1 前  言　　镁是工程使用中最轻的金属，但因纯镁的力学功能与抗腐蚀功能低，其使用较少，可经过增加必定量的合金元从来改进镁的力学功能及抗腐蚀性。镁合金作为最轻的工程金属材料，其比强度显着高于工程塑料，一起具有杰出的铸造性、切削加工性、导热性、阻尼性以及电磁屏蔽才能强和易于收回等一系列长处。镁合金成为代替铝合金、钢铁和工程塑料以完成轻量化的抱负材料，其间代替铝合金的潜力最大。近年来，跟着节能与环保观念的日益增强，镁合金的用处在不断扩展，除使用于航空航天范畴和汽车工业外，还广泛使用于电子产品、电动工具、家用电器、医疗和运动器械、休闲用品等范畴。    2 镁合金的研讨进展　　依据化学成分的不同，镁合金可分为镁-铝系合金、镁-锌系合金、镁-稀土系合金、镁-锂合金等。镁合金尽管具有许多的长处，但因其耐高温性、耐腐蚀性差和耐性差等缺陷，又约束了其使用规模。为此，国内外的研讨者对进步、改进镁合金的功能做了许多作业。    2.1 耐高温功能的改进　　大都镁合金归于密排六方结构，只要四个独立的滑移系，塑性变形才能较差。依据Von Mises准则，若多晶体材料发作塑性变形并在晶界上仍坚持其完整性，则每个晶粒有必要至少有五个独立的滑移系。蠕变是一个高温条件下缓慢的塑性变形进程，与常温拉伸进程比较，在微观机制上不只滑移系增多并且还有晶界滑移。在蠕变进程中晶界滑移将供给别的两个有用的滑移系，此刻满意Von Mises准则，合金将发作高温蠕变1。强化镁合金基体以进步镁合金高温蠕变功能的首要手法是固溶强化、分出强化和弥散强化。现在使用的一切镁合金都是分出型强化合金，开发弥散强化的耐热镁合金是扩展镁合金高温使用的潜在途径，加拿大的ITM已在试验室中开发了两种弥散强化的合金。此外,晶界处因晶格缺陷较多使原子分散搬迁速度加速,导致晶界强度下降。强化晶界的办法有：在晶界处构成许多细微分出硬化相；增大晶粒尺度以增大原子分散距离,但依据Hall Petch效应,增大晶粒尺度会下降合金的力学功能；参加富集于晶粒表面和晶界方位的表面活性元素以填充晶界处的晶格空位,改进晶界邻近的安排形状。已发现的表面活性元素如Ce、Ca、Sr、Ba和Sb能改进镁合金的高温功能。　近年来镁合金的高温功能有了显着进步。例如，Mg-Zr合金不只在室温下的力学功能有了很大改进，并且其高温功能也得到了极大进步，曩昔只本领150℃，现在本领300℃高温。一起，Mg-Th合金ZT和ZT6在350℃高温中能坚持高温抗蠕变功能。这种合金首要用于制作飞机发动机，作为高温铝合金和钛合金的代替材料。[next]　因为稀土元素具有共同的核外电子排布，它可在晶界生成高熔点化合物对晶粒起到钉扎效果，然后进步合金的高温强度和蠕变强度。所以经过增加稀土(一般为富铈混合稀土)元素，得到了高温强度更优秀的AE系列镁合金。　　因为Si在合金中首要构成Mg2Si相，弥散散布在晶界周围，且Mg2Si具有较高的熔点、热安稳性，只要在400℃时才变得不安稳，因而在Mg-Al合金中增加必定量的Si也可以使合金高温抗蠕变功能显着进步。但迄今为止，开展最为成功的高强度、耐热性好的镁基合金是Mg-Y-Nd基的WE54(Mg-5.1%Y-3.3%RE(Nd)-0.5%Zr)和WE43(Mg-4.0%Y-3.3%RE(Nd)-0.5%Zr)合金。    2.2 抗腐蚀功能的进步　　因为镁合金比强度高及其它优异功能，用作结构材料有着宽广的远景，但镁合金的耐蚀性差，成为约束其发挥功能优势的首要因素之一。因而，进行恰当的表面处理以增强现有镁合金的耐蚀性有着重要的现实意义。因为镁阳极氧化膜与金属基体结合力强，电绝缘性好，光学功能优秀，耐热冲击、耐磨损、耐腐蚀，故阳极氧化工艺已成为镁及镁合金最常用的一种进步耐蚀性的表面处理办法。在镁合金中增加Mn元素对进步耐腐蚀功能也非常有利，因为Mn可与合金中的Fe构成化合物作为熔渣被扫除，消除Fe对镁合金耐蚀性的有害影响。因而，一般用于耐腐蚀性场合的镁铝合金中都含有必定量的Mn。但跟着含Mn量的增加，安排中将呈现脆性的α-Mn相，下降合金的延性，因而，含量一般约束在0.6%。　工业上常用的Mg-Al合金Al含量小于10%，因为不平衡结晶，室温状况安排为α(Mg)和β(Mg17Al12)。当Mg-Al合金中含Al量大于4%时，因为Al量的增加导致分出更多的Mg17Al12相，它比α-Mg基体更耐腐蚀；Al与Fe反响构成化合物，下降合金中Fe的含量，削减杂质元素对耐蚀性的有害影响；并且Al在合金表面构成氧化铝保护膜，然后使得合金的耐腐蚀功能进步。　可经过严格控制合金中的杂质元素含量，坚持合金中必定的Fe/Mn比以按捺Fe的有害影响，现在已开发出具有优秀耐腐蚀性和杰出力学功能的多种高纯度压铸镁合金。高纯的AZ91E合金在盐雾试验中的耐腐蚀性大约是AZ91C的100倍，也超过了压铸铝合金A380，比低碳钢好得多。[next]    2.3 塑性变形才能的改进　　镁合金密排六方的晶体结构决议了其塑性变形才能较差，处理这一问题是镁合金使用的要害之一。实践证明，细微等轴的晶粒可改进镁合金的塑性变形才能。1937年，人们就发现Zr对镁合金有显着的细化效果，并开端了对镁及镁合金晶粒细化剂的研讨。因为Zr在液态镁中的溶解度很小，Zr和Mg不构成化合物，凝结时Zr首先以质点的方式分出，且α-Zr和Mg均为六方晶型，两者的晶格常数很挨近(Mg的晶格常数a为3.200Å，c为5.200Å；α-Zr的晶格常数a为3.230Å,c为5.140Å)契合作为晶粒形核中心的的“尺度结构相匹配”准则，所以能成为α-Mg的结晶中心。当参加的Zr含量大于0.6%时，镁液中构成的α-Zr许多弥散质点使晶粒显着细化。但Zr的参加量不行能很大，因为当温度到达900℃时，镁液中仅能溶解0.7%Zr。别的，溶于基体中的Zr还起到必定的强化效果。但关于含Al的镁系统，因为Zr和Al易构成安稳的化合物(Al-3Zr)，Al-3Zr晶体结构为体心正方，晶格常数与Mg相差很大，并且构成系统中Al和Zr的丢失，所以关于Mg-Al系合金不能用Zr来细化晶粒，应选用碳质孕育法使晶粒细化。    2.4 耐性及阻燃性的改进　　在Mg-Al合金中，增加适量Mn构成的Mg-Al-Mn合金在Mg-Al系合金中其延伸率最高，被称为高耐性镁合金。在Mg-Al-Si合金中参加Ca元素，可改进合金晶界周围弥散散布相Mg-2Si的形状，然后进步合金的耐性。　镁合金的使用规模越来越广，但镁合金在熔炼和加工进程中因镁极易在空气中氧化焚烧，所以出产非常困难。现在国内外一般选用熔剂掩盖和气体保护法熔炼镁合金，但存在着环境污染和设备杂乱等缺陷。为此，研讨人员一向尽力寻觅一种更好的阻燃办法。依据资料，在镁合金中一起参加稀土和较高含量的铍，可获得能在大气中直接熔炼、并具有较好铸造功能和力学功能的阻燃镁合金（Ignitionproof magnesium alloy），简称IPMA。    2.5 镁基复合材料　　镁基复合材料是新开发的产品，以颗粒形碳化硅作加强相，弹性模量进步了40%，而其密度只要2.0 g/cm3。镁基复合材料较普通镁合金具有更好的耐磨性和较低的热膨胀系数。[next]    3 研讨方向　　因为镁合金材料的共同功能，特别是它的高收回率，既有用使用了资源，又削减了环境污染，国际上各大公司纷繁着手镁合金的研讨，不断改进镁合金的功能以制得高功能的镁系产品。作为镁合金首要成分的镁，出产办法分为电解法和热还原法两大类。国际上产镁大国是美国，年产约15万t左右，大部分是电解法出产。但因电解法出产进程会发作有毒气体——，其废气、废水和废渣污染环境，所以一些发达国家逐步由自己出产改为从第三国际进口。　　国际上镁盐资源是极其丰厚的，首要以液体矿和固体矿两种方式存在。液体矿以海水、地下卤水、盐湖卤水为主，固体矿包含菱镁矿、白云石矿、蛇纹石矿、滑石、水镁石及少数其它堆积矿等。我国是国际上闻名的“镁大国”，镁资源丰厚，约占全球的50%以上。但并不是镁强国，镁产品还停留在初级产品的开发。我国菱镁矿、白云石资源丰厚，其散布广泛全国各省区。在盐湖资源中，液体矿产资源居于非常重要的位置，国际上已大规模开发的盐湖简直满是使用其卤水，盐湖固体矿的开发则很少。因为卤水(包含海水和盐湖卤水)是一种再生资源，而菱镁矿是不行再生资源，开展卤水镁盐工业是我国经济可持续开展战略所需。　使用盐湖镁资源出产金属镁或(高纯)镁砂的工艺首要有钾光卤石脱水电解炼镁、水氯镁石脱水电解炼镁。使用盐湖卤水出产镁化合物产品的国家许多，如以色列死海方镁石公司，于1993年引入奥地利技能，使用盐田晒制光卤石后的氯化镁母液为质料，经反响炉热解后制取氯化镁合演酸，1998年起氧化镁的年产量达7万t，出产近10万t；奥地利Andritz公司Ruthner分公司选用喷雾煅烧热解法出产氧化镁；还有德国、墨西哥、挪威、美国、俄罗斯等国家也出产各类镁盐产品。但使用盐湖卤水出产金属镁的只要美国国家镁公司。从国际镁盐工业开展趋势来看,开展卤水镁盐工业远景非常宽广，应充分使用盐湖卤水这种可再生资源，而保存更多的不行再生资源，为我国镁业及镁合金的持久开展积储力气。　死海是镁盐储量最大的盐湖，我国青海盐湖亚区的镁资源也很丰厚，储量和浓度都居我国四大湖区之冠。坐落青海湖区的察尔汗盐湖是我国最大的钾镁盐盐湖，其镁盐储量占全国镁盐资源的74%，且具有多种有用组分共生的特色。盐湖资源的开发始于1958年，几十年来，因为每提取1t，就有8～11t的氯化镁排回盐湖，导致了镁盐的部分富集，使盐湖的相平衡被损坏，在必定规模内已对提钾和归纳使用其它有利组分带来晦气，构成了“镁害”。在考虑盐湖镁资源的归纳使用，以处理对钾肥资源的开发构成损坏的“镁害”问题的一起，应着手进行盐湖老卤中镁资源的低温、无污染提取及制备高功能、高值镁合金技能的研讨，使镁资源得以充分使用。跟着各国经济的开展，资源的匮乏将成为约束一国开展的重要因素。在可经济加工的矿产资源几近耗竭的今日，人类必将走向海洋。海水中蕴藏着丰厚的盐类资源，与现在国际大陆已探明的菱镁矿、钾盐、锂盐总储量比较，可谓是取之不尽的资源宝库，它对人类社会生计和可持续开展发挥着巨大效果。盐湖卤水的归纳加工使用，可以说是海水资源加工使用的先奏曲。盐湖卤水资源归纳加工使用所遇到的工艺技能上、环境上的问题若得到处理，将会对未来海水资源大规模的开发供给非常重要的依据，所以说盐湖卤水资源的开发关于镁业及其它工业的开展具有无可估计的价值。

