身几何参数、空间参数和体积参数等进行有效控制,尤其是要通过对制备条件(空间限制条件、反应动力学因素、热力学因素等)的控制来保证体系的某一组成相至少一维尺寸在纳米尺度范围内,其次是考虑控制纳米微粒聚集体的次级结构。目前比较成熟的方法有S ol-G el法和原位聚合法。
2.1 S ol-G el法
S ol-G el法是将金属有机醇盐或硅氧烷等前驱物溶于水或有机溶剂形成均匀溶液,然后使溶质水解成溶胶,经固化成溶胶,再在低温下干燥,磨细后再煅烧得到纳米粒子。
刘晓蕾[16]等通过S ol-G el法制备了PC L/ SiO2纳米复合材料,分析结果表明PC L/SiO2杂化材料两项分散均匀,分散颗粒尺寸约为50nm。
童晰等[17]通过正硅酸乙酯(TE OS)在聚甲基丙烯酸甲酯(PM MA)乳液中利用S ol-G el法制备了PM MA/SiO2纳米复合材料,利用扫描电镜、透
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射电镜、差热分析和热失重对试样进行了分析,结果表明PM MA/SiO2杂化材料两相分散均匀,分散相颗粒尺寸在100纳米以下。
Chin2Lung Chiang和Chen2Chi M.Ma[18]利用S ol-G el法制备了环氧树脂(E poxy)/SiO2,通过SE M,TE M等分析该纳米复合材料的形貌发现SiO2以小于100纳米的粒径均匀的分散在E poxy 基体中,有机相与无机相具有很好的相容性,E2 poxy/SiO2纳米复合材料较单纯的E poxy具有更高的热稳定性。
Fritz Huguenin[19]等以VO(OC3H7)3和吡咯为原料在丙酮水溶液中利用S ol-G el法合成了聚吡咯(PPy)/V2O5纳米复合材料,TE M,SE M,XRD, FTIR等分析结果表明PPy以纳米胶囊的形式嵌入在VO(OC3H7)3水解形成的V2O5中,形成互穿网状(IPN)结构。
S ol-G el法制备纳米复合材料的优点是该方法可在温和的条件下进行,两相分散均匀。但目前该方法存在的最大问题是凝胶干燥过程中,溶剂、水、小分子等的挥发可能导致材料收缩脆裂。尽管如此,S ol-G el法仍是目前应用最多、也是较为完善的方法之一。
2.2 原位聚合
原位聚合[20](in situ polymerization),即在位分散聚合。该方法应用在位填充使纳米粒子在单体中均匀分散,然后在一定条件下就地聚合,形成纳米复合材料。这一方法制得的纳米复合材料的填充粒子分散均匀,粒子的纳米特征完好无损,同时在位填充过程中只经过一次聚合成形,不需热加工,避免了由此产生的降解,保证了基体各种性能的稳定性。
T ao Sun和Juan M.G arces[21]利用原位聚合法制得了聚丙烯/粘土纳米复合材料,通过SE M观测复合材料的表面,纳米粒子完全均匀分散在该复合体系中,界面粘接性好。该复合材料具有高的热变形温度、低的热膨胀系数。
Masami Okam oto[22]等通过原位聚合的方法制备了PM MA/粘土纳米复合材料,借助TE M,XRD 等测试手段表明粘土均匀的分散在该体系中,界面粘接性好。该纳米复合材料较纯PM MA具有高模量、高强度和高的玻璃化转变温度T g。
G ray David.H用原位聚合得到了含2wt% SiO2的溶致液晶纳米复合材料,原位光致聚合象交联网络结构一样锁住基体构造,随后在高度取向区域内发生链引发反应,生成了各向异性纳米复合材料。该复合材料具有优异的热稳定性, TG A分析表明,它的热分解温度在438℃以上。
3 有机/无机纳米复合材料的性能与应用
与传统的有机/无机复合材料相比,有机/无机纳米复合材料兼具无机物与有机聚合物的优点[23]。无机纳米粒子与聚合物间的界面是微观的,而不是宏观的,甚至是分子级水平的,由于无机纳米粒子的表面积很大,所以无机纳米粒子与聚合物的界面面积很大,这就大大降低了界面应力集中,消除无机物与有机物基体之间热膨胀系数不匹配问题,充分发挥无机物分子的优异力学性能、高耐热性和聚合物的可加工性,有机/无机纳米复合材料物理性能明显优于相同组分的常规复合材料。
3.1 有机/无机纳米复合材料的力学性能———纳米材料增强、增韧作用
黄锐等[24]通过对纳米CaC O3增强增韧H DPE (高密度聚乙烯)复合材料的研究发现:纳米Ca2 C O3粒子即使不经过表面处理对H DPE也有一定的增韧作用。与超细CaC O3填充H DPE复合材料相比,纳米级CaC O3填充H DPE复合材料具有更加良好的综合性能和加工性能。经过表面处理的纳米CaC O3会使H DPE/CaC O3纳米复合材料的冲击强度、断裂伸长率有显著的提高,复合材料的综合性能得到了改善。Masao以不同粒径的SiO2 (7nm,40nm,105μm)填充聚丙烯(PP)并研究了复合材料的力学性能,发现填充体系的拉伸强度均好于纯的PP,并且7nmSiO2和40nmSiO2的复合材料的剪切屈服强度随SiO2填充量的增加而增加,但105μmSiO2的逐渐下降。填料粒子粒径越小,特别是在纳米尺度范围内,对基体的增韧效果越好,材料的综合性能越优越。
周卫平[25]等认为无机纳米粒子对高聚物的增强增韧改性机理是:一方面是纳米无机粒子进入高聚物的缺陷内,使基体的应力集中发生了改变,引发粒子周围树脂屈服变形(包括空化、银纹化、剪切带作用),吸收一定的变形功实现增韧;另一方面,纳米无机粒子增大基体树脂裂纹扩展阻力,钝化裂纹扩展效应,最终终止裂纹,不致在高聚物材料内部形成破坏性裂缝。
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3.2 有机/无机纳米复合材料的热性能
T.Agag[26]等制备了聚酰亚胺(PI)/蒙脱土(M MT)纳米复合材料。研究发现PI/M MT在拉伸强度、模量有显著提高的情况下,热变形温度较纯PI有很大提高,而且具有较低的热膨胀系数。Shang2Han Wu[27]等通过对尼龙/粘土纳米复合材料的研究发现:热变形温度较纯的尼龙提高了50℃,复合材料的稳定性有很大的提高。这说明无机纳米粒子对提高聚合物的热性能是有显著作用的。
3.3 有机/无机纳米复合材料的电性能
1994年,C olvin等首次以CdSe/聚对亚苯基亚乙烯基(PPV)纳米复合材料制备了电致发光二极管。与单独的PPV相比,这种二极管具有电致发光开启电压很低(只有4V)的优点。Liang2Y ou Jiang[28]等制备了氟化的聚酰亚胺/硅酸盐纳米复合材料,该复合材料较单纯的聚酰亚胺具有低的漏电电流和介电常数,可广泛应用于微电子器件。