一、前语 现代选矿工程正朝着进步资源运用率，扩展可运用资源量和循环再运用资源的方向开展。例如选矿－拜尔法选冶新技术使我国第一大有色金属铝资源的可运用年限从缺乏10年延长到40年，铜的硫化矿生物冶金新技术可下降可运用铜矿石的档次约20%～40%，可使我国铜矿的可运用资源量增加2倍多。浮选－钼蓝法可有效地运用储量巨大的氧化钼矿，低档次钼精矿－氧压氧化法可使某些难选高氧化率钼矿的可运用率进步15个百分点⋯⋯。 近年来，传统的选矿工艺面临着应战，许多研讨单位和高等学校经过多年的研讨推出许多资源运用高的别致的选钼工艺和选冶联合工艺。这些工艺的破茧而出非常引人瞩目。 这些新工艺与传统的粗磨粗选，再磨精选，铜钼矿石混合浮选以及简略的铜钼别离比较，显得研讨者的匠心共同、细腻，赋有立异精力，下面介绍几种，不到之处在所难免。 二、无捕收剂浮选-浮选工艺流程 Amax公司的Deepak.Malhotra等[1～3]研发一种先无捕收剂浮选辉钼矿、粗选尾矿再用强力捕收剂浮选辉钼矿新工艺。 将含Mo0.18%、FeS22.2%、Cu0.007%、Pb0.003%、Zn0.012%的钼矿石，在球磨机中磨至P80=100μm，不加任何辉钼矿的捕收剂，如蒸汽油、柴油和火油等，只加起泡剂MIBC，经粗选后，得到含Mo约11%的粗精矿，粗选粗精矿钼收回率76.8%，粗精矿经3段砾磨再磨和5次精选，5次精选时，共加水玻璃140g/t，精选尾矿含Mo0.4%，抛弃。5次精选精矿含MoS297.5%～98%，和少数含铁硫化物杂质，该终究精矿为润滑剂级二硫化钼，经气流磨磨至0.5～1μm为产品。 这种无捕收剂浮选产出的润滑剂级二硫化钼较用柴油或蒸汽油选出的钼精矿经—氟氢酸浸出后，再用碱洗后产出的润滑剂级二硫化钼(米特森公司产)含C量要低得多，一般不大于0.7%，其他杂质如Fe、MoO3、油等也比较低。众所周知，目前国内外用火油浮选出的钼精矿作出产润滑剂级二硫化钼前驱体时，钼精矿含油一般在2%～4%，这种碳氢油在制备润滑剂二硫化钼过程中可转为碳。未转 化为碳的碳氢油也存在于润滑剂中，这部分油一般含量为0.05%～0.3%，碳和油严峻地下降润滑剂级二硫化钼的冲突学功能，含碳和油高的润滑剂不是优异的润滑剂添加剂。此外，用无捕收剂浮选出产的钼精矿为出产润滑剂级二硫化钼的本钱也较低。 无捕收剂浮选的尾矿，行将易选的颗粒较大、面积比也较大，辉钼矿结晶较完好的均选出后的钼矿石，一般来说，这部分尾矿中的辉钼矿为细粒级的可浮性较差的难选辉钼矿，如－38μm以下的辉钼矿。 Amax公司的研讨人员用捕收才能较蒸汽油更强的捕收剂，也是报价较贵的和十四烷基硫醇的混合物，即C12H23SH与C14H27SH混合物浮选这部分尾矿，先进行粗选，将粗精矿经1～2次再磨再选，粗选尾矿抛弃，再磨后精选的尾矿也抛弃，精选后得到的含铜钼精矿，按捺铜(用)，浮选辉钼矿，再精选1～2次得出终究钼精矿，该钼精矿含Mo55.8%、Cu 这儿要指出的是，虽然与十四烷基硫醇混合物对辉钼矿的捕收才能强于蒸汽油或柴油，但它们在矿浆中的分散性较差，运用时要将硫醇捕收剂乳化，一般运用的乳化剂为聚乙二醇或聚乙烯乙二醇类表面活性剂。 部分无捕收剂浮选，浮选尾矿用强力捕收剂浮选的工艺流程如图1所示。图1　部分无捕收剂浮选工艺流程 仅用18g/t起泡剂，用石灰调整矿浆pH值为8以下，无捕收剂浮选辉钼矿粗选成果见表1。 表1　无捕收剂浮选钼矿石的粗选成果表1数据标明，将钼矿石磨至P80=100μm，在弱碱性(石灰)介质中，仅用起泡剂实施无捕收剂浮选是可行的，该作业钼富集了60倍，约3/4的辉钼矿被浮选至泡沫产品中，成果比较抱负。此外还证明，这部分粗精矿经再磨再选可得到无蒸汽油或柴油等烃油污染的润滑剂级二硫化钼，一起节省了一部分烃油。 无捕收剂浮选辉钼矿的尾矿用各种捕收剂再浮选，浮选成果见表2。 表2　无捕收剂浮选尾矿用各种捕收剂再浮选实验成果表2成果标明，无捕收剂浮选尾矿用强力捕收剂和混合物钼收回率最高。该粗精矿经再磨精选后，钼精矿档次含Mo52.8%，钼收回率为98.9%。 三、含滑石铜钼矿浮选工艺流程 Martinc.kuhn等[4]推出一种含滑石铜钼矿浮选新工艺，该工艺与传统工艺彻底不同，非常别致，浮选目标显着改进。 铜钼矿石中含Cu0.64%、Mo0.013%、Fe6.35%、Mg1.7%。矿石中铜矿藏首要有辉铜矿、铜蓝、斑铜矿和黄铜矿，铁矿藏首要为黄铁矿、磁黄铁矿和镍黄铁矿，脉石矿藏首要有石英、长石，还含有较很多易浮的层状矿藏滑石和绢云母、矿石中钼呈辉钼矿存在，浸染粒度中等。 矿石磨至P80＝150μm，矿浆浓度为35%～40%。用下列浮选药剂先浮选铜钼矿藏： 辉铜矿等铜矿藏捕收剂：戍基黄原酸钾10g/t 促进剂：AEROFLOAT-23812g/t 辉钼矿捕收剂：柴油19g/t 起泡剂：AF－6547～100g/t 起泡剂：32～72g/t pH调整剂：石灰，pH值10～10.5 铜钼别离浮选药剂： 辉钼矿与滑石按捺剂：CMC15～40g/t 蒸汽加热65℃，1h。 铜钼矿选矿工艺流程见图2。该工艺流程图包含：将含Cu0.64%、Mo0.013%的铜钼矿石磨碎至P80＝150μm，然后用戊基黄原酸钾和柴油等先进行铜钼混合浮选，得到的粗精矿经再磨－0.038mm占80%后，加石灰按捺伴生的黄铁矿，将铜钼硫化矿再精选一次，粗选尾矿和精选尾矿均抛弃送尾矿库。图2　铜钼矿选矿工艺流程图 1次精选粗精矿首要组分为铜的硫化矿如辉铜矿、黄铜矿等和辉钼矿与少数与辉钼矿等可浮的层状硅酸镁滑石。加CMC羧甲基纤维素15～40g/t，拌和使羧甲基纤维素分子吸附在辉钼矿表面上，然后进行1次铜精选，浮铜抑钼也按捺滑石，1次精选的精矿再加CMC拌和后进行2次铜精选，得到铜精矿，该铜精矿含Cu39.9%、Mo0.029%。1次铜精选与2次铜精选的尾矿兼并在一起于拌和槽中通入90℃蒸汽30～60min，以解吸前段浮选作业吸附在辉钼矿表面上的CMC，并使其失掉活性，然后加辉钼矿捕收剂和少数起泡剂进行1次辉钼矿浮选，再扫选1次，扫选泡沫返至再磨作业。 1次钼精选的精矿中仍含有必定数量的易浮滑石，为了按捺这部分滑石，向精矿中参加少数硫酸酸化矿浆的pH为1.3～1.9，以便按捺滑石，酸化后进行2次钼精选，2次钼精选尾矿首要为滑石，但2次钼精选泡沫中仍难以按捺的易浮滑石，为进一步别离滑石与辉钼矿将精选精矿在250℃左右焙烧30～40min，使辉钼矿表面上吸附的柴油除掉，轻烧也可使辉钼矿颗粒表面轻度氧化生成氧化钼薄膜，使辉钼矿可浮性下降，轻烧后的精矿，再加浮选滑石，滑石浮选尾矿，加碱调整pH至9左右，再进行终究1次精选得出钼精矿，该钼精矿含Mo55.64%、Cu3.68%、钼总收回率在85%左右。终究1次钼精选的尾矿返至粗精矿再磨。虽然钼精矿中含Cu3.68%，但钼精矿质量很高，钼精矿含Cu高，或许是因为铜钼矿石中的辉铜矿可浮性较好。 该工艺流程中对辉钼矿与滑石的别离，先将两者均用CMC按捺，然后活化辉钼矿按捺滑石，然后按捺辉钼矿浮选滑石，这种工艺才使两者充沛别离。 四、BinghamCanyo选冶联合工艺 尤他州BinghamCanyon铜钼矿是国际大型铜钼矿床，也归于斑岩型铜钼矿石，矿石中铜矿藏首要为黄铜矿、辉钼矿为伴生矿藏，此外矿石中含很多的绢云母、滑石等易浮矿藏，虽然矿石中含Cu0.6%～1.5%、Mo0.03%～0.04%，但辉钼矿浸染粒度较细，磨矿粒度P80为74μm。矿石易泥化，绢云母、滑石含量大，属难选的铜钼矿石。 传统选矿工艺流程如下： 铜钼矿石磨至P80＝74～100μm，然后用异丙基黄原酸钾、柴油捕收剂和作起泡剂、石灰为调整剂，先选出铜钼混合粗精矿，然后进行铜钼别离，用按捺黄铜矿等铜的硫化矿，用柴油浮选辉钼矿。 铜钼混合精矿含Cu27.5%、Mo1.8%。铜钼别离后尾矿为铜精矿含Cu>30%。送往铜冶炼厂收回铜。铜钼别离得到钼粗精矿，用水力旋流器脱泥，旋流器的溢流与铜精矿兼并，旋流器底流进行数次钼精选，精选尾矿返至铜钼别离浮选，精选精矿经过滤、烘干、轻烧后调浆，用起泡剂反浮选滑石，滑石(含部分铜)与铜精矿兼并为铜精矿，反浮选尾矿为终究钼精矿，其工艺流程图见图3。图3　BinghamCanyon铜钼选矿厂浮选工艺流程图 因为BinghamCanyon铜钼矿石中含有很多的易浮滑石和绢云母，浸染颗粒较细，非常难选，选用单一的浮选和反浮选工艺流程从矿石至钼精矿阶段要浮选出含Mo52.3%的钼精矿，钼总收回率只要50.55%，加上焙烧产出工业氧化钼氧化焙烧阶段，产出含Mo为57.3%的工业氧化钼时，钼总收回率只到达49.9%(氧化焙烧作业钼收回率为98.71%)。应该说钼收回率较低，为此研讨人员提出一种浮选湿法冶金联合工艺。该工艺是将铜钼混合精矿经1次粗选得到含Mo15.7%、Cu3.8%、S14.4%低档次钼精矿进行氧压氧化法处理，终究钼产品为纯三氧化钼。浮选-氧压氧化联合工艺流程见图4。图4　BinghamCanyon选冶联合工艺流程图 五、浮选－氧压氧化工艺 国际上赋存许许多多的铜钼矿石，如美国铜储量为数千万吨的特大型宾厄姆铜钼矿，智利的特大型丘基卡马达铜钼矿，我国的特大型斑岩铜钼矿德兴铜矿，乌奴格吐铜钼矿，还有很多的中小型铜钼矿，如保加利亚的厄拉杰特铜钼矿等。 选别这类铜钼矿石时，一般用黄药和柴油混合浮选出铜钼混合精矿，然后用硫氢化物，如NaHS按捺铜矿藏，用柴油浮选辉钼矿，因为要按捺的铜矿藏占铜钼混合精矿的质量比极大，在按捺铜矿藏时发作如下反响： 2CuX＋HS－＋OH－→CuS↓＋H2O＋2X－ 式中X代表ROCSS－类黄原酸根。 多年的研讨与实践标明，黄铜矿等硫化铜矿藏上浮时吸附很多的黄原酸根，构成溶度积极小的黄原酸铜表面膜，用硫氢化物解离的HS－基解吸它要耗费很多的HS－，一般用量要高达10kg/t以上，像保加利亚铜钼选厂，在抑铜选钼时，NaHS用量高达17.2kg/t，占药剂总费用的62%，不光使选矿费用增大，一起选矿厂空气恶臭、环境污染严峻。此外，加时，铜钼别离后的钼精矿含钼依然较高，一般为0.5%～2%，单个选钼厂钼精矿含铜3%，浪费了铜资源。 根据上述现状，JONES.D.L[6]提出一种新工艺来处理含Cu0.5%～10%的钼精矿。该工艺即浮选－氧压氧化钼精矿，铜钼别离出的铜精矿也用氧压氧化法处理。工艺流程见图5。图5　铜钼矿石浮选－氧压氧化工艺流程图 浮选－氧压氧化工艺包含：将铜钼矿石经破碎、磨碎后，以石灰为调整剂，黄药类捕收剂和柴油合用，用和异辛醇为起泡剂浮选出铜钼混合精矿。 选用为铜的硫化矿藏按捺剂，为强化对铜硫化矿的按捺剂效果，一起削减的用量，避免铜钼浮选矿浆电位敏捷下降(一般从－600mV降至－200mV)向浮选作业中(浮选槽)充入工业氮气，经铜钼别离后得到2种产品，即含Mo40%～50%、Cu0.5%～10%的钼精矿和含少数钼、含Cu28%左右(视铜矿石的当选档次和硫化铜矿藏的品种)的铜精矿。 将钼精选得出的含Mo45.2%、Cu3.6%、Fe3.6%、全S34.2%的钼精矿用水调成含固体为500g/L的浆料，向浆料中参加15g/LCu、12g/LCl的和20g/L的酸，在150℃、1480kPa下氧压氧化1h，氧压氧化后，从高压釜中放出浆料，过滤，将滤饼洗刷，滤液pH为0.91，滤液中含Cu31.34g/L、Mo3.64g/L、Fe5.87g/L，铜浸出率为96.2%，钼浸出率1.6%。滤液与铜精矿氧压氧化产品兼并，用溶剂萃取富集铜，再反萃得硫酸铜溶液，经纯化后电解得电铜，铜萃取剂选用羟基肟，溶剂为火油，萃铜后水相中的少数钼再进行收回。 该浮选－氧压氧化工艺，可将含Cu0.5%～10%的钼精矿富集到含Cu0.1%左右的高档次钼精矿，一起铜精矿中的少数钼，经氧压氧化后进行收回。与高温高压氧压氧化钼精矿不同，该工艺的氧压氧化温度低，只要150℃，压力也低，只要1500kPa，只耗费少数CuCl2，一起可收回CuCl2中的铜。 浮选－氧压氧化工艺可处理高铜钼精矿，可下降浮选时选用的NaHS用量，下降铜钼别离的出产费用。 总归，跟着科学技术的不断开展，钼矿选矿和选冶联合新工艺的面世，将会进一步进步贵重钼资源的运用率，扩展可运用钼资源储量，值得业界人士的重视。 参考文献 [1] Deepak.Malhotra.Recover of molybdenite [P].US4606817.1986. [2] Adriaan.Wiechers.Froth flotation p rocess and collectorcomposition [P].US 4221644.1980. [3] Harris.R.Flotation of molybdenite [P].US 4.122004.1978. [4] Martin.C.Kuhn.Methods for recovery of molybdenam[P].US 20080067112.2008. [5] Balliett.R.W.Production of puremolybdenum oxide fromlow grade molybdenite concentrates [P].US20050019247.2005. [6] David.L.Jones.Process for the treatment of molybdenumcencentrate [P].US 20030124040.

导读 为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。  再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。 材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。 再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

黑磷是常见的三种磷同素异形体(、和黑磷)中,形状最为安稳的一员。与石墨类似,黑磷的结构使其可以制备二维黑磷晶体。二维材料的某些性质是块体材料所没有的,现在石墨烯、二维过渡金属硫化物都是这个范畴的先行者。单层黑磷优异于石墨烯和二维过渡金属硫化物的功能首要体现在半导体和光电功能。 黑磷的制备。 黑磷将来能否实现在电子学和光子使用很大程度上取决于是否发展出可以牢靠、大规模组成制备二维黑磷的办法。二维黑磷的制备分为两部分,首先是块状黑磷的制备,其次是二维黑磷的制备。 取得高质量的二维黑磷是最为要害的制备环节,研讨的思路类比于结构类似的石墨烯制备,首要的研讨集中于近两年。所以二维黑磷的制备仍在研讨初步阶段,产业化需要时日。现在制备二维黑磷的办法首要有三种:机械剥离法、液相剥离法、脉冲激光堆积法,其间机械剥离法是最常用的办法。 使用范畴。 2014年以来,黑磷因为其优异的功能,开端取得广泛重视,乃至被以为能与石墨烯相媲美的二维原子材料。 二维黑磷最特别的价值体现在它与其他二维材料材料不同的三个方面。 (1)光学性质方面:研讨显现,黑磷在近红外以及中红外光电器材范畴,如光探测器、调制解调器、发光二极管,有使用潜力。此外,单层的黑磷光呼应波段可以包括较广的规模,而且可以和电磁波发作激烈的相互作用,可以在医药、国防、通讯、夜视、热成像技能和近红外、中红外以及可见光区的光通讯等范畴有重要使用。 (2)电学性质方面:黑磷具有较高的迁移率/开关比,使其能使用到石墨烯力所不及的场效应晶体管中。现在,第一代的高速黑磷晶体管获益于黑磷共同的带隙性质带来的杰出电流饱满功能,在电压和功率增益上显现出优胜的电子辐射频率。未来预期在纳米电子学器材会有更大的使用。 (3)平面内各向异性:黑磷最共同的性质是平面内很强的各向异性,其正交晶系的D2h点群中,沿着纵向的锯齿型的有用载流子是沿着横向结构的十倍。这一性质使得黑磷用于规划新式的电子学和光子学器材成为可能,新的研讨方向已在探究中。现在,研讨者现已开端探究黑磷等离子器材外加光电子的共同偏振性质,以及在热电器材上的使用。

石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 1、石墨烯的根本特性和制备办法 石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚固的纳米材料，它几乎是彻底通明的，只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子搬迁率超越15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子搬迁的速度极快，因而被等待可用来开展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。因为石墨烯实质上是一种通明、杰出的导体，也合适用来制作通明触控屏幕、光板、乃至是太阳能电池。图1 石墨烯的结构示意图 石墨烯首要制备办法图2 石墨烯制备办法优缺点比较 制备石墨烯常见的办法为液相剥离法、氧化复原法、SiC外延生长法和化学气相堆积法(CVD)。液相剥离法是在溶液中首要依托机械力的作用，战胜石墨层间的范德华力，将体相石墨剥离成单层或少层石墨烯的办法。现在最常用的剥离设备是超声发生器，存在扩大难、功率低及石墨烯层数较厚等问题。 氧化复原法是经过将石墨氧化，增大石墨层之间的距离，再经过物理办法将其别离，最终经过化学法复原，得到石墨烯的办法。这种办法操作简略，产值高，可是产品质量稍差。一般运用的剥离设备是超声发生器，氧化复原设备是反应釜，导致扩大难及氧化复原功率低一级问题。 SiC外延法是经过在超高真空的高温环境下，使硅原子提高脱离材料，剩余的C原子经过自组方式重构，然后得到根据SiC衬底的石墨烯。这种办法能够获得高质量的石墨烯，可是这种办法对设备要求较高。 CVD法是现在最有或许完成工业化制备高质量、大面积石墨烯的办法。这种办法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特色，但现阶段本钱较高，工艺条件还需进一步完善。这些办法中最有或许规模化的低本钱制备办法是液相剥离法和氧化复原法。 2、超重力氧化复原法制备石墨烯 2.1 超重力技能介绍： 超重力技能是使用旋转填充床(RPB)发生的比地球重力大得多的超重力环境，强化物质的传递、混合、传热及化学反应的技能。 自世纪面世以来，在国内外遭到广泛的注重，因为它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易工作、易修理、安全、牢靠、灵敏以及更能适应环境等长处，使得超重力技能在化工、环保、材料等工业领域中较广泛应用。 超重力工程技能的特色：具有微观混合特性;具有极大的强化传质特性;能发生均匀而有梯度的剪切作用;扩大作用不明显等。图3 年产1万吨超重力法纳米碳酸钙出产线 2.2 超重力氧化复原法制备石墨烯：图4 超重力氧化复原法制备石墨烯研讨布景图5 超重力氧化复原法制备石墨烯根本工艺 2.3 超重力法氧化石墨剥离技能 (1)剥离时刻对氧化石墨烯功能影响：图6 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图7 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯TEM相片 (2)氧化石墨溶液浓度对氧化石墨烯功能的影响图8 不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图9 不同溶液不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯层数示意图 由图9标明：G峰的波数越高，层数越少，G’峰的波数越低，层数越少。D峰和G峰的强度比ID/IG数值越大，缺点程度越高 (3)旋转床办法和超声法制备氧化石墨烯功能比照图10石墨烯循环伏安曲线图(a)经旋转床剥离后制备石墨烯CV曲线;(b)经超声剥离后制备石墨烯CV曲线;(c)两种办法制备石墨烯在10mV/s下CV曲线 成果显现：旋转床办法制备的石墨烯比电容量为225F/g，而超声办法制备为175 F/g。图11 两种办法制备的石墨烯沟通阻抗值比较 旋转床制备的石墨烯沟通阻抗值约为7.5Ω，超声反应釜制备的石墨烯沟通阻抗值约为14Ω，阻抗值更小，导电率更大，选用四探针法测定的石墨烯均匀电导率，RPB剥离的为312.8S/m，超声反应釜的为278.1 S/m 。 2.4 超重力复原技能 (1)温度对超重力复原法制备石墨烯的影响图12 不同复原温度下制备石墨烯的CV曲线图13 不同复原温度下制备石墨烯的EIS曲线 (2)不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响不同复原剂制备石墨烯TEM相片不同复原剂制备石墨烯红外光谱相片 图14不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响 由图14能够看出，VC(抗坏血酸)和复原作用较好，复原程度较高，含氧基团特征峰强度低 。 (3)超重力法和惯例办法复原氧化石墨烯的作用比照图15 超重力法和惯例法制备石墨烯XPS成果比照 小结：3、超重力液相剥离法制备石墨烯图16 超重力液相剥离法制备石墨烯设备图17 超重力液相剥离法制备石墨成果 横向尺度150nm, 厚度3-9层，浓度：0.3mg/ml; 产率：3%; 溶剂为水 4、总结 (1)超重力氧化复原法制备石墨烯具有产品质量高，出产功率高，易产业化的特色。 (2)超重力直接剥离法具有本钱低，产品质量好，易产业化的特色。 (3)这种技能也有望用于其它层状材料,如：高岭土、蒙脱土、云母等的剥离及深加工，欢迎合作开发。