4 结束语
综上所述,有机/无机纳米复合材料以其优异的性能越来越受到人们的关注,对有机/无机纳米复合材料的研究在国内外都属于起步发展阶段,尤其在国内,是近几年才开始对其研究的,无论是在技术上还是理论研究方面,待研究的问题还很多,具有广阔的发展空间。
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核方式各自成核、增长。对比在相同条件下无荧光物质参与的反应,产品粒径和粒度分布都有一定程度的增大。
随着荧光物质用量的增加,以荧光物质为核的成核方式逐渐占据体系中的主要地位。体系中粒子主要以类似种子聚合的方式链增长,使产品粒径增大。同时,以单体为核的成核方式虽然在体系中不占据主要地位,但也对产品最终的粒度分布产生影响,从图8可以看出,随着荧光物质用量的增加,粒径和粒度分布均有较显著的增大。在实验条件不变的条件下,当荧光物质用量增大到一定程度后,因体系已经完全被荧光物质饱和,此时以荧光物质为核的成核方式对产品粒径产生主要影响,产品粒径较大。而以单体为核的成核方式只对产品最终粒度分布产生影响,使产品粒度分布变宽。再增加荧光物质用量对产品的粒径和粒度分布影响不大。从以上分析得出,为制备理想的荧光微球,荧光物质的用量应控制在一定范围之内。
2.3 结论
从以上实验结果表明,添加了荧光物质Alq3的分散聚合与普通的分散聚合反应大为不同,荧光物质的用量对产物的粒径以及粒度分布有很大的影响。添加荧光物质或者增加荧光物质用量在增大产物粒径的同时,对产物粒度分布有负面作用。另外,添加荧光物质后,应同时考虑引发剂和分散剂用量对产物粒径和粒度分布的影响,以确定最佳点。这一结论对制备大粒径单分散荧光微球具有参考作用。本文通过调整各组分用量,制备出粒径在2μm,粒度分布接近单分散的荧光微球。所制备的荧光微球功能化后可用于免疫分析、高通量药物筛选等领域。
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第3期 廖险峰等:用于高通量药物筛选的P M M A2Alq3荧光微球的制备
中药配位化学研究进展
?综述? 中药配位化学研究进展 李英华,吕秀阳3,刘 霄,柳 叶 (浙江大学制药工程研究所,浙江杭州310027) [摘要] 从中药毒理学和药理学、中药功效成分的改进以及中药功效成分的分离制备和鉴定3个方面论述了 中药配位学说在中药研究领域中的重要意义,并列举了中药配位研究领域常用的技术。指出中药配位热力学和动力学的研究、中药中微量元素的存在状态与药效和毒性关系的研究、利用配位作用开发高效分离吸附剂或者高效分离色谱柱、利用有机成分与某些金属或微量元素生成有色配合物的特性开发高灵敏度的分析方法可能成为中药现代化研究过程中的热点和关键。 [关键词] 配位化学;中药 [中图分类号]R 284.3 [文献标识码]A [文章编号]100125302(2006)1621309205 [收稿日期] 2005210216 [基金项目] 浙江省中医药科研基金研究计划项目(2005C188)[通讯作者] 3吕秀阳,T el :(0571)87952683,E 2mail :luxiuyang @zju 1edu 1cn 配位化合物是指由可给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子(统称配位体)和具有接受孤对电子或多个不定域电子空位的原子或离子(统称中心原子)按一定组成和空间构型所形成的化合物。随着生物无机化学的发展和分析手段的提高,越来越多的研究表明配位化合物在生命过程中起着重要作用。如植物中的叶绿素和哺乳动物体内的血红素分别是动植物体内的有机分子与金属元素镁、铁形成的配合物,含铜的天然有机分子蛋白质的配合物在无脊椎动物的血液中执行着输氧的功能。研究配合物,特别是天然有机配合物,提高生命质量是许多化学家、植物化学家和药物化学家追求的目标。随着近年来分离技术的发展,越来越多的研究者们投入到天然药物配合物的研究中来,成果不断出现。作者对配位化学在中药领域的研究进展作一综述,探讨实现中药现代化的研究途径。 1 中药配位学说的提出 许多学者在中药或天然药物有效成分寻找的过程中发现多数中药或者天然药物存在着越提纯疗效越差或者出现毒副作用等问题,而某些剧毒药物在和其他药物配伍后出现降低毒性或者转化为某种疗效等现象。在解释这些问题时,“唯有机成分有效论”和“微量元素对号入座论”慢慢表现出局限性。因此,在总结两者的基础上,依据中药中的多数有机大分子化合物含有羟基、羰基、羧基、氨基、巯基、杂环氮等配位基团可以作为配体,而微量元素大多可作为中心离子与有机分子形成配合物,有机成分、微量元素及其形成的配合 物之间的配位平衡可以使它们之间产生相互的协同、拮抗或产生新的生物学活性的特性,曹治权教授提出中药有效成分的配位学说[1]。中药配位化学学说认为:中药有效成分可以是其中的某种或某几种有机成分,也可以是其中的微量元素,但更多可能是有机成分与微量元素组成的配位化物,天然药物以其中的有机物分子与微量元素间形成的配合物在动植物及人体的生命活动中发挥作用。中药配位学说的提出为中药有效成分的发现、中药药理学和毒理学的快速发展以及天然活性成分的分离制备等方面起着重要的指导作用。 2 中药配位学说中的实验研究方法学 中药配位学说的发展离不开分离、分析及结构表征技术,分离分析技术的飞速发展大大促进了中药配位化学领域的研究。目前应用于从复杂的中药体系中分离出中药配位化合物的现代分离技术有:膜分离法、色谱法和电泳技术等,色谱法又分为高效液相色谱法、柱色谱法、薄层色谱、纸色谱和凝胶色谱等。光谱技术是用来分析表征配合物的主要方法,用来研究天然药物配合物的组成和结构,进行定性和定量分析,包括紫外,红外,荧光,核磁共振,质谱,拉曼光谱,X 衍射等[2]。 张斌等[3](1998)合成了三(32羟基黄酮)合Al 3+配合物并制得其单晶,X 射线衍射结果表明其结构属于三方晶系,分子中每个32羟基黄酮以其独特的酮基和羟基同时与Al 3+配位,3个配体中的6个配位氧原子形成扭曲的配位八面体结构。张淑敏等[4]制备了Fe 3+与槲皮素(Qu )的配合物并探讨了其配位机理,结果槲皮素与Fe 3+生成的配合物在430 nm 处有最大吸收,配合物的组成为Fe 3+∶Qu =1∶2。郭振楚等[5]研究了氨基葡萄糖及羧甲基氨基葡萄糖分别与铁(Ⅱ)、锌(Ⅱ)、钴(Ⅱ)、铜(Ⅱ )形成配合物的UV ,IR 和1H 2NMR 光谱特征。发现配合物发生了明显紫移,在红外光谱和1H 2
有机光电材料综述
有机小分子电致发光材料在OLED的发展与应用的综述电致发光(electroluminescence，EL)，指发光材料在电场的作用下，受到电流或电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。能够产生这种电致发光的物质有很多种，但目前研究较多而且已经达到实际应用水平的，主要还是无机半导体材料，无机 EL 器件的制作成本较高，制作工艺困难，发光效率低，发光颜色不易实现全色显示，而且由于很难实现大面积的平板显示，使得这种材料的进一步发展具有很严峻的局限性。由于现有的显示技术无法满足我们生产生活的需要，因此促使人们不断地寻求制备工艺成本更低、性能更好的发光材料。有机电致发光材料（organic light-emitting device，OLED）逐渐的进入了人们的视野，人们发现它是一种很有前途的、新型的发光器件。有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。根据所使用的有机材料的不同，我们将有机小分子发光材料制成的器件称为有机电致发光材料，即 OLED；而将高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光材料，即 PLED。不过，通常人们将两者笼统的简称为有机电致发光材料 OLED。 一.原理部分 与无机发光材料相比，有机电致发光材料具有很多优点：光程范围大、易得到蓝光、亮度大、效率高、驱动电压低、耗能少、制作工艺简单以及成本低。综上所述，有机电致发光材料在薄膜晶体管、
太阳能电池、非线性发光材料、聚合物发光二极管等方面存在巨大的需求，显示出广泛的应用前景，因而成为目前科学界和产业界十分热门的科研课题之一。虽然，世界上众多国家投入巨资致力于有机平板显示器件的研究与开发，但其产业化进程还远远低于人们的期望，主要原因是器件寿命短、效率低等。目前有很多关键问题没有解决：1. 光电材料分子结构、电子结构和电子能级与发光行为之间的关系，这是解决材料合成的可能性、调控材料发光颜色、色纯度、载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据； 2. 光电材料和器件的退化机制、器件结构与性能之间的关系、器件中的界面物理和界面工程等，这是提高器件稳定性和使用寿命的理论和实验基础，也是实现产业化、工业化的根本依据。 1.基态与激发态 “基态”在光物理和光化学中指的是分子的稳定态，即能量最低的状态。如果一个分子受到光或电的辐射使其能量达到一个更高的数值后，分子中的电子排布不完全遵从构造原理，这时这个分子即处于“激发态”，它的能量要高于基态。基态和激发态的不同并不仅仅在于能量的高低上，而是表现在多方多面，例如分子的构型、构象、极性、酸碱性等。在构型上主要表现在键长和二面角方面，与基态相比，激发态的一个电子从成键轨道或非成键轨道跃迁到反键轨道上，使得键长增长、键能级降低；同时，由于激发后共轭性也发生了变化，所以二面角即分子的平面性也发生了明显的改变。 2.吸收和发射
氮化物作为催化剂的研究进展
氮化物作为催化剂的研究进展 内容摘要：近年来,被誉为“准铂催化剂”的过渡金属氮化物因其优良的催化活性已受到世界各国学者的广泛关注。大量的研究表明,过渡金属氮化物在氨的合成与分解、加氢精制等许多涉氢反应中都表现出良好的催化活性。过渡金属氮化物的制备方法有高温法和程序升温氮化法, 程序升温氮化法的显著优点是可以制备出高比表面积的金属氮化物。研究人员不仅对金属氮化物催化剂的制备方法进行了大量的研究,并且发现负载型金属氮化物具有负载量低、比表面积大等优点。因此, 金属氮化物的负载化研究正成为目前的研究热点。 关键词：过渡金属、氮化物、催化剂、结构、性能、工业 Nitride as a catalyst research progress Grade: grade 09 Applied Chemistry Specialty Name: Hong Huaiyong number: 122572009003 Abstract：In recent years, known as the" Platinum" transition metal nitride because of its excellent catalytic activity has been subjected to extensive concern of scholars all over the world. A large number of studies show that, transition metal nitride in ammonia synthesis and decomposition, hydrogenation and so many wading hydrogen reaction showed good catalytic activity. Preparation of transition metal nitride has high temperature method and temperature-programmed nitridation, temperature-programmed nitridation method has the advantages of preparation of high specific surface area of the metal nitride. The researchers not only on the metal nitride catalyst preparation method was studied, and found that the load type metal nitride having load low, large specific surface area and other advantages. Therefore, a metal nitride load research is becoming the research hotspot at present. Key word：Transition metal, nitride, catalyst, structure, performance, industry 引言 过渡金属氮化物是元素N插入到过渡金属晶格中所生成的一类金属间充型化合物，它兼具有共价化合物、离子晶体和过渡金属三种物质的性质，从而表现出优良的物理和化学性能。