铝-空气电池是以铝为阳极活性物质,以空气中的氧气为阴极活性物质的一类特殊燃料电池,其理论比能量可达4000 Wh·kg-1,实践比能量一般可达320——400 Wh·kg-1,约为铅酸电池的6——8倍,镍氢电池的5倍。铝-空气电池以其具有的容量大、比能量高、质量轻、寿数长等长处,可满意用电设备对大电流大功率电池体系的需求,也遭到研讨人员的广泛注重。 本文对铝-空气电池的原理进行简略介绍,并从铝阳极、空气电极及电池结构等方面总述了国内外的研讨现状,zui后提出了要要点处理的要害问题,并展望了铝-空气电池未来的展开方向。 1、铝-空气电池的原理 铝-空气电池由铝合金阳极(负极)、空气电极(正极)、中性或碱性电解液及电池壳体构成,其结构如图1所示。电池放电过程中,铝不断被耗费并生成Al(OH)3,而氧气分散抵达空气电极的三相反响界面发作复原反响,其根本反响方程式为: 负极:Al3OHˉ → Al(OH)33eˉ    (1) 正极:O22H2O4eˉ→ 4OHˉ    (2) 电池总反响:4Al3O26H2O → 4Al(OH)3    (3)2、铝-空气电池的研讨进展 2.1 铝阳极 铝的活性和耐腐蚀性是彼此约束的两个要素,现在,研讨人员首要采纳合金化办法处理铝的活性和耐腐蚀性的匹配问题,研讨较多的元素有Ga、In、Mg、Zn、Sn、Mn、Bi、Pb、Ce、Ti等。元素Ga、In、Sn等对Al的钝化膜有损坏效果,Bi、Pb、Zn、Sn等高析氢过电位元素可下降Al的寄生析氢腐蚀,元素Mg也有助于进步合金的耐腐蚀功能。 依据各元素对铝的活性和耐腐蚀功能的影响,研讨人员研制了多种元素掺杂的铝合金。N. Maria等[1]研讨了Al-0.1Sn-0.05Ga合金,该合金在NaCl溶液及室温条件下的开路电位达-1.5 V(vs.SCE),电流密度大于0.2 A·cm-2。国内研讨人员[2, 3]研制的Al-0.5Mg-0.1Sn-1.0Ga-1.0In、Al-Ga-In-Mn-Bi-Pb、Al-Ga-In-Mn-Cd等合金在中性和碱性溶液中也具有较负的开路电位、较低的自腐蚀速率和析氢速率。 此外,热处理可影响铝内微量元素的散布及铝合金的微观结构,然后影响铝合金的功能。研讨发现,增加的少数元素及铝中所含杂质元素的散布受热处理影响,尤其是在铝中固溶度较小的元素遭到的影响更为明显。Pb、Bi等元素在铝中的固溶度十分小,在热处理过程中,Pb和Bi会向表面分散,然后使活化增强,而In、Sn、Ga等元素的固溶度稍大,受热处理的影响很小。 2.2 空气电极 空气电极是氧气发作复原反响的场所,对空气电极的根本要求就是要具有杰出的防水透气性和高的氧复原催化功能。现在,空气电极的研讨首要会集在高效催化剂开发和电极结构优化两个方面。 2.2.1 氧复原催化剂开发 氧复原反响是在催化剂的效果下进行的,因而催化剂的活性对空气电极的功能极端要害。现在,研讨较多的氧复原催化剂首要有贵金属催化剂、过渡金属有机螯合物、钙钛石型氧化物及锰氧化物等。 ①贵金属催化剂 Pt系贵金属及其合金在很多催化剂中活性zui高,功能zui安稳,但贵金属的本钱较高,约束了其大规模推行运用。因而,开发低担载量的贵金属催化剂及贵金属—非贵金属合金催化剂是近期的研讨热门。A. Sarapuu等[4]报导运用一种在金属纳米颗粒上电堆积单层Pt的技能,开宣布仅用极少数Pt的高活性催化剂。贵—非贵金属合金方面,研讨人员别离制备了Pt-Y[5]、Ag-Ni-Bi-Hg/C[6]、Se或S改性的Ru/C[7]等多种催化剂,均获得较好的催化氧复原活性。 ②过渡金属有机螯合物 过渡金属有机螯合物在碱性溶液中表现出较好的氧复原催化活性,所用的有机体首要为含N的大环有机物,如四乙氧基基卟啉、四基卟啉、酞菁等,所用的过渡金属有Fe、Co、Ni、Mn、V等,已报导的催化剂有酞菁铁、酞菁钴[8]、FeCo-EDA[9]等。其间,碳载FeCo-EDA催化剂的活性和安稳性别离为Pt/C催化剂的3倍和2.5倍,运用其制备的空气电池的zui高输出能量为232 mW·cm-2,高于Pt/C催化剂的196 mW·cm-2。 一般来说,N4-金属大环化合物均需通过热处理(450——700 ℃)才干表现出较好的催化功能。研讨标明,经高温热处理后的催化剂检测不到N4-金属键,只要几层薄碳包裹金属簇物种,一般以为这些金属簇物种就是催化活性中心,这就意味着金属大环化合物仅仅催化剂的前驱体,有或许通过其它的廉价前驱体来组成碳金属簇催化剂,这关于下降本钱具有重要意义。 ③钙钛石型氧化物 具有ABO3结构的钙钛石型氧化物也具有较高的氧化复原催化活性,其间A位阳离子为稀土离子,以La、Pr研讨较多;B位阳离子为过渡金属离子,包含Co、Mn、Ni、Fe等。已制备出的此类催化剂包含La0.5Sr0.5CoO3[10]、Ca0.9La0.1MnO3[11]、Pr0.6Ca0.4MnO3、La0.6Ca0.4CoO3[12]等。研讨标明,载体的挑选对此类催化剂的功能发挥至关重要,运用高比表面积的炭黑要优于选用石墨作为此类催化剂的载体。 ④锰氧化物 锰氧化物以其低价的报价和较好的催化氧复原反响功能越来越受研讨人员的注重。研讨以为MnO2的催化功能要高于其它锰氧化物,而不同结构的MnO2的催化活性次序为β-通过对传统锰氧化物催化剂进行掺杂能够制备功能愈加优秀的催化剂,如MnO2/稀土氧化物复合催化剂。研讨发现,在碱性介质中,增加La2O3能够进步锰氧化物催化剂对氧复原的催化活性,还能够减轻空气电极的极化,进步电池放电电压[14]。别的,选用铈对锰催化剂进行改功能够进步催化剂的可复原性和储氧才能,并改善MOx在催化剂中的分散性,然后进步其催化活性、热安稳性和抗烧结才能,改性后的催化剂功能可与贵金属催化剂相媲美[15]。 2.2.2 电极结构优化 现在,常见的空气电极由防水透气膜、催化膜和金属集流网组成,其功能与电极的结构休戚相关,研讨人员的研制要点在于获得微孔接连、催化剂散布均匀和杰出防水功能的空气电极。Z. Q. Fang等[16]以为空气电极与电解液触摸时,电解液分散进入催化膜的微孔,构成杂乱弯曲的固液界面,然后构成很多的气—固—液三相反响区,有利于电极反响的进行。他们选用40目镍网作为空气电极的集流体制备了空气电极,并研讨了电极功能。F. Bidault等[17]以为选用泡沫镍为集流体更有利于防水透气膜与催化膜的粘结以及两膜微孔的接连性,他们运用厚度0.5 mm的泡沫镍制备的空气电极在30 wt% KOH溶液中具有杰出的潮湿性和放电功能。 国内也有多所高校和研讨所展开了空气电极方面的研讨。李振亚等人[18]运用一种金属复合氧化物为催化剂制造的空气电极,在30 wt% NaOH溶液、300 mA·cm-2电流密度下,氧复原的过电位仅0.18 V,在200 mA·cm-2电流密度下放电,寿数可长达6000小时。冯燕等[19]研讨丙三醇、草酸铵、Na2SO4等造孔剂对防水膜功能的影响,发现选用草酸铵作为造孔剂,草酸铵与载体的质量比为3:1时,电极内部的空气传导阻力小,整个空气电极的功能zui好。 2.3 铝-空气电池结构 铝-空气电池的放电功率大,且随同有Al(OH)3生成和热量发生,需有牢靠、合理的电池结构确保电池安全安稳运转。近年来,研讨人员规划了多种新式模块化的电池结构,能够完成电池不间断输出,并可便利的收回金属电极及替换电极组件,还可在电池不作业时排尽电池内的电解液,消除电池自放电和析氢现象,延伸电池运用寿数。别的,通过电池结构的优化规划,下降了电池分量,进步其比能量密度,力求满意商业化运用的要求。 3、铝-空气电池的运用 近年来,跟着氧复原催化剂、铝合金改性、电池结构体系等方面不断获得新的研讨成果,铝 空气电池的功能得到了进一步进步,其运用也逐渐展开。现在,欧美国家已在便携式设备、通讯基站、海洋工程设备中运用中性电解质的铝空气电池,在机动车辆、水下监 视器、远距和潜水设备等范畴运用碱性铝空气电池。挪威的HUGIN3000水下机器人将过氧化氢分化发生的氧气作为铝—空气电池的反响气,该水下机器人在900 W额外负荷条件下接连作业48h仅需求带着过氧化氢18——20 kg。美国推出了海底无人驾驶作业车和推进用铝氧气电池,其比能量达440 Wh/kg,到达实用化水平。 此外,铝-空气电池在电动汽车范畴也具有宽广的运用远景。开始预算标明,普通货车每行进400 km将耗费14 kg铝和25 L水,若负极中铝块重68 kg,如铝的运用率为85%,则负极可运转1600 km,水则每400 km加一次,类似于燃油车相同的行进时刻加油相同。现在,欧美国家均在大力开发铝-空气电池作为电动车电源,使其充分发挥燃料电池和蓄电池的长处,促进电动车工业的展开。 4、定论和展望 铝-空气电池作为一种高比能量的新式动力,可广泛运用于备用电源、便携式电源、电动车、水下飞行器等军民品范畴。就现在来看,铝-空气电池的实用化还存在一些技能困难,需求在铝阳极改性、氧复原催化剂研制、空气电极制备、电池结构规划优化等方面持续进行深化研讨作业。其间,合金化办法进步铝的活性和耐腐蚀功能具有光亮的远景,需求持续对掺杂配方进行改善,并辅以铝合金的热处理技能进步铝的归纳功能。为满意铝-空气电池推行运用的要求,需求着力开发高催化活性的非贵金属催化剂,金属有机螯合物与锰氧化物催化剂均可持续展开相关研讨作业。通过各国研讨人员不懈努力,铝-空气电池的功能将会逐渐进步,其工业化运用也将逐渐得以完成。

北京大学信息科学技术学院、固态量子器件北京市重点实验室徐洪起教授课题组与北京大学化学与分子工程学院刘忠范教授课题组合作，通过优化掺杂石墨烯的生长方法，成功合成了高迁移率、氮原子替位式掺杂的石墨烯材料，并成功制备出氮掺杂石墨烯量子电子器件。 中国粉体网讯石墨烯材料因其特殊的能带结构、超高的迁移率和新奇的输运特性，成为探索新物性、研制新型量子电子器件的理想体系。其中，对于石墨烯掺杂体系输运特性的研究有助于理解掺杂石墨烯中的载流子输运特性和散射机制，在石墨烯材料和电子器件性能优化方面具有重要指导意义。 近日，北京大学信息科学技术学院、固态量子器件北京市重点实验室徐洪起教授课题组与北京大学化学与分子工程学院刘忠范教授课题组合作，通过优化掺杂石墨烯的生长方法，成功合成了高迁移率、氮原子替位式掺杂的石墨烯材料，并成功制备出氮掺杂石墨烯量子电子器件。测量表明，所获得的掺杂石墨烯材料在室温下的迁移率达到1.0×104cm2•V-1•S-1。(a)石墨烯能带结构及谷间散射过程和氮掺石墨烯器件示意图;(b)实验测得的主要散射常数揭示了氮掺石墨烯中电子和空穴的谷间散射的不对称性 通过系统、深入的研究，联合课题组发现氮掺杂石墨烯的量子输运特性呈现明显的电子-空穴不对称性。他们研究了不同掺杂浓度、不同载流子种类、不同载流子浓度、不同温度下的输运特性，分析、提取了相干散射时间、谷内散射时间和谷间时间等重要物理参数，证明了氮掺杂所引入的带电杂质相对于空穴而言，更易造成对电子的大角散射，从而导致石墨烯电荷输运过程中电子-空穴对称性的破缺。这项工作是首次对高迁移率氮掺杂石墨烯中载流子散射机制的精细研究，揭示了石墨烯中带电杂质对量子相干散射的重要影响，为发展高品质的石墨烯掺杂材料和电子器件提供了物理基础，对于研制石墨烯电子学和谷电子学(valleytronics)器件具有重要指导作用。 相关研究结果以《氮掺杂石墨烯中的电子-空穴非对称性散射》(Electron−hole symmetry breaking in chargetransport in nitrogen-doped graphene)为题，于2017年5月发表在《美国化学会•纳米》(ACS Nano;DOI:10.1021/acsnano.7b00313)。北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生李佳玉、化学学院博士研究生林立为共同第一作者，徐洪起教授、信息学院康宁副教授和刘忠范教授为并列通讯作者。 上述研究工作得到国家自然科学基金和国家自然科学重大研究计划的支持。

石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。 石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。

高质量、低本钱、绿色制备石墨烯及其高效搬运技能是促进石墨烯运用和职业开展的要害。现在制备大面积高质量石墨烯的干流办法是根据金属表面催化成长的化学气相堆积法。薄膜搬运技能作为衔接石墨烯制备和运用的重要桥梁，在完成石墨烯产业化运用中发挥着重要效果。当时石墨烯薄膜的搬运技能首要是运用各种聚合物作衬底或支撑材料的直接和直接搬运技能。1.单一聚合物搬运法1. 1聚乙烯(Polystyrene)剥离法这种办法的原理是运用交联剂分子(TFPA-NH2)能与石墨烯构成共价键，使石墨烯深合物之间的结合力比石墨烯叙属之间的结合力要大得多，为石墨烯与金属基底的别离供给了或许。搬运进程首要分3步，如图1所示。首先是搬运前的组成和预处理进程，即石墨烯的化学气相堆积法组成以及对聚合物表面进行预处理以进步聚合物与石墨烯的吸附力;其次是叠氮化交联剂分子的等离子体表面活化与堆积，将叠氮化交联剂分子与石墨烯/铜在有必定温度和压力的纳米压印机(aNX 2000 )中压印;最终是聚合物/石墨烯与金属基底别离。图1 聚乙烯剥离搬运进程图该办法的特点是省去了铜的刻蚀，节省了金属材料，避免了刻蚀进程中刻蚀剂离子和液体对石墨烯的污染。该办法适用于对石墨烯纯净度要求比较高的搬运进程，可是试验为了确保石墨烯和聚合物从铜箔上剥离下来，需求选用表面处理以进步聚合物和石墨烯之间的吸附力，添加了中间进程，简略带来其他的问题，别的对石墨烯进行前处理也会对石墨烯自身的性质形成影响。1.2聚乙烯醇( Polyvinyl alcohol ,PVA)剥离法Marta等提出用化学气相堆积法在铜基成长的石墨烯搬运时用PVA作为支撑层，运用PVA/石墨烯之间的粘附力比石墨烯/铜之间粘附力大的原理，将PVA/石墨烯直接从铜箔上撕下来取得PVA/石墨烯薄膜。详细操作进程如图2所示，图2 PVA剥离搬运流程示意图这种办法最大的特点是制备的薄膜与惯例制备办法比较搬运前后石墨烯的质量和完好性都没有受到影响。该办法存在显着的局限性，PVA既是搬运辅佐基材也是方针衬底，运用的方针衬底规划仅限于PVA基的各类材料。可是与聚乙烯剥离办法比较，这种办法操作进程更为简略易行、耗时少、可扩展性广，选用的PVA材料价廉、无污染、易制备。若能将运用的方针基底经过改善拓展到多种方针衬底将会大大拓展此办法的运用远景。1.3聚甲基酸甲醋(PMMA)搬运法凭借于PMMA的搬运技能是石墨烯搬运中较为老练的技能，且PMMA是石墨烯搬运中运用最为频频的聚合物材料，是石墨烯搬运开展中不可或缺的部分，搬运到平坦和贯穿衬底的进程如图3所示。该办法操作便利简略，取得的石墨烯质量较高，缺陷是PMMA的引进触及去胶进程，不论是或其他有机溶剂，仍是用热处理退火和紫外线辐照都存在聚甲基酸甲酷等剩余去除不尽的问题。Suk等提出了用热处理的办法消除PMMA/石墨烯复合结构之间的空隙，搬运后在和氛围下进一步热处理样品去除PMMA剩余取得洁净的石墨烯薄膜。Lin等针对剩余做了研讨，以为PMMA剩余不是单一成分，经过退火发现在退火时接近空气的一侧PMMA分化温度低，触摸石墨烯的一侧则断键反响温度高，即便700℃也无法彻底分化，而一旦超越600℃就会引进缺陷，并且退火也仅适用于耐高温衬底材料，关于柔性衬底就不再适用。Burin等也发现经过优化PMMA的浓度和烘烤时刻能进步石墨烯质量和削减剩余，可是并不能彻底去除。根据PMMA的搬运进程获取洁净的高质量石墨烯膜现在仍旧是一个不小的应战。图3 PMMA搬运到平坦衬底和贯穿衬底流程示意图1. 4聚二甲基硅氧烷(PDMS )压印搬运法针对石墨烯搬运进程中刻蚀剂带来的污染问题，Cha等提出了一种不引进刻蚀剂的低温干法搬运技能。该办法运用塑性印章压印搬运成长在铜箔上的图画化石墨烯，试验流程如图4所示。图4 聚二甲基硅氧烷压印搬运流程示意图用PDMS制造的印章压印搬运石墨烯进步了石墨烯向刚性衬底搬运的成功率，拓展了运用衬底的运用规划。该办法制备的图画化石墨烯在硅基材料等刚性衬底上有望完成必定规划的运用，所得到的石墨烯单层在石英玻璃衬底上的方阻达到了573Ω/口。试验有用避免了刻蚀剂对石墨烯的污染问题。可是因为添加了贵金属金的堆积和刻蚀等工艺，形成试验工艺进程和本钱的添加。归纳以上几种单一聚合物搬运办法，不难发现单一聚合物搬运法触及的搬运结构较为简略，在搬运进程中单一聚合物对石墨烯表面起到了维护支撑效果。这类搬运办法因引进的支撑聚合物品种单一，除了触及到去除PMMA时有剩余影响外万，其他聚合物不触及去胶操作。该类办法的长处是对衬底的挑选规划广，石墨烯尺度小、质量高，首要适用于试验室阶段小规划的探究和运用。单一聚合物搬运是复合聚合物结构搬运和其他搬运办法的重要参阅，是在基础研讨方面获取高质量石墨烯的重要办法。但该办法的缺陷是，跟着搬运尺度添加，单一聚合物搬运不具备搬运大面积石墨烯的试验条件，石墨烯质量也将不再得到确保。2.复合结构聚合物搬运法针对上述单一聚合物搬运办法存在的局限性，研讨者们又开展出多种复合结构聚合物搬运办法。2.1 PMMA/AB-胶/PET联合搬运Cai等研讨证明PMMA搬运的石墨烯运用于通明导电电极，在去除PMMA时会引起裂纹。发生的裂纹会削减载流子传输通道，导致电极功能严峻下降，而石墨烯表面电阻与裂纹面积成正比联系，因而为了消除裂纹对石墨烯电阻的影响，他们提出用PMMA/AB-胶和PET联合搬运石墨烯的办法。搬运进程如图5所示。图5 PMMA/AB-胶/PET联合搬运流程示意图该办法在金属刻蚀后没有去胶进程，而是将石墨烯/PMMA直接搬运到方针衬底上，避免了由去胶进程发生裂纹和缺陷的问题。这种结构的材料可用作石墨烯基通明电极材料，整个搬运进程避免了聚合物的去除进程，降低了裂纹发生的或许性，便于完成大尺度石墨烯的搬运。2.2 PMMA/PDMS/SU-8联合搬运Witchawate等发现在将石墨烯搬运到PDMS衬底上时，PDMS极低的表面能约束了其作为方针衬底的运用件片不。所以，他们提出用SU-8光刻胶薄层作为粘结层，进步石墨烯和PDMS衬底之间的粘结性，将石墨烯成功搬运到PDMS衬底上。试验中将铜箔上成长的石墨烯均匀涂布PMMA后，用SU-8光刻胶作为粘结层搬运到PDMS衬底上，最终除掉PMMA，得到石墨烯/SU-8/PDMS的复合结构。试验成果显现搬运到PDMS后的石墨烯10层时的方阻大约是(1147士184)Ω/口，与石墨烯搬运到刚性衬底上的方阻值适当。综上所述，复合结构的聚合物搬运的长处是复合结构聚合物比较单一聚合物更能有用增强搬运时石墨烯和聚合物界面的黏附性，削减衬底缺陷，进步石墨烯质量和搬运的成功率。这类办法搬运的石墨烯连续性好，掺杂等级低、导电性好，是关于要求较高光透过率的聚合物材料(如场效应管和通明导电电极等石墨烯电用)的优选搬运办法。该类办法的缺陷是除了除胶进程引进PMMA等剩余会对石墨烯的质量形成影响外，有的还需引进其他工艺进程然后降低了搬运功率，添加了流程的复杂性和本钱投入。复合结构聚合物搬运选用的聚合物品种纷歧，搬运条件也各不相同，并且衬底多为柔性基材，对比如SiO2/Si等刚性衬底则不能直接运用此类办法，使得这类办法只能针对小规划的特定基材适用。除此之外，还有学者研讨了其他聚合物搬运办法，如热开释胶带搬运，卷对卷搬运等办法。3.结语化学气相堆积法成长的石墨烯在传感器、超级电容器和太阳能电池等方面的运用远景可观。凭借聚合物的石墨烯搬运是现在搬运技能开展的一种趋势。跟着石墨烯职业的快速开展，在很大程度上对石墨烯组成、搬运和运用的各个环节提出了更高的要求。从已有的搬运技能来看，大面积、高功率、高产出均匀单层和少层石墨烯膜依旧是应战。而在衬底的挑选上，大多搬运办法倾向于运用柔性衬底，满意刚性衬底搬运的办法相对较少，对拓展衬底挑选规划方面的研讨还需求加强。但不论是哪种搬运办法，搬运后的石墨烯表面完好、质量均匀依旧是寻求的方针。跟着石墨烯产业化和商业化趋势的加速，开发具有遍及适用性，合适规划化出产的高效石墨烯搬运办法仍然十分必要。文章摘自：材料导报A：总述篇 作者：张自元，门传玲，曹军，李振鹏，赵明杰