它作为一类具有很高硬度、良好热稳定性和抗腐蚀特性的新型功能材料，已经在各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀分机械领域得到应用。而且它在氨合成与分解、加氢脱硫／脱氮(HDS／HDN)、F-T合成等许多涉氢反应都具有优良的催化活性，不逊色于Pt和Rh等贵金属催化剂的性能，被誉为“准铂催化荆”。过渡金属氮化物作为一种有应用前景的新型加氢精制催化剂已引起人们的广泛关注，成为国际催化荆新材料领域的研究热点。本章概述了这一催化新材料的最新研究进展。 1．过渡金属氮化物的结构和电子特征 过渡金属氮化物是一种间充化合物，是由于氮原子填隙似的融进过渡金属的晶格中形成的，它们倾向于形成组成可在一定范围内变动的非计量间隙化合物。其固态化学特征类似于纯金属，具有简单的晶体结构特征。其中的金属原子形成
新材料概论金属材料及其合金的研究进展
新材料概论金属材料及其合金的研究进展
河南工程学院《新材料概论》考查课 专业论文 金属材料及其合金的研究进展 学生姓名： 学号：== 学院： 专业班级： 专业课程： 任课教师：
日 金属材料及其合金的研究进展 ) 摘要：金属是人们日常生活生产中最不可或缺的材料，更是人类社会进步的关键所在，本篇论文主要论述金属材料的种类、性能及在社会发展中的重要应用，并且展望金属材料在未的发展前景。 关键词：金属材料、镁合金、铝合金、记忆金属 金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。由两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质称为合金。工业中广泛使用的金属材料是合金，金属材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等。现代生产生活中种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 一、金属材料的分类 金属材料通常分为黑色金属和有色金属如图1所示 1、黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 2、有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 3、特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。[1]金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形
生物无机化学的认识
生物无机化学的认识 生物无机化学是无机化学、生物化学、医学等多种学科的交叉领域。其研究对象是生物体内的金属（和少数非金属）元素及其化合物，特别是衡量金属元素和生物大分子配体形成的生物配合物，如各种金属酶、金属蛋白等。侧重研究它们的结构-性质-生物活性之间的关系以及在生命环境内参与反应的机理。 生物无机化学虽然听起来有些不实用，其实在生活中，我们经常可以看到一些运用了生物无机化学的地方。比如农业方面，我们熟知的化肥，就运用了生物无机化学的知识，农作物的生长发育，不仅需要常量营养元素，还需要如铁、锰、铜、锌、钼等微量元素，这些微量元素和氮、磷、钾同等重要，不可代替。同样，在我们熟知的一些保健品，像“脑白金”、“黄金搭档”等等，都是补充我们人体内的微量元素的保健食品。以我们最熟悉的钙来说，从小我们的父母就给我们补钙，喝牛奶、吃钙片等等方式，可见钙对于我们的重要性。人体缺钙，就容易腿软、抽筋、蛀牙，但钙多了也不行，人体内的钙过量容易得佝偻病。所以，微量元素虽然重要，但是也不能过多。 生物无机化学无疑正在迅速发展。生物无机化学主要分为两部分：一是研究生物体本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素对机体的影响。 含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象，做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物，与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性，但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白，确定其结构、性质。现在热门的蛋白有硒蛋白，因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用，主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面，但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。 无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中，顺铂药物目前仍在临床上使用，主要有四种铂配合物：顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来，人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物，与卡铂结构类似的有机锡化合物，以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面，从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来，人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手，所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大
荧光材料文献综述