陶瓷化聚合物是近年来呈现的一种新式防火材料，它是在聚合物基体中增加必定份额的成瓷填料和助熔剂制得的复合材料，其在常温下可以坚持杰出的弹性和力学功能，当遇到明火或处于高温环境时，这种复合材料能转变为具有自支撑性的陶瓷体，然后阻挠火焰向材料内部延伸，到达防火意图。 陶瓷化聚合物具有宽广的运用远景，特别是用作电线电缆的绝缘材料时，可在火灾发作过程中坚持电路的疏通，防止电线短路，防止人员触电，尽可能削减人身损伤和财产损失。 陶瓷化硅橡胶 陶瓷化硅橡胶是指在硅橡胶基体中增加云母、硅灰石或粘土等硅酸盐类成瓷填料，并混合部分助熔剂制备的复合材料，这种复合材料硫化后在常温下的弹性和力学功能杰出，当遇到明火或高温时，能转变为具有自支撑性的陶瓷体。与其他聚合物比较，硅橡胶热分化过程中开释的热量、有害气体及烟雾较少，其分化剩余的二氧化硅可作为陶瓷体的骨架材料。因而，硅橡胶用作陶瓷化聚合物的基体材料时，不只有利于聚合物材料在高温条件下转变成坚固的陶瓷体，又契合绿色环保的要求。 陶瓷化硅橡胶的瓷化机理 陶瓷化硅橡胶的瓷化机理是当陶瓷化硅橡胶遇到明火或许高温时，硅橡胶基体首要分化成无定形的SiO2粉末，跟着温度升高到助熔剂的软化点时，助熔剂开端熔融，所构成的液相涣散在SiO2粉末和成瓷填料的界面之间，起到“桥接”效果，使得粉末颗粒相互粘结构成全体，最终构成坚固多孔的陶瓷体。成瓷填料 成瓷填料是指填充在陶瓷化硅橡胶基体中的无机粉体，它不但能进步陶瓷化聚合物的热稳定性，并且能在聚合物基体分化后作为骨架材料，坚持材料原有的形状并供给满足的强度。现在常用的成瓷填料有云母、硅灰石和粘土等无机硅酸盐。成瓷填料可以独自运用，也可以并用。 云母 云母是一种片层状硅酸盐，既能进步聚合物的热稳定性和绝缘性，又能改进聚合物的加工功能并下降成本。因而，云母常用作电线电缆的防火填料。 硅灰石 硅灰石又名偏硅酸钙，是天然矿藏盐，多为白色、无水、针状晶体。硅灰石用在陶瓷化聚合物中，除了作为陶瓷体的骨架材料外，还可进步聚合物基体的尺度稳定性、热稳定性和绝缘功能，下降基体的烧结温度等。 粘土 粘土，首要成分为铝硅酸盐，多呈片层状结构，包含高岭土和蒙脱土等。苏柳梅等研讨了硅橡胶/粘土陶瓷化聚合物的热行为及其高温分化剩余物的微观结构。结果表明，粘土可进步硅橡胶基体的分化温度约100℃。在600℃条件下，烧蚀剩余物的微观描摹表现出疏松絮状的特征;在1200℃条件下，则表现出接连多孔、液相桥接的特征。这是因为当温度到达1200℃时，粘土矿藏颗粒的边际发作熔融发作液相，促进了颗粒之间的共晶反响然后使颗粒的粘结效果增强。 成瓷填料并用 成瓷填料并用有利于改进陶瓷化聚合物的加工功能。Bielinski等研讨了成瓷填料并用对陶瓷化硅橡胶工艺功能的影响，首要调查了陶瓷化硅橡胶的流变功能、挤出功能和力学功能。 成瓷填料并用时，有利于使聚合物取得结构更为细密且均匀的陶瓷体。Yu等研讨了铝硅酸盐纤维(ASF)和针状硅灰石(A)对硅橡胶热稳定性和耐烧蚀性的影响。 助熔剂 助熔剂是一种无机填料，其熔点比成瓷填料的熔点低。当陶瓷化聚合物遇到明火或许高温并到达助熔剂的软化点时，助熔剂开端熔融发作液相，液相与成瓷填料、聚合物基体分化的剩余物发作共晶反响，最终构成具有必定强度的陶瓷体。现在常用的助熔剂包含低熔点玻璃粉、氧化硼和锌等无机粉体。 除了陶瓷化硅橡胶以外，其他聚合物如聚氯乙烯(PVC)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)、橡胶(NBR)等也可以经过共混改性技能制成陶瓷化聚合物。 陶瓷化聚合物的运用 陶瓷化聚合物现在的首要用途是防火材料，尤其是电线电缆防火绝缘材料。其还可作为耐高温的工程材料，如容器维护套、绝缘管套和密封件等功能性材料运用。CeramPolymerik公司现已完成陶瓷化聚合物的产业化，首要运营的产品有陶瓷化聚氯乙烯柔性板材、陶瓷化聚氯乙烯硬质管材、陶 瓷 化 聚酯 泡 沫和 陶 瓷 化EPDM 密封件。 欧洲专利报道了一种耐火、防水浸透的电缆制备办法。该办法是先将玻璃纤维和云母涂覆在导体上，再用陶瓷化聚合物包覆在涂层上构成防火层，最终再包覆补强带和其他包覆层。陶瓷化聚合物所用基体首要为硅橡胶，填料包含硅灰石、TiO2、MgO和ZnO等无机粉体。陶瓷化聚合物进步了电缆的耐火功能，一起又坚持了绝缘层的柔性。该电缆的最大特点是当遇到明火或许处于高温环境时，能变为具有自支撑性的接连、细密的陶瓷体，能接受必定强度的冲击并防止水渗进导体，然后确保了电路在火灾中可以安全作业。 美国专利报道了一种含有陶瓷化聚合物的燃料电池容器，该容器用作贮存燃料电池的燃料，具有必定的防火和抗压功能。该容器由3层材料组成，内层是具有抗变形性和抗压性的金属;中间层是能供给必定强度的碳纤维聚合物;外层是陶瓷化聚合物，由聚合物基体、成瓷填料和助熔剂混合制成，外层材料可以确保该容器具有杰出的防火功能。当外界发作火灾时，陶瓷化聚合物可以转变成细密的陶瓷体防止容器内部材料的焚烧，防止容器内的燃料因容器损坏导致走漏而发作爆炸的风险。 周和相等报道了一种陶瓷化硅橡胶热缩套管及其出产办法。该套管以树脂为基材，合作必定份额的陶瓷化硅橡胶，增加相容剂、抗氧剂、交联剂等助剂在高速捏合机中混合均匀，挤出构成套管半成品后硫化成型。该管套具有普通热缩管套的功能，可广泛运用于各种线束、焊点、电感的绝缘维护材料，当材料遇到明火或许高温时，套管的有机物敏捷焚烧，而烧蚀剩余物则会转变为坚固的陶瓷体，阻挠了火焰向材料内部延伸起到防火效果。 结语 现在，国内外关于陶瓷化聚合物的研讨首要集中于陶瓷化硅橡胶，用其他聚合物作基体制备的陶瓷化聚合物的研讨和运用依然较少。此外，聚合物瓷化后构成的陶瓷体的强度偏低，且构成坚固陶瓷体所需的瓷化温度依然较高。因而，往后的研讨方向包含：一方面经过挑选适宜的成瓷填料和低熔点的助熔剂，选用合理的加工工艺，完成陶瓷化聚合物的低温(600℃)瓷化，进步陶瓷体的瓷化强度;另一方面开发更多种类的陶瓷化聚合物，下降陶瓷化聚合物的出产成本，以拓宽陶瓷化聚合物在电线电缆、发动机用高温结构材料等范畴的运用。

碳酸钙是一种重要的、用处广泛的化工原料，作为补强剂和填充剂被广泛使用于橡胶、造纸、油墨、涂料、塑料、食物、化妆品等职业中，不仅能添加产品体积，节省母料，下降本钱，并且能前进制品的物理功能、印刷功能和尺度安稳性等。  一、重质碳酸钙与轻质碳酸钙   依据碳酸钙出产办法的不同，能够将其分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。轻质碳酸钙又称堆积碳酸钙，是用化学加工办法制得；重质碳酸钙又称研磨碳酸钙，是用机械办法直接破坏天然的石灰石、方解石、白垩等制备。重质碳酸钙和轻质碳酸钙的粒度和表面特征存在必定的差异（表１），因而在运用作用上也会有必定的差异。  比较轻质碳酸钙，重质碳酸钙具有能耗低、加工简略、报价低廉的特色，在造纸、塑料、建筑、涂料等职业中的填充作用显着优于轻质碳酸钙，而我国现在正在大力发展造纸和塑料职业，因而对重质碳酸钙的需求量远远大于轻质碳酸钙。但重质碳酸钙的出产和使用依然存在一些有待于改进的问题：① 重质碳酸钙粒径超细化； ② 开发专用重质碳酸钙产品。而处理这些问题的一个有用手法是对重质碳酸钙进行改性研讨，然后满意各种产品的要求。二、重质碳酸钙的表面改性对重质碳酸钙进行表面改性的首要意图是：①下降重质碳酸钙的表面能，避免聚会； ② 前进重质碳酸钙在基体中的涣散性； ③ 增强重质碳酸钙表面与基体的界面亲和性； ④ 前进改性重质碳酸钙的专用性和功能性。而为了使改性重质碳酸钙的填充作用到达最佳，必需要考虑其使用领域、加工办法、共混目标，对不同的基体和使用领域有针对性地挑选适宜的改性剂和改性办法。接下来将依据重质碳酸钙表面处理工艺的不同，介绍国内外现有的几类表面改性办法和所挑选的改性剂。2.1物理涂覆改性 物理涂覆改性是将改性剂与重质碳酸钙以必定的份额混合，在涣散力的作用下，改性剂经过范德华力或静电引力等物理作用力吸附在重质碳酸钙表面，构成单层、双层或多层包覆层。 从物理涂覆改性界说可知，重质碳酸钙的表面与改性剂之间没有发作化学反响，仅仅朴实的一种物理包覆。2.2表面化学改性     表面化学改性是指经过必定的办法，使用改性剂分子中的官能团和重质碳酸体表面的活性点进行化学反响或化学吸附，使改性剂包覆在重质碳酸钙颗粒的表面，增强重质碳酸钙与填充有机基体的相容性和涣散性，然后改进复合材料的加工功能和物理力学功能。重质碳酸钙的表面化学改性首要包含偶联剂改性、复合偶联改性剂改性、聚合物包覆改性、有机物改性等。 2.2.1偶联剂改性 偶联剂是结构化合物，能够分为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂等。  碳酸钙与偶联剂反响示意图2.2.2 复合偶联改性剂改性 复合偶联改性剂改性是以偶联剂为根底，与其他加工改性剂、表面处理剂、交联剂相结合，对重质碳酸钙的表面进行复合改性处理。对重质碳酸钙进行改性处理一起挑选两种或多种改性剂，发挥每种改性剂本身的优势，使重质碳酸钙的改性作用愈加优 良，更 能 满 足 各 种 功 能 化、专 业 化 的需求。 2.2.3聚合物包覆改性 聚合物包覆改性包含反响性纤维素表面处理和接枝聚合物表面处理两类。 反响性纤维素表面处理是将反响性纤维结合在重质碳酸钙的表面，构成表面改性层，到达表面改性的意图。 接枝聚合包覆法是使用重质碳酸钙表面的活性点进行聚合包覆反响，聚合后的有机高分子基体包覆在重质碳酸钙粒子的表面上，阻挠重质碳酸钙的聚会，前进涣散安稳性。接枝聚合处理的重质碳酸钙表面与有机高分子材料表面的相似性前进，下降了重质碳酸钙粒子表面的极性。  碳酸钙表面羟基接枝聚合改性办法   2.2.4 有机物改性 有机物改性首要包含硬脂酸（盐）、磷酸酯类对重质碳酸钙的改性，改性机理如图，磷酸酯类、硬脂酸与碳酸钙反响示意图   2.3机械力化学改性 机械力化学改性是使用破坏、冲突等机械手法，使重质碳酸体的晶格发作位移、晶型发作变化，与此一起系统温度升高，内能增大，大颗粒的碳酸钙粒子不断分解成较小乃至微米级、纳米级的重质碳酸钙颗粒，增强重质碳酸钙颗粒表面的化学活性，易与改性剂发作化学结合或附着，使重质碳酸钙颗粒的内能下降，处于较安稳的状况，到达表面改性的意图。2.4 表面堆积改性 表面堆积改性是选用适宜的办法将改性剂堆积在重质碳酸钙的表面，是无机矿藏颜料表面改性最常用的办法之一，适宜工业化出产，工艺流程简略，经过操控反响条件，能够获得适宜的粒径和纯度。2.5高能表面改性 高能表面改性是指选用强度较高、能量较会集的辐照、等离子体、超声波等办法，对重质碳酸钙表面进行改性处理的一种办法。作用时发生的强冲击波和涣散力能够极大地削弱颗粒间的相互作用，能够有用地避免颗粒间的聚会，有利于重质碳酸钙的涣散，可是此技能的改性作用不稳，本钱较高，操作较杂乱，因而在实践出产中还很难得到广泛的使用。   三、展望表面改性是前进重质碳酸钙使用功能、前进适用性、拓宽商场和用量所有必要的加工技能之一。重质碳酸钙表面改性的首要发展趋势是。 （1）优化表面改性作用。为了前进出产功率、下降改性本钱，在加工出产中，应依据表面改性机理、基料的性质、加工工艺的技能等要求，有针对性的选取表面改性剂、助改性剂和改性设备。 （2）改性重质碳酸钙尺度纳米化。纳米化的碳酸钙会表现出与普通碳酸钙不同或失常的理化性质，在灭菌消毒、透明性、增耐性和补强性等方面起到特殊作用。 （3）绿色环保化。现在人们总是在倡议走可持续发展之路，因而出产环境友好的改性重质碳酸钙填充料显得非常重要。 （4）为了满意科技的前进对材料提出的更高的要求，碳酸钙的改性会向专用型、功能型及高附加值型转化。

白炭黑是白色粉末状无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指堆积二氧化硅、 气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和白炭黑气凝胶，也包含组成硅酸铝和硅酸钙等。 1、白炭黑用处 白炭黑的用处较广，在橡胶组成中的补强剂，组成油类、油漆的退光剂，绝缘漆的调合剂，电子元件包封材料的触变剂，荧光粉的堆积剂，彩印胶板填充剂，铸造的脱模剂等有广泛的用处。自炭黑在聚乙烯等塑猜中都可作为填充材料，在电缆上可显着进步电缆的电绝缘性;在纸张上作为胶剂可增加纸张的白度和不通明度，改善其力学功能及观赏性：在农业化学制品的制作中，运用白炭黑作载体或稀稀释剂增加至农药、高效喷施肥猜中，因其具有高吸附力、易于悬浮、杰出的亲和性及化学稳定性然后坚持产品效能耐久。 2、白炭黑组成工艺 白炭黑出产办法主要有堆积法和气相法，气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半通明固体胶状纳米粒子(粒径小于100nm)，但制备工艺杂乱， 产品报价昂贵;堆积法有传统堆积法和特殊堆积法，前者是指以硫酸、、CO：与水玻璃为根本质料出产的白炭黑，后者是指选用超重力技能、溶胶一凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊办法出产的白炭黑。 2.1 气相法 我国从2O世纪60年代开端小规模出产气相白炭黑。2 0 02年前国内仅有3家公司出产气相白炭黑，其间两家所用质料均为;别的一家在国内初次完成使用有机硅副产物出产气相白炭黑， 俗称“纳米白炭黑”。 化学气相堆积(CAV) 法(简称气相法)，又称热解法、干法或焚烧法， 其质料一般为硅氧烷、 、六乙基硅氧烷、氧气(或空气)和，高温下反响而成。 空气和别离经过加压、别离、冷却脱水、硅胶枯燥、除尘过滤后送人组成水解炉，将质料送至精馏塔精馏后，在蒸腾器中加热蒸腾，并以枯燥、过滤后的空气为载体，送至组成水解炉，在高温下气化(火焰温度1000—1800℃) 后， 与必定量的氢和氧(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解;此刻生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体构成气溶胶，不易捕集，故使其先在集合器中集合成较大颗粒，然后经旋风别离器搜集，再送入脱酸炉，用含空气吹洗气相二氧化硅至 pH值为4—6即为制品。 2.2 堆积法 现在工业上遍及选用的是堆积法，其工艺道路大体上是：在必定温度下经过石英(砂) 与反响制得工业水 玻璃配制成稀溶液 ，然后在必定条件下使二氧化硅堆积出来，再经清洗、过滤、枯燥、破坏， 制得产品白炭黑。堆积法有多种办法，国内以酸法为主 。 2.2.1 酸法 酸法是将可溶性硅酸盐与硫酸或其他酸反响，当反响到达某一 pH值时中止加酸，陈化、过滤、洗刷，脱除N%S O后，送枯燥、 破坏后得到产品。 酸法制备白炭黑的工艺流程示意图 酸法中的关键步骤是加酸进程，需求一起处理几个参数之间的联系。从反响进程物质改变能够看出，产品的功能与工艺操控条件有关。可溶性的硅酸盐首要改变成为单体硅酸，一部分持续生成疏松的絮状物(集合作用)，另一部分生成细密的胶粒(凝胶作用)。 2.2.2 碳化法 碳化法出产白炭黑是选用二氧化碳与可溶性硅酸盐溶液反响生成含水固体 SiO 2 后过滤、枯燥 、破坏 、包装 。 碳化法制备白炭黑工艺流程示意图 此工艺硅酸钠转化率较低，一般需增加过滤设备，能够收回副产物纯碱降低成本。表面活性剂对白炭黑的功能也有影响，选用聚乙二醇(6ooo)作为表面活性剂应用于碳化法制白炭黑的工艺中作用比较好。 喷雾碳化法新工艺，是以含CO混合气体和水玻璃为质料，选用 喷雾碳化 、全自动压榨厢式压滤机、旋转闪蒸枯燥等先进工艺及设备制取活性(或通明级)白炭黑，该工艺具有气 一液触摸面积大、反响速度快、出产成本低、连续出产、劳动强度小、产品质量好、视比容大、密闭性好、热效率高、节能节电显着、环境效益及经济效益显着等特色。 2.2 .3 矿藏解离法及其他新工艺 非金属矿作为质料制取白炭黑的有硅藻土、蛋白土、蛇纹石、艟，润土 、高岭土 、硅灰石 、石英砂 、海泡石、凹凸棒石 、粉煤灰 、锆 英石 、煤矸石、矿等 。 文献报导使用非金属矿制取白炭黑的研讨结果表明其经济技能性可行，为其资源化使用供给一条新的途径 。 3、定论 (1)白炭黑的用处很广 ，且不同产品有不同的用处。怎么选用更简略、更经济的办法来出产与制备白炭黑是现在急需解决的。 (2)使用工业废渣(如炉渣)制备白炭黑需进行系统研讨，开宣布一条技能、经济可行的工艺 。

导读 硅石除了首要矿藏石英外, 一般伴有长石、云母、粘土和铁质等杂质矿藏。制备的高纯和超高纯石英质料, 是除了二氧化硅外其它都是杂质,其间首要的有害杂质是含铁和含铝杂质, 所以硅质质料提纯办法和工艺流程的前进和改善也首要表现在对含铁杂质和含铝杂质的有用脱除上。 1 硅石杂质赋存状况 硅石除了首要矿藏石英外, 一般伴有长石、云母、粘土和铁质等杂质矿藏。制备的高纯和超高纯石英质料, 是除了二氧化硅外其它都是杂质,其间首要的有害杂质是含铁和含铝杂质, 所以硅质质料提纯办法和工艺流程的前进和改善也首要表现在对含铁杂质和含铝杂质的有用脱除上。 铁在硅石中常以以下几种办法存在: 以微细粒状况赋存在粘土, 或许高岭土化的长石中; 以氧化铁薄膜办法附着在石英颗粒的表面; 含在重矿藏和铁矿藏等颗粒中;在石英颗粒内部呈浸染或透镜状况或以固溶态存在于石英晶体内部。此外, 加工进程中也会混入必定量的机械铁。 含铝杂质首要来自长石、云母和粘土矿藏, 还有Al3+ 代替Si4+ 存在于石英晶格中。这种异价类质同象的替换, 常构成碱金属阳离子进入结构空地,以坚持电子的平衡, 构成结构杂质。 此外, 硅石中遍及存有流体包裹体, 按其成因可分原生包裹体、假次生包裹体、次生包裹体三类 :原生包裹体是先于主矿藏或与主矿藏一起构成的包裹体,其特色是包裹体生成后不发作空间上的移动。原生包裹体占有主矿藏结晶结构方位上, 均匀散布于晶体中。 假次生包裹体是在主矿藏结晶进程中, 因为应力和结构效果, 使已结晶的矿藏发作破碎和裂开, 在这些裂隙中,成矿溶液又从头进入而发作重结晶时构成的包裹体。其特色是构成之后在空间上发作过位移。假次生包裹体外端终止于晶体内的一个成长面, 并存在着显着的摆放面。 次生包裹体是构成于主矿藏结晶根本完成之后任何进程的包裹体, 晶体构成后, 因受外界效果力的影响而决裂, 发作裂隙,这时在环境中活动的含矿溶液就有或许进入晶体内成为包裹体。次生包裹体一般在后期结构愈合的方位上, 常沿裂隙散布, 且几组包裹体能够相交, 形状较为杂乱。 流体体积很小, 一般直径在微米右左, 破坏石英矿时, 次生包裹体就简单被机械决裂, 但原生包裹体, 就很难决裂消除,即运用高温滚烧也只能将表面部分气体包裹体迸裂, 不足以改动内部细小气泡状况。流体包裹体中的小分子气体能够通过高温文延伸排气时刻等排出。但CO、CO2等气体极难从固体或熔体中排出, 构成熔制产品缺点。 2 选矿提纯工艺 依据硅石矿藏质料的杂质和包裹体的赋存状况, 在选矿提纯工艺首要分擦拭- 磁选- 浮选- 酸浸等工艺流程, 跟着选矿工艺研讨的不断深入,又引进了电选和生物选矿等。 2. 1 擦拭 擦拭是凭借机械力和砂粒间的磨剥力来除掉石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿藏的选矿办法, 它能够进一步擦碎未成单体的矿藏集合体,再经分级作业对泥质性杂质矿藏进行有用脱除。该工艺一般作为硅石矿藏质料当选前的预处理工艺。现在,首要有机械擦拭、棒磨擦拭和加药高效强力擦拭和超声波擦拭等办法。机械擦拭, 一般以为影响擦拭效果的要素首要是来自擦拭机的结构特色和装备办法, 其次为工艺要素,包含擦拭时刻和擦拭浓度。研讨标明, 砂矿擦拭浓度在50%-60%之间效果最好; 擦拭时刻原则上以开端到达产品质量要求为基准。 棒磨擦拭, 影响擦拭效果首要要素为矿浆浓度、擦拭时刻、加棒量及棒配比。因为棒磨机的磨矿介质是线性触摸的, 因而,棒磨进程具有选择性、产品的粒度较为均匀、过破坏现象较轻。选用此工艺, 一方面强化了擦拭效果, 另一方面能够改动原砂的粒度组成,为石英砂进一步的分选供给了矿藏学根底。 加药高效强力擦拭, 加药的意图是增大杂质矿藏和石英颗粒表面的电斥力, 增强杂质矿藏与石英颗粒相互间的别离效果。牛福生在对云南某地石英砂矿选用加药高效强力擦拭, 得到Fe2O3 含量0.1% 以下, SiO2 含量也大于99% 的很好的擦拭提纯效果。 超声波擦拭首要是去除颗粒表面的次生铁薄膜( 即薄膜铁 FeOOH) 。铁质薄膜固附着于颗粒表面和裂隙面, 在选矿中运用的机械擦拭办法不能使其别离出来,它是构成天然硅砂铁质过高、难以去除的首要原因。在超声波效果下, 粘附在颗粒表面的铁杂质便脱落下来进入液相, 然后到达除铁的意图。与其它机械擦拭办法比较,这种办法不只能够消除矿藏表面的杂质, 并且能够铲除颗粒解理缝隙处的杂质, 因而, 其除铁效果更好。 3. 2 磁 选 磁选, 能够最大极限地铲除包含连生体颗粒在内的磁性矿藏, 如赤铁矿、褐铁矿、黑云母、钛铁矿、黄铁矿和石榴石等杂质矿藏,也可除掉带有磁性矿藏包裹体的粒子。有湿式和干式磁选两种办法: 田金星对某硅石料选用干式磁选初选, 首要除掉含铁矿藏及其连生体颗粒, 其研讨标明随磁场强度的增大,杂质的脱除率上升, 磁场强度到达10 000 Oe时, 为最佳场强, 得到精矿SiO2 99.10%, Fe2O3 含量0. 070%;强磁选或高梯度磁选一般选用湿式,对含杂以褐铁矿、赤铁矿、黑云母等弱磁性杂质矿藏为主的石英砂, 使用湿式强磁机在10 000 Oe 以上能够选出;对含杂以磁铁矿为主的强磁性矿藏, 则选用弱磁机或中磁机进行选别效果比较好。 上村宏田渊平次选用强磁机对濑户石英砂进行了实验条件研讨, 成果标明, 磁选次数和磁场强度对磁选除铁效果有重要影响, 随磁选次数的添加, 含铁量逐步削减;而必定的磁场强度下可除掉大部分的铁质, 但尔后磁场强度即便进步许多, 除铁率也无多大改变。 别的, 石英砂粒度越细, 除铁效果越好, 其原因是细粒石英砂中含铁杂质矿藏量高的原因。刘理根, 高惠民等选用强磁选对湖北薪春某石英矿研讨,取得精矿产率78% 、石英档次99. 9% 的最好别离效果。郭金福对安阳石英砂岩矿矿石选用干式强磁选和湿法高梯度磁选研讨, 成果标明,高梯度磁选效果优于其他磁选效果, 但设备出资大, 处理才能低。 石英砂原砂中含杂质矿藏较多时, 仅选用擦拭、脱泥和磁选是不能将石英砂提纯成高纯砂的, 为了进一步进步石英砂的纯度和降除杂质含量,一般选用浮选的办法。 3.3 浮选 浮选是为了除掉硅石矿藏质猜中的长石、云母等非磁性伴生杂质矿藏。 长石杂质矿藏的去除 石英、长石在物理性质、化学组成、结构结构等方面类似, 浮选成为它们别离的首要办法。在惯例工艺中是选用阳离子捕收剂和活化剂在酸性pH 范围内进行石英-长石浮选别离的, 始于20 世纪40 时代, 也称有氟有酸法。它在强酸性及氟离子参加下, 用阳离子捕收剂优先浮选长石。因为氟离子损害环境, 20 世纪70时代, 日、美等国开端研讨硅砂无氟浮选法。日本片柳昭在强酸性介质( 硫酸) 条件下, 参加阴阳离子混合捕收剂, 优先浮选长石, 完成石英-长石的浮选别离。俗称无氟有酸法。 无氟有酸是现在使用比较广泛, 如冈比亚石英砂选矿提纯工艺选用此法得到玻璃一级品硅质质料,内蒙古角干区石英砂矿、内蒙古的通辽、新疆的的昌吉的硅砂矿等都选用此工艺。也有人作过多价金属法下降其表面电性, 水玻璃按捺石英,在酸性介质顶用阴离子捕收剂别离石英- 长石的实验, 但未见其工业使用的报导。 为进一步完善石英- 长石浮选别离工艺, 去除强酸对环境等的影响, 从1984 年开端, 唐甲莹等开端研讨阴阳离子混合捕收剂浮选别离石英- 长石新工艺,该法被称为硅砂无氟无酸浮选法, 并成功用于工业生产。因为无氟无酸还不如HF 法和酸法老练, 现在未见其它工业使用的报导, 但其无腐蚀性的长处,在别离硅酸盐矿藏、氧化矿藏中已显现杰出的使用远景。 张兄明等以山东旭口石英砂为质料进行中碱性正浮选选矿实验研讨, 完成石英与长石的成功别离。该项技能已成功使用于山东荣成旭口硅砂矿,生产出高质量安稳的玻璃用砂, 处理实践生产中的难题, 但其效果机理还有待进一步的研讨和讨论。 碱性浮选石英法- 在高碱性介质条件下( pH= 11- 12) 以碱土金属离子为活化剂, 以烷基磺酸盐为捕收剂, 可优先浮选石英,完成石英与长石的别离。一起参加非离子表面活性剂, 如1- 十二烷醇, 可使石英回收率急剧上升,而对长石影响不大,然后有利于二者别离。现在该办法还仅限于实验室成果, 未见有在工业生产中取得实践使用的报导。 云母矿藏的去除 云母与石英的晶体化学特征有很大不同, 其根本荷电机理与长石相同, 因而大部分云母矿藏伴跟着长石等杂质矿藏的浮选去除一起也被除掉了。 王泽杭选用E-8 捕收剂进行云母和水晶别离研讨, 首要使用云母格子电荷特性进行浮选。当pH 值在2-3 时石英动电位趋向于零, 石英几乎不浮游,然后到达按捺石英的意图。 田金星用硫酸作调整剂石油磺酸钠为捕收剂, 醇为起泡剂浮选去除云母, 去除率到达70% 左右。一般来说, 通过擦拭、脱泥、磁选和浮选后,赋存较多杂质的集合体颗粒已根本被铲除, 石英砂的纯度可到达99.3%-99.9%, 根本上满意工业用砂的需求。

近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。 日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。 人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露 和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。 科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。 这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。 据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。 石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。 一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。 石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。 “人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。 未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢 因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。 高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。 石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。 可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热…… 石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。 我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。 此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。 高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。 国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业 石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。 据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。 高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。 高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。 例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。 受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。 不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。

一、前语 跟着2010年诺贝尔物理学奖得主的揭晓，科学界又开端了一轮新的关于诺贝尔奖的评论，一同石墨烯(Graphene)也成为咱们评论的焦点。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫运用普通胶带成功地从石墨中剥离出石墨烯，这种材料仅有一个碳原子厚，是现在已知的最薄的材料。它不仅是已知材料中最薄的一种，还十分结实而柔软;作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯能够运用于晶体管、触摸屏、基因测序等范畴，一同有望协助物理学家在量子物理学研讨范畴取得新打破，它的面世引起了全世界的研讨热潮。 本文拟经过对已宣告的与石墨烯相关的文献进行分析，以理清石墨烯研讨开展的演化趋势以及学科开展的前沿范畴，展示石墨烯的开展头绪及运用远景。 二、石墨烯的概念 拿破仑从前说过:笔比剑更有威力!他说这话的意思是指言论比武力更凶猛。不过，他肯定没有想到铅笔芯中的确包含着地球上强度最高的物质!咱们知道，铅笔芯的原材料是石墨，而石墨是一类层状的材料，即由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而构成的。由于碳层之间的作用力比较弱，因而石墨层间很简单相互剥离开来，然后构成很薄的石墨片层，这也正是铅笔能够在纸上留下痕迹的原因。假如将石墨逐层地剥离，直到最终只构成一个单层，即厚度只要一个碳原子的单层石墨，这就是石墨烯.石墨烯的厚度只要0.335nm，比纸还要薄100万倍，把20万片石墨烯叠加到一同，也只要一根头发丝的厚度，可是它的强度却比钻石还要坚韧，一同，作为单质，它在室温下传递电子的速度要超越任何一种已知的导体。石墨烯Graphene是碳的一种方法，它具有完好的原子晶格，其厚度恰恰为一个原子，作为一种全新的材料，它不仅有从未见过的薄!，并且仍是特强!的.两位获奖者AndreGeim和KonstantinNovoselov指出:处于这种平面方法的碳，具有特别的量子物理世界的共同性质.石墨烯作为一种电的导体，体现出与铜相同的导电性，而作为一种热导体，它比其他的已知材料更为出色。它几乎是彻底通明的，可是它却适当的稠密，以致使如氦(He)那样最小的气体分子，也不能经过它.Geim和Novoselov是从一块通常在铅笔中运用的石墨内取出石墨烯的.他们以常用的通明胶纸，设法得到具有恰是一个原子厚的碳薄片.其时许多人以为如此薄的晶体材料是不或许坚持安稳的。但是在现在，石墨烯已被物理学家作为一类新的具有共同功能的二维材料进行着研讨.能够猜测:由石墨烯所制得的晶体管，将比今日所用的硅晶体管有着更快的速度，然后使计算机的功率取得进一步的进步.由于石墨烯是通明的，又是优异的导体，所以它适用于制作通明的触摸屏、光板(lightpanel)，乃至可运用于太阳能电池.将石墨烯混合于塑猜中，能够使塑料成为导电材料，一同也使之变得愈加抗热和具机械耐力.它的杰出康复力可使之用作超强材料，并且是很薄的、具有弹性的轻质材料.因而，能够预期将来的人造卫星、飞机，乃至轿车都或许用这类新的复合材料为质料进行制作。 三、石墨烯的结构和性质 石墨烯仅仅是一个原子的厚度——或许是世界中最薄的材料——并构成了高质量的晶体格栅。石墨烯是由碳原子六角结构(蜂窝状)严密摆放构成的二维单层石墨，是结构其他维度碳质材料的根本单元。它能够包裹构成0维富勒烯（Fullerene），它也能够卷起来构成一维的碳纳米管(CarbonNanotube)；相同，它也能够层层堆叠构成三维的石墨。迄今为止，研讨者们仍没有发现石墨烯中会有碳原子缺失的状况，可是在2007年，Meyer等人调查到石墨烯的单层并不是彻底平坦的，它的表面会有必定高度的褶皱，单层石墨烯的褶皱程度显着高于双层石墨烯，并且褶皱程度会跟着石墨烯层数的添加而越来越小。一些研讨者以为，从热力学的视点来分析，这或许是由于单层石墨烯为下降其表面能，由二维描摹向三维描摹转化，或许也能够以为褶皱是二维石墨烯存在的必要条件之一。但详细的原因还有待进一步研讨和探究。别的，石墨烯中的各个碳原子之间的衔接十分柔韧，当对其施加外部机械力时，碳原子面就会曲折变形，然后使碳原子不用重新摆放来习惯外力，也就坚持了该材料结构的安稳性.一同，这种安稳的晶格结构也使石墨烯具有优异的导电性，石墨烯中的电子在轨迹中移动时，不会因晶格缺点或引进外来原子而发作散射。由于原子间作用力十分强，在常温环境下，即便周围的碳原子相互发作了挤撞，石墨烯中的电子遭到的搅扰也会十分小。作为单质，石墨烯最大的特性是它在室温下传递电子的速度比已知的任何导体都快，其间电子的运动速度能够到达光速的1/300，大大超越了电子在一般导体中的运动速度。别的，它也是现在已知材料中电子传导速率最快的材料，其室温下的电子搬迁速率可高达15000cm2/(V∀s) 。一同，科学家们还发现单层的石墨烯具有很大的比表面积，可到达2600m2/g。别的，石墨烯还具有杰出的导热功能、优异的量子地道效应、零质量的狄拉克费米子行为及特殊的半整数量子霍尔效应。 四、石墨烯的研讨前沿及国内外开展态势分析 自从AndreK.Geim研讨小组于2004年初次成功取得石墨烯以来，人们就对这种有着优异的物理和化学特性的特别材料寄予了期望，全球的研讨人员和工程师们对它的重视和研讨也日积月累。 如前所述，石墨烯的面世引起了全世界的研讨热潮，已经成为物理学界、化学界与材料科学界最抢手的研讨主题之一。根据Thomson根本科学目标数据库(ESI，掩盖时刻规模为1999年1月1日至2009年8月31日)，在物理、化学、材料以及一切学科范畴中，触及graphene的研讨前沿(ResearchFronts)数量别离为19、14、7和31个。这从下图给出的年度SCI论文数量以及作者和关键词改变更新趋势可见一斑。   石墨烯SCI论文数量年度分布图      作者和关键词的改变更新趋势图 从石墨烯SCI论文数量年度分布图能够看出，2004年、2005年全球宣告的石墨烯SCI论文数量均缺少200篇，而2007年已增至650篇，2008年更是急增至近1200篇，几乎是在以指数增幅增加。 别的，从作者和关键词的改变更新趋势图还能够看出，每年都有更多的新作者加入到石墨烯的研讨部队中来，每年都会呈现更多的新关键词。这表明，越来越多的研讨人员开端重视石墨烯的研讨；一同，石墨烯的研讨触及的详细方向也越来越多。因而，有关石墨烯的研讨是现在正在高速开展的一个范畴。 下图绘出了首要国家和区域在石墨烯范畴的研讨与协作状况。从该图能够看出，石墨烯范畴的世界协作首要是在美国与欧洲一些国家，美国与我国、日本、韩国等亚洲国家，以及欧洲各首要国家之间打开的。本次分析的4044篇文献有世界协作论文1171篇，其间美国组织参加的有520篇，占到44%，远高于其他国家，这也从另一个旁边面反映出美国正在引领石墨烯范畴的研讨与世界协作。世界协作论文排名第2至9位的国家依次是德国(240)、我国(188)、英国(159)、法国(150)、西班牙(147)、日本(136)、荷兰(89)、意大利(83)、俄罗斯(81)。国家(区域)论文数量及其引证状况表 从发文量来看，虽然石墨烯最早是由英国学者于2004年取得的，但从表3能够看出，在2004年当年，美国、日本就别离以47篇和35篇位居论文数前两位，远高于包含英国在内的其他国家。论文总量排名前五位的别离是：美国(1424篇)、我国(546篇)、日本(437篇)、德国(385篇)和英国(234篇)；从发文量改变状况来看，各首要国家/区域均呈现全体上升趋势，美国一直居于领先地位，日本的增幅显着小于美国，并且与美国的距离越来越大。2006年起，我国发文量快速上升，2008年已超越日本，但与美国的距离依然较大。 从论文被引证状况来看，美国的总被引次数和H指数均位居第1，且远高于随后国家，篇均被引次数和论文被引率也均排名前5，这表明美国正在引领石墨烯范畴的研讨；英国的总被引次数、H指数均位居第2，论文被引率排名第7，但其篇均被引次数排名第1，这在很大程度上是得益于AndreGeim教授小组的研讨作业：悉数论文中，被引次数超越200的共有29篇，其间英国12篇，而AndreGeim教授小组则占了11篇，特别是包括了被引次数排名第1(被引1926次)、第2(被引1698次)、第4(被引1261次)的高被引论文，比较之下，我国虽然论文数量仅次于美国，位居第2，但各被引目标排名均不抱负，阐明我国在论文质量方面亟需进步。 五、石墨烯的运用远景展望 自从石墨烯发现以来，关于石墨烯的研讨不断取得重要开展，其在微电子、量子物理、材料、化学等范畴都体现出许多令人振奋的功能和潜在的运用远景。石墨烯的呈现在科学界激起了巨大的波涛，人们发现，石墨烯具有非同小可的导电功能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的呈现有望在现代电子科技范畴引发一轮革新。在石墨烯中，电子能够极为高效地搬迁，而传统的半导体和导体，例如铜和硅远没有石墨烯体现得好。由于电子和原子的磕碰，传统的半导体和导体用热的方法释放了一些能量，现在一般的电脑芯片以这种方法浪费了70%~80%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非同小可的优异特性。科学家发现，石墨烯的这种特性特别适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊，一些电子设备，例如手机，由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中，它们被要求运用越来越高的频率，但是手机的作业频率越高，热量也越高，所以，高频的进步便遭到很大的约束。由于石墨烯的呈现，高频进步的开展远景好像变得无限宽广了。 石墨烯还能够以光子传感器的相貌呈现在更大的市场上，这种传感器是用于检测光纤中带着的信息的，现在，这个人物还在由硅担任，但硅的年代好像就要完毕。上一年10月，IBM的一个研讨小组初次披露了他们研发的石墨烯光电探测器，接下来人们要等待的就是根据石墨烯的太阳能电池和液晶显现屏了。由于石墨烯是通明的，用它制作的电极比其他材料具有更优异的透光性。运用石墨烯作为电极的太阳电池模型   (从下到上别离为Au，染料敏化异质结，TiO2和石墨烯)  由石墨烯和碳纳米管组成的3D结构储氢模型 碳原子之间的作用力很强，因而石墨烯的晶体结构总能够坚持完好，这是电子在石墨烯上疏通搬迁的确保。和传统的硅材料半导体比较，石墨烯的电子搬迁功率要高出几十倍乃至于上百倍，这也正是科学家们如此等待用石墨烯替代硅而成为未来超高频晶体管材料的原因。根据“摩尔规律”，集成电路上可包容的晶体管数量每隔18个月会添加一倍，功能也进步一倍，这个规律显现了信息技能进步的速度。但是现在这种速度已显着地下降了，由于硅材料已挨近其极限，用硅制作的晶体管很难取得进一步开展的空间，而碳则在这个时分锋芒毕露了。2008年4月，科学家宣告说，他们成功研发出了尺度最小的石墨烯晶体管，其厚度仅为1个原子，截面为10个原子。虽然现在还缺少真实以纳米精度切开材料的技能，大规模的石墨烯出产还无法进行，但仅仅如此就足以令人振奋了。人们清楚地看到，石墨烯很有或许替代硅成为下一代超高频晶体管的根底材料而广泛运用于高功能集成电路和新式纳米电子器件中。在未来，咱们将会看到由石墨烯构成的全碳电路，它们将被广泛运用于人们的日常日子中。 参考文献 [1]王丽，潘云涛.石墨烯的研讨前沿及我国开展态势分析.新式炭材料，2010.12，25（6）401-403. [2]宋峰，于音.什么是石墨烯——­2010年诺贝尔物理学奖介绍.大学物理，2011.1，30（1）7-8. [3]史永胜，李雪红，宁青菊.石墨烯的制备及研讨现状.电子元件与材料，2010，29（8）:71-72. [4]杨全红，唐致远.新式储能材料——石墨烯的储能特性及其远景展望.新式碳材料，2009.4，33（4），241-244. [5]万勇，马廷灿，冯瑞，黄健，潘懿.石墨烯世界开展态势分析.科学调查，2010，5(3)，28-30.