一、荧光材料的种类与特性 总的说来，荧光材料分有机荧光材料和无机荧光材料。 有机荧光材料又有有机小分子发光材料和有机高分子光学材料之分。有机小分子荧光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。如恶二唑及其衍生物类，三唑及其衍生物类，罗丹明及其衍生物类，香豆素类衍生物，1,8-萘酰亚胺类衍生物，吡唑啉衍生物，三苯胺类衍生物，卟啉类化合物，咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物，苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激光染料[7]、有机电致发光器件(ELD)等方面。但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象，一般掺杂方法制成的器件又容易聚集结晶，器件寿命下降。因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究，另一方面寻找性能更好的发光材料，高分子发光材料就应运而生了。 有机高分子光学材料通常分为三类：(1) 侧链型：小分子发光基团挂接在高分子侧链上，(2) 全共轭主链型：整个分子均为一个大的共轭高分子体系，(3) 部分共轭主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉[8]及其衍生物、共聚物等，目前研究得也比较多。 常见的无机荧光材料有硫化物系荧光材料、铝酸盐系荧光材料、氧化
物系荧光材料及稀土荧光材料等。 碱土金属硫化物体系是一类用途广泛的发光基质材料[8211 ] 。二价铕掺杂的CaS 及SrS 可以被蓝光有效激发而发射出红光,因而可用作蓝光L ED 晶片的白光L ED 的红色成分,可制造较低色温的白光L ED ,其显色性明显得到改善,目前使用的红粉硫化物体系主要是(Ca1-X ,SrX ) S : Eu2+ 体系,在蓝区宽带激发,红区宽带发射。通过改变Ca2+ 的掺杂量,可使发射峰在609～647 nm 间移动。共掺杂Er3 + , Tb3 + ,Ce3 +等可增强红光发射。 铝酸盐系荧光材料中SrAl2O4, CaAl2O4, BaAl2O4为常用的发光基质。例如，Sr3A12O6 是一种新型红色荧光粉,它的激发峰位于460～470nm 范围内,是与主峰为465nm 的蓝光L ED 晶片相匹配的红色荧光材料。刘阁等[31 ] 利用水热沉淀法合成了Sr3A12O6 。通过对其纯相粉末的荧光性质的研究,发现该荧光粉样品的最大激发峰位于459nm 波长处且在415nm 波长处有一小的激发峰。而样品的发射带落在615～683nm 的波长范围内, 其中最大发射峰的波长位于655nm 处, 表明在459nm 波长的光激发下,样品能够发出红色光。 氧化物荧光材料在荧光粉中的应用较多。如，以ZnO 作为基质合成的红色荧光材料稳定性很好。红色荧光材料ZnO : Eu ,Li 和ZnO :Li + 的最大激发峰范围都在340～370nm 范围内,与365～370nm 紫光L ED 晶片的发射峰大部分相交,因而适用于三基色白光L ED 制造。 稀土离子因其具有特殊的电子结构和成键特征，故能表现出独特的荧光性质，而通过与配体的作用，又可以在很大程度上增强它的荧光强度，因此稀土配合物的研究为荧光材料分子的设计提供了广阔的前景。近些年
加氢催化剂的研究进展2详解
加氢催化剂的研究进展 化工12-4 金贞顺 06122533 摘要 综述石油工业中各类加氢催化剂的研究进展，包括汽、柴油加氢催化剂，加氢裂化、加氢异构催化剂, 重油加氢催化剂等。以及加氢过程的各种基本反应(如加氢脱氮、加氢脱硫、烯烃加氢和芳烃饱和等)的热力学研究、基本反应动力学及与催化剂组成及结构特征间的关系、活性组分与载体间的相互作用、反应物分子平均扩散半径与催化剂空间结构的匹配、结焦失活的机理及其抑制措施等。 关键词: 加氢催化剂结焦失活载体 引言 随着环保法规和清洁柴油标准的日益严格，清洁油品的生产将是全球需要解决的重要问题。现有炼油工艺不断改进，创新并开发出一些先进技术以满足生产清洁柴油的需求。加氢裂化技术具有原料适应性强、产品方案灵活、液体产品收率高、产品质量好等诸多优点，催化剂则是加氢裂化技术的核心。重油加氢裂化分散型催化剂主要分为3大类:固体粉末添加剂、有机金属化合物及无机化合物。本文分别对加氢催化剂及载体的研究进展进行简要介绍。 1、汽柴油加氢催化剂研究进展 随着原油的劣质化和环保法规的日益严格，我国在清洁柴油生产方面面临着十分严峻的局面，所以迫切需要研制具有高效加氢精制的催化剂来满足油品深度加氢处理的要求[1-3]。日益提高的环境保护要求促进了柴油标准的不断升级。文中综述了国外炼油企业在柴油加氢催化剂方面的技术进展。 刘笑等综述了国内外有关FCC汽油中硫的存在形态、加氢脱硫反应原理及其催化剂的研究进展。一般认为，FC C汽油中的硫化物形态主要为嚷吩类化合物，且主要集中在重馏分中，汽油的加氢脱硫反应原理的研究也都集中在嚷吩
的加氢脱硫反应上。传统的HDS催化剂由于烯烃饱和率过高不适于FCC汽油的加氢脱硫，可通过改变催化剂的酸性来调整其HDS/HYD选择性。发展高活性、高选择性的催化剂仍是现今研究的热点，同时还应足够重视硫醇的二次生成而影响脱硫深度的问题。 赵西明综述了裂解汽油一段加氢把基催化剂的研究进展。提出在裂解原料劣化的形势下，把基催化剂的研究重点是制备和选择孔容较大、孔分布合理、酸性弱、比表面积适中的载体，并添加助催化剂。从控制拟薄水铝石的制备过程和后处理方法以及添加扩孔剂等角度出发，评述了近年来大、中孔容Alt及其前驱物拟薄水铝石的制备方法。任志鹏等[4]介绍了裂解汽油一段选择加氢催化剂的工业应用现状及发展趋势，综述了新型裂解汽油一段选择加氢Ni系催化剂的研究进展。提出在贵金属价格上涨和裂解原料劣化的形势下，Ni系催化剂是未来裂解汽油一段加氢催化剂的重点发展方向。而Ni系催化剂的研究重点是制备和选择比表面积适中、酸性低、孔体积大、孔分布合理的载体，选择合适的Ni盐前体及浸渍方法，添加第二种金属助剂以及开展硫化和再生方法的研究。 孙利民等介绍了镍基裂解汽油一段加氢催化剂的工业应用状况及研究进展，指出了提高裂解汽油一段镍基催化剂加氢性能的途径及该领域最新发展趋势。文献[5-6]介绍了柴油加氢精制催化剂的研究进展，近年来，随着柴油需求量增加、原油劣化程度加深和环保要求的日益严格，满足特定需求的超低硫柴油仍存在很大挑战，柴油加氢精制催化剂的研制和开发取得较大进展。介绍了载体、活性组分、助剂和制备方法(液相浸渍法、沉淀法和溶胶一凝胶法)等因素对催化剂活性的影响，结果表明，溶胶一凝胶法较其它方法有较优的一面。具体探讨了溶胶一凝胶法的制备条件对催化剂活性的影响，也为设计、开发高活性加氢精制催化剂积累了经验。 马金丽等介绍了柴油加氢脱硫催化剂研究进展。降低柴油中硫含量对于减少汽车尾气排放从而保护环境具有十分重要的意义。介绍了加氢脱硫催化剂的研究进展。张坤等介绍了中国石化抚顺石油化工研究院开发的最大柴油十六烷值改进技术(MCI)、和中国石化石油化工科学研究院研发的提高柴油十六烷值和
无机化学合成论文
高分子纳米复合材料的研究进展摘要：阐述了高分子纳米复合材料的发展研究现状及高分子纳米复合材料的制备方法、结构性质和性能，同时介绍了高分子纳米材料的表征技术及应用前景。 关键词：高分子；纳米材料；复合材料；制备；表征；应用 1、引言 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的理、胶体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科,在实际应用和理论上都具有极大的研究价值,所以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一, 被誉为“21世纪最有前途的材料”[ 1 ,2 ]。高分子纳米复合材料是近年来高分子材料科学的一个发展十分迅速的新领域。一般来说，它是指分散相尺寸至少有一维小于100 纳米的复合材料。这种新型复合材料可以将无机材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性、可加工性及介电性质完美地结合起来，开辟了复合材料的新时代，制备纳米复合材料。已成为获得高性能复合材料的重要方法之一。 高分子材料科学的涉及非常广泛,其中一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来实现高分子材料使用性能的大幅提升。因此纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应了高分子复合材料对高性能填料的需求, 对高分子材料科学突破传统理念发挥重要的作用。纳米材料科学与高分子材料科学的交融互助就产生了高分子纳米复合材料[3]。
2、高分子纳米复合材料的制备 高分子纳米复合材料的涉及面较宽,包括的范围较广,近年来发展建立起来的制备方法也多种多样[4、6 ],可大致归为四大类:纳米单元与高分子直接共混,在高分子基体中原位生成纳米单元;在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子及纳米单元和高分子同时生成。 2.1纳米单元的制备 可用于直接共混的纳米单元的制备方法种类繁多[7--10],通常有两种形式的制备:从小到大的构筑式,即由原子、分子等前体出发制备;从大到小的粉碎式,即由常规块材前体出发制备(一般为了更好控制所制备的纳米单元的微观结构性能,常采用构筑式制备法) 。总体上又可分为物理方法、化学方法和物理化学方法三种。总的来说,这类纳米单元与高分子直接共混的方法简单易行,可供选择的纳米单元种类多,其自身几何参数和体积分数等便于控制,但所得复合体系的纳米单元空间分布参数一般难以确定,纳米单元的分布很不均匀,且易于发生团聚,影响材料性能,改进方法是对制得的纳米单元做表面改性,改善其分散性、耐久性,提高其表面活性,还能使表面产生新的物理、化学和机械性能等特性。 2.2纳米单元的表面改性 纳米单元表面改性方法根据表面改性剂和单元间有无化学反应可分为表面物理吸附方法和表面化学改性方法两类吸附包裹聚合改性一般是指两组份之间除了范德华力、氢键或配位键相互作用外,没有主离子键或共价键的结合,采用的方法主要有两种:在溶液或熔体中聚
金属材料大气腐蚀研究进展汇总
存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：材料保护学 课程代号： 任课教师： 完成日期： 专业： 学号： 姓名： 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
金属材料大气腐蚀研究进展 摘要：本文对金属大气腐蚀研究做了简介，综述了我国的大气腐蚀研究进展，并比较了国内外的发展水平。得出我国的大气腐蚀研究已经进入了世界强国之列，但是总体上与美国等发达国家有着20-30年的差距。对以后的大气腐蚀研究方面提出了展望。 关键词：金属，大气，腐蚀
大气腐蚀是指大气中的腐蚀性气体溶解在水中作用于金属表面所引起的腐蚀[1]。大气腐蚀是金属腐蚀的基本类型，几乎所有与大气接触的金属材料都会受到大气腐蚀，大气腐蚀所造成的损失约占腐蚀总损失的一半以上[2]，因此，开展大气腐蚀与防护的研究具有重要的意义。 1.金属大气腐蚀研究简介 金属的大气腐蚀是自然界中存在的最普遍的腐蚀现象，因此人们在很早以前就已经开始对它进行研究。特别是基于自然环境中的大气腐蚀现场曝晒试验直观、可靠的特点，世界各国对其都格外重视。尤其是像美国、英国和日本等工业发达的国家，早在上个世纪初就开始通过现场曝晒试验研究多种材料在自然大气环境中的腐蚀行为。相比之下，我国开展自然环境的大气腐蚀研究起步较晚，始于20世纪50年代中期，即1955年开始建立大气腐蚀曝晒试验站，但由于历史原因，发展迟缓，不具系统性，期间由于“文革”影响还中断了十几年，直到1980年才在全国范围内恢复自然环境腐蚀试验网站的建设工作[3]。我国在大气腐蚀基础研究方面在国内外发表了大量的论文，这些系列论文的发表极大的提高了我国在大气腐蚀方面的研究地位，标志着我国已经进入大气腐蚀研究强国之列，而且这方面还保持着很好的发展势头[4]。 2.大气腐蚀行为与规律若干研究进展 （1）金属材料自然环境腐蚀幂指数规律的建立和金属大气腐蚀初期行为与规律研究[5]。以黑色金属和有色金属材料在我国典型大气环境中的长期现场腐蚀试验为基础，通过数据采集、评价和综合分析，获得了金属材料在我国典型大气环境中的腐蚀速率幂函数规律和相关参数以及拟合曲线，由此建立的幂函数模型可以表征我国典型大气环境下金属材料的腐蚀规律，这一规律的确认与获得是我国材料大气腐蚀学科领域的重要进展。其模型为： D A n t 其中，D——腐蚀深度（mm）； t——暴晒试验时间（a）； A——第一年的腐蚀深度（与环境及材料有关）； n——代表腐蚀发展趋势（随钢种和环境变化极大，数值一般小于1）； 对Q235和09CuPCrNi耐候钢在模拟潮湿和湿热大气环境中的腐蚀初期行为；铝合金AZ91D镁合金在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理；Q235、09CuPCrNi耐候钢、铝合金AZ91D镁合金在单一SO2、CO2、NaCl沉积污染状况下和SO2、CO2、NaCl沉积复合污染下的腐蚀初期行为与机理等进行了系统研究，得到了一系列结果，发表在国内外学术刊物上。