1　电镀污泥的固化/安稳化技能 现在,电镀污泥的固化/安稳化研讨首要会集在固化块体安稳化进程的机理和微观机制等方面。Roy等[2]以普通硅酸盐水泥作为固化剂,系统地研讨了含铜电镀污泥与搅扰物质硝酸铜的参加对水泥水化产品长时刻改变行为的影响,发现硝酸铜与含铜电镀污泥对水泥水化产品的结晶性、孔隙度、重金属的形状及pH等微量化学和微结构特征都有重要的影响,如固化体的pH随硝酸铜增加量的增加而呈显着的下降趋势,孔隙度则随硝酸铜增加量的增加而增大。Asavapisit等[3]研讨了水泥、水泥和粉煤灰固化系统对电镀污泥的固化效果,分析了固化体的抗压强度、淋滤特性及微结构等的改变特性,发现电镀污泥能显着下降两系统终究固化块体的抗压强度,原因是掩盖在胶凝材料表面上的电镀污泥按捺了固化系统的水化效果,但粉煤灰的参加不只能使这种按捺效果最小化,并且还能下降固化体中铬的浸出率,原因可能是粉煤灰部分替代高碱度的水泥后,使混合系统的碱度降到了有利于重金属氢氧化物安稳化的水平。Sophia等[4]以为,单一水泥处理电镀污泥的抗压强度优于水泥和粉煤灰混合系统,但只需水泥与粉煤灰的配比适合,相同能满意对铬的固化需求。而固化进程中粉煤灰的运用对铜的长时刻安稳性并无好处[5]。 增加剂的运用能改进电镀污泥的固化效果[6]。在电镀污泥的固化处置中,依据有害物质的性质,参加恰当的增加剂,可进步固化效果,下降有害物质的溶出率,节省水泥用量,增加固化块强度。在以水泥为固化剂的固化法中运用的增加剂品种繁复,效果也不同,常见的有活性氧化铝、硅酸钠、硫酸钙、碳酸钠、活性谷壳灰等[6]。 2　电镀污泥的热化学处理技能 热化学处理技能(如燃烧、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分化,使其间的某些剧毒成分毒性下降,完成快速、显著地减容,并对废物的有用成分加以运用。近年来,运用热化学处理技能完成对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的注重[7～9]。 现在,有关电镀污泥热化学处理技能的研讨,以对在燃烧处理电镀污泥进程中重金属的搬迁特性等问题的研讨比较突出。Espinosa等[10]对电镀污泥在炉内燃烧进程的热特性及其间重金属的搬迁规则进行了研讨,发现燃烧能有用富集电镀污泥中的铬,灰渣中铬的残留率高达99%以上,而在燃烧进程中,绝大部分污泥组分以CO2,H2O,SO2等形状流失,因而减容减重效果十分显着,减重可达34%。Barros等[11]运用水泥回转窑对混合燃烧电镀污泥进程进行了研讨,分析了增加氯化物(KCl,NaCl等)对电镀污泥中Cr2O3和NiO搬迁规则的影响,以为氯化物对Cr2O3和NiO在燃烧灰渣中的残留状况几乎没有任何影响,燃烧进程中Cr2O3和NiO都能被有用地固化在燃烧残渣中。刘刚等[12]运用管式炉模仿燃烧炉研讨电镀污泥的热处置特性时,分析了铬、锌、铅、铜等多种重金属的搬迁特性,以为燃烧温度在700℃以下时,污泥中的水分、有机质和蒸腾分就能被很好地去除,且高温能有用按捺污泥中重金属的浸出,但这种按捺对各种重金属的影响各不相同,如镍是不蒸腾性重金属,在燃烧灰渣中的残留率为100%,铬在灰渣中的残留率也高达97%以上,而锌、铅、铜的分出率则随燃烧温度的升高而有不同程度的增大。 在离子电弧、微波等其他热化学处理研讨方面,Ramachandran等[13]用直流等离子电弧在不同气氛下对电镀污泥进行处理,并对处理后的残渣及处理进程中发作的粉末进行了研讨,以为此法在完成铜、铬等有价金属收回的一起可将残渣转化成安稳的慵懒熔渣。Gan等[14]经过微波辐射对电镀污泥进行了解毒和重金属固化试验,发现微波辐射处理对电镀污泥中重金属离子的固化效果显著,原因可能是在高温枯燥与电磁波的一起效果下,有利于重金属离子同双极聚合分子之间发作激烈的相互效果而结合在一起,而经微波处理的电镀污泥具有粒度细、比表面积高、易结团等特性。 此外,热化学处理有利于下降电镀污泥中铬的毒性。Ku等[15]研讨了高温热处理电镀污泥进程中铬的毒性价态改变,以为高温热处理能将铬(Ⅵ)转化成铬(Ⅲ),且温度越高转化效果越显着;在经高温处理的电镀污泥中,首要以铬(Ⅲ)为主。Cheng等[16]将电镀污泥与黏土的混合物别离在900℃和1100℃的电炉中热维护4h后,对其间铬的价态进行了分析,发现在经900℃热维护处理的混合物中,铬(Ⅵ)占有绝对优势,而经1100℃热维护处理的混合物中,铬则首要以铬(Ⅲ)存在。 3　电镀污泥中有价金属的收回技能 3.1　酸浸法和浸法 酸浸法是固体废物浸出法中运用最广泛的一种办法[17],详细选用何种酸进行浸取需依据固体废物的性质而定。对电镀、铸造、冶炼等工业废物的处理而言,硫酸是一种最有用的浸取试剂[17],因其具有报价便宜、蒸腾性小、不易分化等特色而被广泛运用[18]。Silva等[19]以磷酸二异辛酯为萃取剂,对电镀污泥进行了硫酸浸取收回镍、锌的研讨试验。Vegli惏等[20]的研讨显现,硫酸对铜、镍的浸出率可达95%～100%,而在电解法收回进程中,二者的收回率也高达94%～99%。也可用其他酸性提取剂(如酸性)来浸取电镀污泥中的重金属[21]。Paula等[22]运用廉价工业浸取电镀污泥中的铬,浸取时将5mL工业(纯度为25.8%,质量浓度为1.13g/mL)增加到大约1g预制好的试样中,然后在150r/min的摇床上震动30min,铬的浸出率高达97.6%。 浸法提取金属的技能尽管有必定的前史[23],但与酸浸法比较,选用浸法处理电镀污泥的研讨报导相对较少,且以国内研讨报导居多。浸法一般选用溶液作浸取剂,原因是具有碱度适中、运用方便、可收回运用等长处[23]。选用络合分组浸出-蒸-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶收回工艺,可从电镀污泥中收回绝大部分有价金属,铜、锌、镍、铬、铁的总收回率别离大于93%,91%,88%,98%,99%[24]。针对适于从浸液系统中别离铜的萃取剂难以挑选的问题,祝万鹏等[25]开发了一种名为N510的萃取剂,该萃取剂在火油-H2SO4系统中能有用地收回电镀污泥浸液中的Cu2+,收回率高达99%。王浩东等[26]对浸法收回电镀污泥中镍的研讨标明,含镍污泥经氧化焙烧后得焙砂,用NH3质量分数7%、CO2质量分数5%～7%的对焙砂进行充氧拌和浸出,得到含Ni(NH3)4CO3的溶液,然后对此溶液进行蒸腾处理,使Ni(NH3)4CO3转化为NiCO3·3Ni(OH)2,再于800℃锻烧即可得产品氧化镍粉。 酸浸或浸处理电镀污泥时,有价金属的总收回率及同其他杂质别离的难易程度,首要受浸取进程中有价金属的浸出率和浸取液对有价金属和杂质的挑选性操控[23]。酸浸法的首要特色是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好,但对杂质的挑选性较低,特别是对铬、铁等杂质的挑选性较差;而浸规律对铬、铁等杂质具有较高的挑选性,但对铜、锌、镍等的浸出率较低[8]。 3.2　生物浸取法 生物浸取法的首要原理是,运用化能自养型嗜酸性硫杆菌的生物资酸效果,将难溶性的重金属从固相溶出而进入液相成为可溶性的金属离子,再选用恰当的办法从浸取液中加以收回,效果机理比较复杂,包含微生物的成长代谢、吸附,以及转化等[27]。就现在能收集到的文献来看,运用生物浸取法来处理电镀污泥的研讨报导还比较少[28],原因是电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害效果大大约束了该技能在这一范畴的运用[29]。因而,怎么下降电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害效果,以及怎么培养出适应性强、治废效率高的菌种,仍然是生物浸取法所面对的一大难题[30],但也是处理该技能在该范畴运用的要害。 3.3　熔炼法和焙烧浸取法 熔炼法处理电镀污泥首要以收回其间的铜、镍为意图[31]。熔炼法以煤炭、焦炭为燃料和复原物质,辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥时,炉温在1300℃以上,熔出的铜称为冰铜;熔炼以镍为主的污泥时,炉温在1455℃以上,熔出的镍称为粗镍。冰铜和粗镍可直接用电解法进行别离收回。炉渣一般作建材质料。 焙烧浸取法的原理是先运用高温焙烧预处理污泥中的杂质,然后用酸、水等介质提取焙烧产品中的有价金属[7,8]。用黄铁矿废料作酸化质料,将其与电镀污泥混合后进行焙烧,然后在室温下用去离子水对焙烧产品进行浸取别离,锌、镍、铜的收回率别离为60%,43%,50%[8]。 4　电镀污泥的材料化技能 电镀污泥的材料化技能是指运用电镀污泥为质料或辅料出产建筑材料或其他材料的进程。Ract[32]展开了以电镀污泥部分替代水泥质料出产水泥的试验,以为即使是含铬电镀污泥在质猜中的参加量高达2%(干基质量分数)的状况下,水泥烧结进程也能正常进行,并且烧结产品中铬的残留率高达99.9%。Magalhes等[33]分析了影响电镀污泥与黏土混合物烧制陶瓷的要素,以为电镀污泥的物化性质、预制电镀污泥与黏土混合物时的拌和时刻,是决议陶瓷质量好坏的主导要素,如原始电镀污泥中重金属的品种(如铝、锌、镍等)和含量显着地决议着电镀污泥及其与黏土混合物的淋滤特性,而预制电镀污泥与黏土混合物时,剧烈或长时刻的拌和效果则有利于混合物的均匀化和烧结反响的进行。此外,将电镀污泥与海滩淤泥混合可烧制出合格的陶粒[34]。 5　结语 电镀污泥的处理一直是国内外的研讨要点,尽管有关人员在该范畴现已展开了许多研讨并取得了必定效果,但仍存在许多急需处理的问题,如传统的以水泥为主的固化技能、以收回有价金属为意图的浸取法存在对环境二次污染的危险等,要处理这些问题有必要采纳新的研讨途径。近年来,运用热化学处理技能完成对电镀污泥的预处理或安全处置为未来电镀污泥的处理供给了更宽广的开展空间和远景。新近的研讨显现,热化学处理技能在电镀污泥的减量化、资源化及无害化方面都有显着的优势,因而,必将成为未来电镀污泥处理范畴的一个重要研讨方向。 但是,因为热化学处理技能在电镀污泥处理方面的运用与研讨还比较少,许多问题还需进一步探究,如对热化学处理电镀污泥进程中重金属的搬迁特性、重金属在灰渣中的残留特性、热化学处理进程中重金属的分出特性及蒸腾特性等都需求深入研讨。

铝是地壳中含量较多的一种金属元素,占7.5%(质量分数)。它不只具有金属光泽、耐腐蚀等功能,而且质轻、无毒、导热、导电,用铝或铝合金制成各种金属材料的表面镀层,可取得耐蚀、漂亮,且具有优秀力学功能的复合材料。但是铝是一种非常生动的金属,其标准电极电位为-1.66V,比氢还负,因而铝的电堆积不能在铝盐的水溶液中完成,而只能在非水溶液中进行。国内外对非水溶液电镀铝进行了很多的研讨,并已开宣布两大根本系统:有机溶剂系统和熔盐系统,熔盐系统又分为无机熔盐系统和有机熔盐系统。本文将对这两种系统进行总述。 　　1有机溶剂系统 　　电镀铝的研讨较初是在有机溶剂系统中进行的,该系统运用较早、工艺也相对老练,但缺陷是镀液制造杂乱、功能不稳定,有机溶剂易挥发、易燃、有刺激性气味和毒性。 　　1.1几种有机溶剂系统 　　现已开宣布有代表性的电镀铝有机溶剂配方有:-LiH-、(TEA)-NaF-、-四氢铝锂(LiAlH4)-四氢(THF)、--二、AlBr3-烷基类溶剂(如、,二)。 　　在-LiH-系统〔1〕中,抱负的配方组成为1L溶剂镀液中AlCl3:2mol～3mol,LiH:0.5mol～l.0mol,操作温度为室温。当电流密度为2A/dm2～5A/dm2时,能够25μm/h～50μm/h的堆积速度取得0.5mm～0.75mm的镀层。在这组配方中LiH充任添加剂的作用,有助于改进镀液的导电性。 　　D.R.Dotzer〔2〕对化学组成为2mol+lmolNaF+3.35mol的-NaF-系统进行了研讨。在80℃～95℃,电流密度为0.5A/dm2～5A/dm2下,铝镀层的均匀堆积速度为10μm/h～20μm/h。电解液的比电导对镀层质量影响很大,其值首要取决于NaF与TEM的比值、的量和温度。 　　T.Daenen等〔3〕运用-四氢铝锂-四氢组成的电镀液在室温取得了细密、光泽好、附着性好的铝层。电流密度为1A/dm2时的对应堆积速度为12.4μm/h。施镀进程中LiA1C14和A1HCl2两种化合物起着关键作用,它们的比值越大,得到的镀层质量越好,堆积速率也越大。 　　I.A.Mercies和D.B.Salt在电流密度为3.54A/dm2,温度为20℃时,电解由一二(:36.7wt%,:12.28wt%,二51.02wt%)组成的电解液取得了至少0.004mm厚的铝镀层。取得好镀层的关键是运用高纯度的无水AlCl3。 　　关于A1Br3-烷基类溶剂系统〔5～7〕,作用较好的是A1Br3--,典型配方按质量比2:1:1组成,选用这种配方,G.A.Capuano等在电流密度为4A/dm2时取得了颜色亮堂,附着力强、细密的铝。1.2有机溶剂系统的反响机理 　　有机溶剂系统在电镀进程中构成一个循环机制,较后堆积出铝来。以运用广泛的—四氢铝锂(LiAlH4)—四氢(THF)为例,该系统在构成进程发作如下反响: 　　4AlCl3+LiAlH4→4AlHCl2+LiAlCl4 　　电极反响是AlHCl2在阴极上放电堆积出铝: 　　AlHCl2+3e→H-+2C1-+Al 　　一起自由态的H-离子与AlCl3反响,又从头生成AlHCl2。因而电镀铝按这种“循环机理”进行。即〔3〕: 　　　　 AlHCl2+3e→H-+2C1-+Al　　　　　 　　↑　　　 ↓ 　　3AlCl4-+AlHCl2←-H-+2C1-+AlCl3 　　运用有机溶剂系统镀铝,可在低于100℃温度下操作,不会影响基体材料的力学功能,电堆积进程中既不会发作氢也不会发作腐蚀性产品,电流效率高。但跟着电镀铝研讨工作的不断展开,人们发现在有机溶剂中电镀铝有着许多操作上的不方便,且得到的铝镀层质量不稳定,所以便开端寻求另一种无水系统—熔融盐来电镀铝。 　　2熔融盐系统 　　2.1无机熔融盐系统 　　⑴NaCl-KCl系统 　　用NaC1-KC1熔盐电镀铝的特点是需在高温下进行。NaC1的熔点为801℃,KC1的熔点为776℃,两者混合后熔盐的熔点为750℃,一般电镀铝在900℃下进行。 　　此系统抱负的熔盐组成是NaCl、KCl的摩尔分数为1:1。国内外许多工作者对此系统进行了研讨。Godshall〔9〕从前选用等摩尔分数的NaC1—KC1熔盐系统,在800℃下对镍基高温合金完成了电解渗铝。研讨结果标明,只要在该熔融盐系统中参加少数的氟化物才能使渗铝层质量得到改进。 　　石声泰〔10〕等也用相同的熔融盐系统研讨了在工业纯铁上电解渗铝的进程。混合熔融盐中NaC1与KC1的摩尔分数比为1:1,另加少数冰晶石,在900℃和1.5A/dm2～2A/dm2的电流密度下进行电解渗铝。实验标明,渗铝层的增重由电流密度和时刻决议,与温度无关。 　　邓志平、吴纯素〔11〕用含有少数冰晶石的等摩尔分数的NaC1-KC1熔盐系统,在800℃～900℃温度规模内,对镍基高温合金电解渗铝进行了研讨。结果标明,铝原子往基体内部的分散是整个进程的速度操控进程。在电解渗铝进程中,其分散电流与电解时刻的平方根成反比。 　　杜道斌〔12〕则在900℃、电流密度1.5A/dm2下研讨了工业纯铁上用此系统电解渗铝进程中铝的初期堆积现象、长大进程以及堆积初期的相结构。结果标明,铝在堆积初期即发作选择性偏聚现象,跟着渗铝时刻延伸,铝持续堆积,并发作聚合和扩展,其形状呈球状。 　　⑵AlCl3-NaCl 　　熔盐系统A1C13-NaC1熔融盐系统是近年来熔盐理论和技术研讨中非常活泼的一个分支。该熔融盐系统的熔点低,其共晶温度为175℃(AlCl3:80wt%,NaCl:20wt%)。 　　李庆峰〔13〕等在玻璃碳电极上用A1C13-NaC1熔融盐进行了电镀铝的实验研讨。所用电镀熔盐组成为:A1C1350.1mol%、NaC149.9mol%,温度为175℃。发现当电流密度低于0.07A/dm2时,得到絮状铝镀层;当电流密度在0.2A/dm2～1A/dm2时,得到润滑铝镀层;而当电流密度高于1.5A/dm2时,得到树枝状或多孔状铝的堆积层。 　　B.Nayak〔14〕等用A1C13-NaC1熔融盐在黄铜进步行了电镀铝实验。熔融盐中,质量分数分别为80%A1C13、20%NaC1。在135℃～195℃温度规模内,选用旋转阴极法,在不同的电流密度下得到润滑、细密、外观银白色的铝镀层。他们还用相同的熔融盐系统对低碳钢电镀铝进行了研讨〔15〕,发现旋转阴极显著地进步铝镀层的质量且增大枝晶成长的临界电流密度。 　　牛洪军等〔16〕以黄铜为基体材料,对A1C13-NaC1熔融盐系统铝镀层的显微描摹及耐蚀性进行了开始的研讨。熔融盐中A1C13质量分数改变规模为70%～80%,电镀温度规模为180℃～200℃,电解渗铝时刻30min,阴极电流密度1.39A/dm2。研讨结果标明,阴极电流密度对电镀铝层描摹有很大影响。当电流密度为1.39A/dm2时,铝镀层为均匀、细微的等轴晶粒。跟着电流密度的增大,晶粒尺度越来越大,而且越来越不规则,越来越不均匀。当电流密度到达4.17A/dm2时,晶粒长大而且具有必定的方向性。当电流密度高达5.56A/dm2时,呈现了显着的树枝状结构。 　　⑶AlCl3-NaCl-KCl 　　熔盐系统三元A1C13-NaC1-KC1熔盐系统是近年来研讨较多的一个无机熔融盐系统。与A1C13-NaC1熔盐系统相比较,A1C13-NaC1-KC1熔盐系统的共晶点更低,为98℃(A1C13,60mol%;NaC1,28mol%;KC1,12mol%)。 　　冯秋元等选用熔融盐电镀法对Q235钢在A1C13-NaC1-KC1熔融盐中电镀铝的可能性以及电镀工艺对电镀铝层安排形状的影响进行了研讨。结果标明,Q235钢在熔融盐中能够进行电镀铝。经x射线衍射分析标明,镀层的相结构为单相铝。镀层的厚度随电流密度的增大和电镀时刻的延伸而添加,与电镀时刻的平方根成线性关系。

一、导言 我国归于钼资源大国和出产大国，每年钼出口量占总产量的一半以上，产品以钼铁、钼精矿、钼酸铵为主。因为选冶工艺相对落后，大部分产品中杂质超支，因而急待开展钼工业的选冶研讨，特别是钼提取工艺的研讨，具有十分重要的经济和社会含义。提取钼的首要质料为辉钼矿，处理钼精矿的工艺首要分为火法工艺(焙烧-浸)和全湿法工艺两大类，其间占主导地位的是火法工艺。 二、火法工艺 该工艺是将辉钼矿进行焙烧得到钼焙砂，然后经过进步法或湿法制得三氧化钼，再经氢复原出产金属钼粉。依据焙烧设备或添加组分的不同，可将辉钼矿的焙烧工艺分为回转窑焙烧工艺、反射炉焙烧工艺、多膛炉焙烧工艺、流化床焙烧工艺、闪速炉焙烧工艺。 （一）传统焙烧工艺 现在国内大部分中小厂商均选用回转窑焙烧工艺。与多膛炉比较，回转窑出资小，设备及工艺简略。回转窑焙烧工艺的首要问题是出产才能小，炉体寿命短，出产率低，焙砂含MoO2高，影响后续浸工序钼的提取率，因而国外很少用这种工艺。 反射炉是一种陈旧的工艺办法，现在国内部分小厂商仍选用反射炉出产MoO3。辉钼矿焙烧时的加料、出料及炉料的拌和都是人工操作，焙烧热量由煤重油或煤气焚烧供应，结合炉门操控焙烧温度。 国外厂商多选用多膛炉焙烧工艺，climax公司较早选用多膛炉焙烧工艺处理辉钼矿，我国现在最大规划的多膛炉为金堆城钼业公司的12层四耙臂多膛炉。多膛炉的缺陷是处理量有限，可移动部件太多，炉子寿命短，温差大。 钼精矿的流态化焙烧被认为是现在较为抱负的焙烧办法。流化床焙烧是一种较先进的焙烧技能，具有氧化脱硫率高的长处，广泛用于硫化矿的冶炼出产。1998年堤岸化学公司规划并出产出由振荡给料、气流分配设备、流化气预热设备和胀大器等构成流化床焙烧炉。该炉已替代了运用了60多年的多膛炉，获得了好的作用，氧化钼转化率可达99%。 不少学者进行了辉钼矿闪速炉焙烧的实验研讨，获得了满足的成果，但未见工业化的报导。选用闪速焙烧的办法处理钼精矿是选用闪速炉焙烧出产MoO3。钼精矿经预热(650～750℃)后从顶部参加闪速炉中，与预热的富氧空气或氧气和二氧化硫混合气逆流触摸。焙烧进程中经过炉膛中的冷却水管调理反响带的温度为550～650℃，以便操控辉钼矿的氧化速度，确保物料中大部分铼的进步，并尽可能避免钼的蒸发，并经过烟气收回铼。钼、铼的收回率均很高，其间铼的收回率在95%左右。因为焙烧进程氧气运用较充沛，烟气中二氧化硫可以经过液化制备液态二氧化硫，然后避免了含硫烟气的环境污染。 焙烧工艺的研讨首要会集在改善焙烧炉或焙烧办法，运用焙烧工艺处理硫化钼精矿得到MoO3，该工艺存在许多问题：⑴钼精矿焙烧进程中发生很多烟气，严峻污染环境。烟气中含很多SO2，且浓度低不易收回。此外，还含有很多金属粉尘。⑵在焙烧进程中，约有3%左右的钼以粉尘方式从烟气中丢失，在后续浸进程中又有5%以上的钼以渣方式丢失掉，整个出产进程钼收回率仅为85%～90%，辉钼精矿中伴生的稀有元素铼简直悉数随烟气跑掉，现在国内只要很少数供应商进行收回，且铼收回率仅在70%左右。⑶传统工艺不适合处理低档次矿石和杂乱矿，跟着钼工业的开展，高档次和简略处理的含钼矿石会越来越少，而低档次和杂乱矿的比例会逐步添加。 （二）改善的焙烧工艺 为处理以上问题对焙烧工艺进行了改善，首要有以下几个方面： 1、添加碱性物质焙烧工艺。为处理辉钼精矿在焙烧进程中含SO2烟气环境污染和铼的收回问题，在焙烧时添加石灰，使钼和铼别离转化成为钼酸钙和高铼酸钙。精矿中的硫元素转化为硫酸钙，从烟气中排放出来的SO2大为削减，且得到的焙砂可以选用稀硫酸浸出，然后方便地完结钼(铼)与杂质(硫酸钙、不溶残渣)的别离。 针对石灰焙烧工艺中生成不溶于水的钼酸盐CaMoO4，而选用苏打灰焙烧则一步生成可溶性的钼酸盐Na2MoO4。因而简略用酸或碱进一步处理，得到三氧化钼(MoO3)。添加Na2CO3焙烧辉钼矿，能挑选性地将钼和铼转变成可溶的钠盐，焙砂经水浸出后可完结钼和铼与其他不溶性杂质的别离，浸出液净化后用活性炭吸附别离钼和铼，精矿中的硫转入硫酸钠中，可按捺部分SO2的生成。添加纯碱焙烧工艺适宜于处理低档次钼精矿，既可从钼焙砂碱浸渣中收回钼，也可从废催化剂中收回钼。 石灰强化复原工艺运用H2、CO和C作为复原剂，将辉钼矿复原成钼金属。MoS2的石灰强化碳热复原工艺具有一系列的长处，包含强化该反响在热力学上的可行性;改善动力学和硫的固定，以致于不会有SO2逸散到大气中。因而，它在从钼的硫化物或硫化矿石中提取钼和其他多种贱金属(例如铜、镍、锌)均具有吸引力。 2、部分复原焙烧工艺。运用软锰矿的氧化性和硫化矿的复原性， 20世纪70年代开展了硫化矿藏(如黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿)与软锰矿的联合浸出工艺。软锰矿来历广，且报价低廉，曾用于含硫烟气的湿法脱硫工艺，它松懈多孔且疏水，在辉钼矿中涣散均匀，利于气体的传输，增大有用反响面积和反响活性中心;别的，MnO2氧化性极强，在较低温度下能直接或促进辉钼矿的氧化分化，发生的SO2气体能被MnO2氧化转化成为较安稳的硫酸锰。该工艺具有流程短、设备简略、环境污染小的特色，已成功地完结工业化出产，该工艺有望成为能归纳收回钼、铼、锰的一种资源化、短流程的洁净冶金工艺。 还可运用锰铁作为复原剂，参加到辉钼精矿中混匀制粒，在石墨坩埚中熔融拌和，得到的焙烧产品为钼铁，铜、硫含量别离小于0.05%、0.1%。该工艺能使钼的总收率进步1%～2%。添加的氧化铁具有如下作用：①催化作用，传递氧源加快氧化脱硫反响;②涣散焙烧物料，按捺MoO3熔化而发生的烧结现象;③生成部分钼盐，可避免MoO3在焙烧和冶炼进程中的高温进步。 3、氯化(氧化)分化法。氧化可在固定床中进行，也可在流化床中进行。在火法冶金工艺中，氯化法选用的氯化剂是或许氯与氧的混合物，它们别离将钼精矿中的钼转化成MoC15和MoO2C12。选用在流化床中氯化低档次辉钼矿精矿收回钼工艺存在环保问题，该工艺释放出的S2Cl2和SO2气领会污染空气，因而需求进行冗杂的废气处理，工业上更倾向于选用有氧存鄙人的混合氯化氧化法，其原因在于产品MoO2Cl2较MoCl5具有更低的沸点，可以更好地和别离，别的MoO2Cl2很简略溶入水中。 4、直接热解工艺。该工艺运用含硫化钼纯度很高的纤细颗粒钼精矿加填充剂形成小球，将小球放在高温真空条件下充沛反响，分化硫化钼，并抽出硫等蒸发性物质，在高温文真空条件下通入流持续热处理，提纯多孔隙的金属钼并提取残留硫，尔后得到的热处理过的小球含有不少于90%的金属钼。真空冶金对环境无污染或很少污染，流程短，金属收回率高，占地少，耗费少，效益好，能完结一些常压冶金处理不了的问题。 三、湿法 20世纪70年代末80年代初，钼的全湿法氧化浸出工艺研制成功，并在工业出产中得到日益广泛的使用，现在已研制出的有硝酸氧化工艺、强酸性(或强碱性)介质中氧压煮工艺、电氧化工艺及其他强氧化剂氧化工艺。辉钼矿的湿法工艺是在矿浆状况下将MoS2氧化浸出，进程不会发生任何烟气，且有利于归纳收回多种有价元素，对当时愈来愈火急的低档次杂乱矿石的冶炼具有较强的优势。使钼的浸出率和终究收回率大为进步，且相对能改善车间出产劳动条件，完结连续出产和浸出进程的自动化。 （一）酸性碱性条件下氧化 无论是酸性条件仍是碱性条件下的氧压法都是在高压釜内使MoS2氧化为可溶性钼酸盐。 氧压煮法和硝酸氧化法首要耗费廉价的氧化剂——空气或纯氧，但进程需求高温高压，对反响设备要求很高，反响条件严苛，出产技能难度较大，浸出进程中的工艺条件也较难操控，且出产中存在必定的安全隐患，一般较难使用于中小型出产供应商，现在国内已有供应商停用该法。 考虑到软锰矿(MnO2)为强氧化剂，而工业出产中为从软锰矿制取硫酸锰需复原焙烧后再浸出，若将它作为氧化剂处理MoS2，则在MoS2自身被氧化的一起，MnO2将直接转化成MnSO4，获得两全其美的作用。 （二）次法 在处理低档次钼矿藏质料时，次是一个很有用的氧化浸出剂。在氧化浸出进程中，次自身也会缓慢分化分出氧，其他的一些金属硫化物也会被次氧化，这些金属的离子或氢氧化物又会与钼酸根生成钼酸盐沉积，使进入溶液的钼又返回到渣中。操控恰当的进出条件，可以削减其他金属硫化物的氧化浸出。反响式如下： MoS2+9OCl-+ 6OH-→MoO42-+9Cl-+2SO42-+3H2O 次法虽然反响条件温文，出产易操控，对设备要求不高，设备出资本钱低，但质料次耗费量大而形成出产本钱过高，该法常用于低档次中矿、尾矿的浸出，其改善工艺———氯碱法虽可恰当下降药剂本钱，但存在氯源供应约束及氯污染问题。 （三）电氧化法 电氧化法处理辉钼矿是由次法改善而来，即在电解槽中集NaOCl的生成和辉钼矿的氧化为一体。将现已浆化的辉钼矿藏料参加到装有氯化钠溶液的电解槽中，在电氧化进程中，电解槽南北极电化学进程如下： 阳极电化学反响： 2Cl-→Cl2+2e 阴极电化学反响： 2H2O+2e→2OH-+H2 阳极产品Cl2又与水反响，生成次氯酸根OCl-。OCl-再氧化矿藏中的硫化钼，使钼以钼酸根形状进入溶液中。 电化学办法可提供极强的氧化、复原才能，并能经过改动电化学要素，如电流密度、电极电位、电催化活性及挑选性等，较为方便地操控、调理反响的方向、极限、速率。它承继了次法浸出率高、反响条件温文、无污染的特色。 为进步电氧化法的电流效率、下降能耗，进程中引进超声波强化浸出。超声场可显着削减电极表面的掩盖物，进步电解电流，促进MoS2氧化分化。一起在强酸介质中，前言Mn3+/Mn2+氧化才能很强，能将MoS2氧化分化为MoO3和硫酸，且锰离子可以循环运用。符剑刚选用Mn3+/Mn2+间接电氧化法湿法分化辉钼矿，钼的浸出率为88.5%。以上办法进步了经济效益、下降了能耗，一起反响设备易处理、出资小，条件易操控，操作简略。但现在仍处于实验阶段，没有可以完结工业化。 四、结语 就现在而言钼工业多选用焙烧工艺，但焙烧才能依然处于缺少状况，焙烧才能的缺乏使氧化钼和钼铁求过于供，焙烧才能的瓶颈会使氧化钼和钼铁报价高居不下。传统的焙烧-浸工艺首要朝以下三个趋势开展：⑴焙烧阶段经过添加固硫剂或添加烟气处理工序(柠檬酸吸收法、双碱法等)来削减SO2烟气污染，别的经过进步焙烧进程中的自动化程度，来下降能耗，进步焙砂的质量。⑵因为矿的档次日趋贫、杂，在焙砂浸出前经过添加HCl+NH4Cl或HNO3+NH4NO3溶液浸取的预处理工序，来下降杂质含量，进步金属收回率及质量，下降处理本钱方向。⑶将焙烧工艺与离子交换法、溶剂萃取法相结合，来下降劳动强度与出产本钱，完结自动化出产。如最近一些焙烧厂对焙烧作业进行了改善，可出产出“高溶性工业氧化钼”(在液中具有高溶解度)，深受钼酸铵出产商的重视与喜爱，显着进步了浸时钼的收回率。 全湿法工艺其浸出本钱及设备问题是限制全湿法工艺开展的首要要素，因而现在全湿法工艺开展的趋势是寻觅更为优秀廉价的氧化剂，削减工艺流程，下降对出产设备的要求及出产本钱，并与溶剂萃取法、离子交换法相结合开展计算机操控的智能化现代出产工艺。