生物无机化学论文-血液的颜色
血液的颜色
中文摘要 摘要：世界是斑斓多彩的。有七色的彩虹，绚丽的烟花，五颜六色的花卉。如果问你血液是什么颜色？大部分人也许会脱口而出：红色。不错，日常中的哺乳动物和我们人类的血液都是鲜红的。但是科学家会告诉你：血液是多彩的。那么血液都有什么颜色？它们是什么生物？血液颜色的多样化是为什么？本文将会逐一从生物学、化学层面为你解答以上问题。 关键词：血液颜色化学结构生物 英文摘要 Abstract：The world is colorful.There are seven colors of the rainbow, colorful fireworks, colorful flowers.If you ask what color your blood? Most people may blurt out: red.Yes, the blood of mammals and humans are bright red in our daily life.But scientists will tell you: blood is colorful.So what's the color of blood?What are they biological? Why is the diversity of the color of blood? These questions will be answered one by one from a biological, chemical levels for you. Keywords: blood color chemical structure biological
有机光电材料研究进展.
有机高分子光电材料 课程编号：5030145 任课教师：李立东 学生姓名：李昊 学生学号：s2******* 时间：2013年10月20日
有机光电材料研究进展 摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机晶 体管、有机太阳能电池、有机传感器和有机存储器这些领域的应用，还对有机光电材料的未来发展进行了展望。 关键词：有机光电材料；有机发光二极管；有机晶体管；有机太阳能电池；有机传感器；有机存储器 Abstract:This paper reviewed the research progress in organic optoelectronic materials, and its application in fields of organic light emitting diodes(OLED), organic transistors, organic solar cells, organic sensors and organic memories , but also future development of organic photoelectric materials was introduced. Keywords:organic optoelectronic materials; organic light emitting diodes(OLED); organic transistors;organic solar cells; organic sensors; organic memories 0.前言 有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。近几年来，基于有机高分子光电功能材料的研究一直受到科技界的高度关注，已经成为化学与材料学科研究的热点，该方面的研究已成为21世纪化学、材料领域重要研究方向之一，并且取得了一系列重大进展。 1.有机发光二极管 有机电致发光的研究工作始于20 纪60 年代[1]，但直到1987 年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（OLED）[2]。这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。与传统的发光和显示技术相比较，OLED具有低成本、小体积、超轻、超薄、高分辨、高速率、全彩色、宽视角、主动发光、可弯曲、低功
当代无机化学研究前沿与进展研究
化学前沿 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的 基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温 和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中 占有一席之地。 （三）缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料 性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 （四）计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。
金属材料疲劳研究综述
金属材料疲劳研究综述 摘要：人会疲劳，金属也会疲劳吗？早在100多年前，人们就发现了金属也是会疲劳的，并且发现了金属疲劳带给人们各个方面的危害，所以研究金属材料的疲劳是非常有必要的。本文主要讲述了国内外关于金属疲劳的研究进展，概述了金属产生疲劳的原因及影响因素，以及金属材料疲劳的试验方法。 关键词：金属材料疲劳裂纹疲劳寿命 一．引言 金属疲劳的概念，最早是由J．V．Poncelet 于1830 年在巴黎大学讲演时采用的。当时，“疲劳”一词被用来描述在周期拉压加载下材料强度的衰退。引述美国试验与材料协会( ASTM) 在“疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”( EZ06-72) 中所作的定义: 在某点或某些点承受挠动应力，且在足够多的循环挠动作用之后形成裂纹或完全断裂时，材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为“疲劳”。金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。在材料结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。据统计金属材料失效80%是由于疲劳引起的，且表现为突然断裂，无论材料为韧性材料还是塑性材料都表现为突然断裂，危害极大，所以研究金属的疲劳是
非常有必要的。 由于金属材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。早在100多年以前，人们就发现了金属疲劳给各个方面带来的损害。由于但是条件的限制，还不能查明疲劳破坏的原因。在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生1000多次破坏事故，有238艘完全报废，其中大部分要归咎于金属的疲劳。2002 年 5 月，华航一架波音747-200 型客机在由台湾中正机场飞往香港机场途中空中解体，19 名机组人员及206名乘客全部遇难。调查发现，飞机后部的金属疲劳裂纹造成机体在空中解体，是导致此次空难的根本原因。直到出现了电子显微镜之后，人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得了新的成果，才开发出一些发现和消除金属疲劳的手段。 二．金属疲劳的有关进展 1839年巴黎大学教授在讲课中首先使用了“金属疲劳”的概念。1850一1860年德国工程师提出了应力-寿命图和疲劳极限的概念。1870一1890年间，Gerber研究了平均应力对疲劳寿命的影响。Goodman提出了考虑平均应力影响的简单理论。1920年Griffith发表了关于脆性材料断裂的理论和试验结果。发现玻璃的强度取决于所包含的微裂纹长度，Griffith理论的出现标志着断裂力学的开端。1945年Miner用公式表达出线性积累损伤理论。五十年代，力学理论上对提出应力强度因子K的概念。六十年代，Manson—Coffin公式概括了塑性应变幅值和疲劳寿命之间的关系。Paris在1963年提出疲劳裂纹扩展速率da／dN和应力强度因子幅值?k之间的关系。1974年，美
紫外可见光谱在生物无机化学中的应用
紫外可见光谱在生物无机化学中的应用 摘要综述了紫外可见光谱在生物无机化学各方面应用中的最新进展和独特之处,探讨了紫外可见光谱研究金属离子与生物分子相互作用的基本原理及所得主要信息。 关键词紫外可见光谱生物无机化学 生物无机化学是近几十年来发展起来的一门新兴的边缘学科,它是无机化学(特别是配位化学) 、生物化学、医学临床化学、营养化学、环境科学等学科相互渗透、相互融合的产物,是近年来自然科学中十分活跃的一个领域,是在分子水平上研究生物金属与生物配体之间的相互作用,研究分析测定这些生物化合物结构和性能以及它们在活体中作用的一门学科。 生物无机化学发展迅速。除了在金属蛋白和金属酶方面由铁、铜、锌?8943 .等扩大到诸如镍酶、钒酶、锰酶、钼酶、钨酶?8943 .以外,还从金属蛋白扩大到以非金属元素为活性元素的蛋白。研究各种金属与生物配体相互作用的方法有电子吸收光谱、圆二色谱、红外光谱、核磁共振谱、X 射线衍射光谱、荧光光谱等。在生物分子结构的研究中,很重要的目的是了解金属蛋白和金属酶。金属蛋白和金属酶中仅含少量的金属离子,但它们起至关重要的作用,即它们及其配位环境往往就是生物分子的活性中心,因而测定金属离子及其微环境的结构是很有意义的。金属蛋白和金属酶中金属离子的基态及最低激发态往往与它们所处的环境有直接的联系。因此,金属蛋白和金属酶的电子吸收光谱研究是表征金属离子所处环境的主要手段。本文对紫外可见光谱(电子吸收光谱) 在生物无机化学中的应用研究最新进展作了综述。 1 紫外可见光谱的基本原理 所有的光谱都是由于粒子(原子、离子、自由基、分子、晶体等) 与电磁波以某种类型的相互作用产生的。电子吸收光谱是由电子在一系列能级上跃迁产生的。当电磁波的能量接近△E电子的能量时,可引起电子在各能级之间的跃迁并伴随分子的振动能级和转动能级的变化而产生的吸收光谱。由于是电子跃迁所需的能量通常落在光谱的紫外、可见区,因而又称作紫外可见吸收光谱。从本质上说,电子跃迁是原子或分子
光电化学综述
光电化学传感器的应用研究进展 摘要：光电化学传感器是基于物质的光电转换特性确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法灵敏度高、设备简单、易于微型化，已经成为一种极具应用潜力的分析方法。本文主要介绍光电化学传感器的工作机理、特点和应用，并对有代表性的实验进行了一定的讲述和总结。 关键词：光电化学；传感器 一、引言 20世纪70年代，人们就开始研究光照下半导体电极的电化学行为，并逐渐发展成为一门新学科——光电化学。目前，光电化学是当前电化学领域中十分活跃的一个研究方向，它是光伏打电池、光电催化、光解和光电合成等实际应用的基础。光电化学过程即光作用下的电化学过程，在光照射条件下，物质中电子从基态跃迁到激发态，进而产生电荷传递。与电化学反应相类似，在光电化学反应体系中也会产生电流的流动。因此，利用光电化学反应可以把光能转变成化学能或电能，通过其逆过程则可以把化学能或电能转换为光能。 待测物与光电化学活性物质之间的物理、化学相互作用产生的光电流或光电压的变化与待测物的浓度间的关系，是传感器定量的基础。以光电化学原理建立起来的这种分析方法，其检测过程和电致化学发光正好相反，用光信号作为激发源，检测的是电化学信号。和电化学发光的检测过程类似，都是采用不同形式的激发和检测信号，背景信号较低，因此，光电化学可能达到与电致化学发光相当的高灵敏度。由于采用电化学检测，同光学检测相比，其设备价廉。 二、光电化学的概述 1、光电化学的工作机理 要了解光电化学的工作原理，首先得研究光催化技术。光催化反应的本质是指在受光的激发后，催化剂表面产生的电子空穴对分别与氧化性物质和还原性物质相互作用的电化学过程。这里以半导体二氧化钛（TiO ）为例介绍一下光电化 2 学的工作原理。 半导体TiO 具有由价带和导带所构成的带隙，价带由一系列填满电子的轨道构 2 成，而导带是由一系列未填充电子的轨道所构成。当半导体近表面区在受到能量