摘要介绍了我国砷矿资源的特色、除砷的必要性及含砷矿石难选的原因，总述了近年来国内外含砷矿石除砷的研讨发展情况，并对各种除砷的药剂和工艺等进行了分析与讨论，提出了发展方向和趋势。砷在国际范围内广泛存在，地壳中砷的丰度约2g/t，因为砷归于亲硫元素，不少硫化矿都伴生有砷。自然界砷矿藏约有150多种，首要为毒砂和砷黄铁矿，大多见于高温文中温热液矿床，并且常常与黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉锑矿、方铅矿、闪锌矿、锡石等硫化矿藏和贵金属金银亲近共生。此外，硫砷铜矿和斜方砷铁矿也较常见。据统计，国际上有15%的铜矿资源砷与铜之比为1：5，有5%的金矿资源砷金比达2000：l。而简直在所有的情况下，砷都是不期望有的杂质。选矿中砷的存在，不只影响了精矿产品的质量。晦气销价与供应，一同也影响了后续的冶金处理进程，并带来了严峻的环境问题。跟着环境立法的日趋完善与严厉，对冶炼精矿产品中所答应的砷含量也日趋下降。我国有关质量标准规则冶炼精矿中As l含砷硫化矿的除砷研讨发展 1.1 含砷铜矿与硫化铜矿的别离铜砷别离是选矿范畴的一大难题，国内外对铜砷别离进行过许多研讨。铜精矿中砷的来历首要有3种途径：①砷以类质同象方式存在于铜矿藏中，选用浮选无法别离，但一般对铜精矿含砷影响不大;⑦含砷铜矿藏如硫砷铜矿、砷黝铜矿等在铜精矿中富集;③含砷矿藏(首要是毒砂)的混入。硫砷铜矿(Cu3AsS4)是最常见的含砷铜矿。因为硫砷铜矿和其伴生的硫化铜矿(铜蓝Cu2S、辉铜矿cuzs、黄铜矿CuFeS2等)表面性质相似，可选性也十分挨近，因而在惯例的浮选流程中，含砷铜矿会不行防止地跟着其它铜矿藏进人精矿中。处理含砷铜矿的存在问题可从两处着手：即在浮选铜矿藏时按捺硫砷铜矿，或是在终究铜精矿中挑选性除掉硫砷铜矿。许多学者研讨了硫砷铜矿的电化学性质及浮选特性。几个学者提出了硫砷铜矿与黄药反响的成果。H.龚为找出硫砷铜矿的最佳浮选电位，研讨了硫砷铜矿在戊基钾黄药(PAX)中的电位和潮湿性。Tajadod和Yen就报导过，在一般混合浮选条件下，用黄药做捕收剂，硫砷铜矿和黄铜矿的表面特性和浮选性质简直相同，惯例的按捺剂如石灰、、硫化物以及都不能有用地完成硫砷铜矿和硫化铜矿的别离。他们曾简略说到经过MAA(镁铵良合物：0.5M六水氯化镁、2.0M氯化铵、1.5M氢氧化铵混合而成)来下降铜精矿中砷的含量。sH Castro和SHonores经过丈量硫砷铜矿的Zeta电位、甄砷铜矿的静电位和哈利蒙特管实验，研讨了硫砷铜矿的表面性质和可浮性，以为硫砷铜矿是一种易于被被黄药浮选的磺酸盐矿藏，其表面存在的硫代盐基团使它在碱性介质中比铜的其它硫化物更能阮抗氧化剂的按捺。有关操控矿浆电位，浮选脱除硫砷铜矿的研讨成果现已宣布。这些成果标明，调理矿浆电位，可将硫砷铜矿与硫化铜矿浮选别脱离。W T Yen和JTajadod就研讨了硫砷铜矿和黄铜矿的两种优先浮选办法，有用地完成了黄铜矿的脱砷作业，其一是黄药用量为20 mg/L，电位一250mV，pH=9.0，按捺黄铜矿而反浮选硫砷铜矿;其二是在相同的pH和黄药浓度下，选用250mg/L的MAA按捺硫砷铜矿浮选黄铜矿。Jaime和Cifuentes也企图经过改动矿隙电位来下降铜精矿中的砷含量，选用这种办法，砷的档次由0.72%降到0.32%。但操控矿浆电位浮选办法在工业上运用的挑选性不高。硫砷铜矿还有一个显着性质是它能反抗强氧化剂的按捺作用。据此，Hunch(1993年)申请了一项用H202和其它氧化剂挑选性地氧化按捺辉铜矿，从辉铜矿铜精矿中挑选性浮选硫砷铜矿的专利。而D.Fomasiero等则以矿藏的挑选性氧化位为根底，提出了挑选性氧化一溶解别离法：在弱酸性介质(pH=5.0)顶用H202挑选氧化，或在碱性介质(pH=11.0)用H202氧化后接着添加EDTA(强络合剂乙二铵四醋酸)挑选性除掉表面氧化物，能够很好地将含砷铜矿和硫化铜矿别离。XPS分析成果标明：用H2O2能很好地别离这些矿藏是因为含砷矿藏遭到的氧化程度比不含砷矿藏要强。此外值得一提的是，细菌浸取技能在除砷方面的运用。细菌浸取铜精矿中硫砷铜矿的原理为：在H20和02存在的条件下，在氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌及氧化铁铁杆菌及复合细菌作用下，硫砷铜矿发作直接浸出反响：Cu3AsS4+6H20+1302→4H3AsS04+4CuS04.北京有色金属研讨总院的温建康等经过对我国某含砷低档次硫化铜矿的浮选精矿的细菌浸出实验研讨，指出经过选育优秀浸矿菌种，可有用地直接提取铜精矿中的硫砷铜矿1.2含砷矿藏(毒砂)与(含金)硫化矿的分选 以毒砂为主的含砷矿藏与(含金)硫化矿的别离是选矿作业者一向研讨也是比较扎手的课题。 1.2.1毒砂的可浮性研讨研讨标明：毒砂在中强碱的水一气介质中易氧化，表面生成相似臭葱石[Fe(AsO4)·2H20]结构的亲水膜，尤其在氧化剂存在时，将会激烈促进这一盐的构成。此亲水膜能阻挠黄药捕收剂的吸附，然后大大下降了毒砂的可浮性，在pH=6-11间呈直线下降，pH=9.5时就根本不行浮，pH>11时则彻底受按捺。 1.2.2毒砂与(含金)硫化矿分选的浮选药剂研讨发展 浮选新药剂首要是研讨高效、低成本、无毒或少毒混合药剂。(1)高挑选性捕收剂。毒砂与(含金)硫化矿浮选别离的捕收剂的研讨着重于高挑选性捕收剂的研讨。所用捕收剂首要有巯基阴离子型、硫代酯类和基酸类捕收剂。众所周知，在黄药保存时构成的三硫代碳酸盐类化合物会下降黄药在硫化矿藏表面上构成金属的才能。烷基三硫代碳酸盐(R—s—CS—SNa)能够从毒砂矿藏表面上排出黄药，下降它的疏水性。美国的一些学者申请了归于烷基或芳基三硫代碳酸盐类浮选药剂的专利。BA钱图里亚以丁基与过量的丙稀氯醇为根底制取了新式IIPOKC药剂，它由丙稀基三硫代碳酸盐(11TFK)和丙氧基化硫化物(OIIC)组成，IIPOKC药剂的组分固着在毒砂的表面上，下降了毒砂的可浮性，阻挠了黄药在毒砂表面上的吸附使其表面亲水。在含金黄铁矿和毒砂的浮选时，在黄药前添加IIPOKC药剂可按捺毒砂和进步黄铁矿的可浮性。孟书青等在研讨高砷多金属硫化矿浮选降砷时，发现乙硫氟和胺醇黄药具有相同的作用，使历年出产的含砷3.00%的铜精矿降砷至0.50%左右，并以为这两种药剂与黄药别离以3：5混合运用比独自运用作用更佳。法国选用钾黄药和巯基并噻唑浮选含金毒砂矿石，金精矿档次得到大幅度进步。唐晓莲等人在研讨黄铜矿和毒砂的分选时，发现甲基硫酯具有显着的挑选性，是铜砷别离的有用捕收剂，而黄药简直没有挑选性。基酸类捕收剂运用于硫化矿的除砷研讨报导多见于国外。前苏联学者运用基酸类捕收剂从黄铁矿——砷黄矿矿石中浮选有色金属硫化矿，发现联合运用挑选性基酸类捕收剂和电解溶液，能够进步别离浮选精矿中有色金属的收回率，并能够把少数的有色金属和贵金属从黄铁矿和砷黄铁矿的主体矿石平分选出来。(2)石灰组合型按捺剂。毒砂与硫化矿藏有不同的临界pH值。石灰是常用的碱性pH调整剂，又可促进矿藏表面溶解或氧化。B.Bali和R.S.Rich-ard以为石灰首要经过阻挠硫化矿藏表面双黄药的构成而到达按捺硫化矿的意图的。但是，单一石灰法在毒砂或硫化矿遭到活化或按捺时，其作用往往欠安。所以，石灰常常与其它药剂混合运用以到达较好的按捺作用。童雄等人将石灰与铵盐(硝酸铵、氯化铵)一同参加矿浆中，发现黄铁矿因受铵盐的维护不受按捺，而毒砂则因石灰的按捺而失掉可浮性。将石灰与钠混用，使毒砂在溶有石灰的矿浆中被钠按捺，而硫化矿则依然坚持浮游状况。关于石灰与硫酸铜联合用药，一般以为：被铜离子活化的毒砂在用石灰调整的矿浆中能坚持浮游才能，黄铁矿则因石灰的作用处于按捺状况;或许在石灰的矿浆中参加硫酸铜，能够使被按捺的毒砂康复可浮性，而黄铁矿依然处于按捺状况。研讨标明：当原矿中含许多次生铜矿藏时，可选用石灰与共用，此刻S-与Cu2+生成难溶沉淀物，然后消除了cu2+的活化作用。贺政等人以为进步矿浆pH值对锌砷别离有利，因为闪锌矿浮选的最佳pH值是9—12，而在这种pH值下毒砂表面易构成FeAsO4和Fe(OH)3，然后有用地阻挠了Cu2+在表面的吸附。北京矿冶研讨总院纪军经过将CaCI：和石灰联合运用，摆脱了Cu2+对砷黄铁矿的活化作用，完成在中性和弱碱性矿浆中砷黄铁矿和多金属硫化矿的别离，在原矿含砷高达5.17%的情况下，铅、锌精矿中的砷含量别离降至0.44%和0.35%。(3)氧化剂型按捺剂。毒砂比较简单氧化，长期拌和或加各种氧化剂可激烈按捺毒砂的可浮性。氧化剂品种许多，常见有、、二氧化锰、漂、过氧二硫酸钾(K2S2O8)、次、重等。用或次作氧化按捺剂按捺预先活化的砷黄铁矿，发现当pH值大于7时，氧化剂对砷黄铁矿的按捺作用得到了加强，强的氧化剂能够按捺预先浮选的砷黄铁矿。在酸性条件下，作氧化剂时，选用十二烷基磺酸钠，从黄铁矿和毒砂的混合精矿中浮选含金毒砂，作用杰出。MJ VBeattie等用或许次作氧化剂按捺剂，用作调整剂，导致砷黄铁矿表面氧化构成铁的氢氧化物薄膜，然后按捺了它的可浮性，完成了对砷黄铁矿的别离。别的，进步矿浆温度可加快氧化进程。许多实验作业标明，操控温度在40-50℃，能够强化对毒砂的按捺。(4)碳酸盐型按捺剂。首要包含碳酸钠和碳酸锌。运用碳酸钠作按捺剂，它对黄铁矿等硫化矿表面的氧化产品有必定的清洗作用(溶解作用)，然后活化黄铁矿等硫化矿，使硫化矿与砷矿藏的可浮性差异增大，大大加强了别离的作用。而对碳酸锌而言起作用的实际上是胶体碳酸锌。明景范等发现：当硫酸锌与碳酸钠以必定比倒混合配制成胶体碳酸锌作按捺剂时，能取得满足的按捺毒砂的作用。朱申红又发现不管碳酸钠和硫酸锌的配比怎么，对含金黄铁矿的浮选没有影响，并且发现碳酸钠和硫酸锌适宜的配比应在硫酸锌含量30.00%以下比较适宜。李广明等联合运用碳酸钠和漂，发现能够强化对毒砂的按捺，恰当操控药剂的参加次序，能够改善或活化黄铁矿的浮选。(5)硫氧化合物类按捺剂。将硫氧化合物类药剂运用于抑砷已有许多报导，在工业上也有所运用。这类药剂首要有钠、硫代硫酸盐、、过氧二硫酸钾以及+等。钠就是黄铁矿和毒砂别离中常用的、价廉的有用无机调整剂，它能够有用地抑砷。研讨标明：运用过氧二硫酸钾氧化剂按捺砷黄铁矿，这种办法比用许多的石灰或许在石灰的碱性介质中处理砷黄铁矿作用要好得多。朱申红等在氧化法别离含金黄铁矿和毒砂的研讨中发现过氧二硫酸钾作按捺剂时，其氧化才能适中，挑选性较强，且别离浮选不受氧化时刻影响，能够较好地完成两种矿藏的别离。罗小华经过对以含毒砂为首要砷矿藏的硫化铜进行细磨以及对粗精矿再磨，完成了钠对毒砂的充沛按捺，进步了除砷作用。(6)有机按捺剂的研讨。有机药剂价廉且对环境友好，用来作按捺剂的研讨日益遭到选矿作业者的注重.例如，糊精、腐植酸钠(铵)、丹宁、聚酰胺、木质素磺酸盐及其混台物在已在硫化矿除砷中有所运用，并且取得了满足的作用，展现了有机按捺剂夸姣的运用远景。一同人们发现，有机按捺剂和无机按捺剂组合运用，作用更显着。刘四清运用烤胶与硫酸钠组合对毒砂进行按捺，取得了满足的金精矿。王湘英在研讨含金黄铁矿和毒砂时，运用有机小分子按捺剂，发现H23与未经cu2+活化的毒砂表面发作化学反响，而与含金黄铁矿则没有反响，她以为H23归于硬碱类药剂，毒砂是比含金黄铁矿稍硬的酸，硬酸对碱具有更强的亲和力，这是H23挑选性按捺毒砂的原因。 1.2.3含砷矿藏(毒砂)与(含金)硫化矿分选的其它研讨发展近年来，在浮选技能和联合工艺方面也有必定的发展。例如，选用电位操控含金砷硫化矿的浮选，用氮气替代空气能够精确操控矿浆电位。金矿藏浮选时，砷矿藏能到较好的按捺。又例如，在碳酸钠介质中，充入空气，能够有用进步砷黄铁矿的可浮性。Matsuoka Lsao等选用通电氧化法脱除铅锌精矿中的砷，发现这种办法相同适用于黄铁矿、黄铜矿等硫化矿与毒砂矿的别离。 A MAbeidu等用含镁化合物作黄铁矿与黄铜矿、毒砂别离的调整剂，发现它能够挑选性地按捺毒砂与黄铜矿，而对黄铁矿没有按捺作用。 2含砷金矿的除砷研讨发展含砷金矿石的处理，根本上能够概括为2种办法：①含砷量低且毒砂中含金较少的矿石，用浮选法脱砷，即浮选别离硫化矿与毒砂(此类含砷金矿的脱砷浮选可拜见1.2章节，在此不再论说);②含砷较高并且毒砂中含金较高的矿石(多为含砷难处理金矿型)，经过浮选得到含砷金精矿，再按相应的工艺脱砷。2.1含砷难处理金矿脱砷研讨发展在黄金提取范畴，因为易选金矿资源的不断削减，含砷难浸金矿已逐步成为提金的首要原料。统计资料显现，含砷难浸金矿的开发与运用，将成为国际黄金产值大幅添加的要害。因而，对含砷难浸金矿中金的收回研讨，各国均说到重要日程。在我国，含砷金矿在黄金矿产资源中占适当份额。自20世纪70年代中期以来，已相继在全国16个省区发现了此类金矿。其间，在湖南、云南、贵州、四川、甘肃、新疆等省区都发现了大中型砷金矿，但适当部分为含砷的微细粒浸染型金矿，如湖南的黄金洞、四川的东北寨、贵州的丹寨、甘肃的坪定和久源、新疆的哈图等金矿。因为此类含砷金矿(和浮选含砷金精矿)中金呈显微或次显微金，嵌布粒度十分细，赋存于毒砂或黄铁矿等硫化矿的晶格中，而机械法很难到达单体解离，毒砂又会发作化学搅扰，全泥化或浮选精矿直接化不只使金的浸出率很低，并且形成精矿含砷很高。针对含砷难处理金矿的工艺矿藏学特性，可从3处着手：①强化或改善化条件;②进行脱砷预处理;③选用非化法，防止搅扰化进程的物质的晦气影响，如硫代硫酸盐、法等。现在，强化或改善化条件的研讨还没有实质性发展，所以各国均致力于脱砷预处理和非化法的研讨。 2.2含砷难处理金矿的脱砷预处理研讨发展(1)焙烧氧化法脱砷。焙烧氧化法是工业中运用较广的脱砷硫法。现在，焙烧法首要有欢腾炉焙烧和回转窑焙烧两种，设备方面从单膛炉发展到多膛炉，由固定床焙烧发展到流动态欢腾焙烧直至闪速焙烧。工艺方面从一段焙烧发展到两段焙烧，从运用空气焙烧到富氧焙烧。许多学者都对焙烧脱砷法进行了许多的研讨：熊大民等在维护性气体条件下对高砷金精矿进行的焙烧新技能实验研讨，脱砷率达97.32%，一同他们选用溶解硫然后收回硫，以高纯氢复原硫化砷制取金属砷。我国湖南黄金洞的含砷精矿选用了两段回转窑焙烧脱砷工艺。该工艺在缺氧的气氛下脱砷，脱砷率达99.16%，在有氧的气氛下脱硫，产出的多孔焙砂化浸出率可达93%。但焙烧法在处理进程中排放了必定量的粉尘和砷尘，跟着环保认识的日益增强，它的运用将会不断遭到限制。眇的研讨中发现过氧二硫酸钾作按捺剂时，其氧化才能适中，挑选性较强，且别离浮选不受氧化时刻影响，能够较好地完成两种矿藏的别离。罗小华经过对以含毒砂为首要砷矿藏的硫化铜进行细磨以及对阻精矿再磨，完成了钠对毒砂的充沛按捺，进步了除砷作用。(6)有机按捺剂的研讨。有机药剂价廉且对环境友好，用来作按捺剂的研讨日益遭到选矿作业者的注重.例如，糊精、腐植酸钠(铵)、丹宁、聚酰胺、木质素磺酸盐及其混台物在已在硫化矿除砷中有所运用，并且取得了满足的作用，展现了有机按捺剂夸姣的运用远景。一同人们发现，有机按捺剂和无机按捺剂组合运用，作用更显着。刘四清运用烤胶与硫酸钠组合对毒砂进行按捺，取得了满足的金精矿。王湘英在研讨含金黄铁矿和毒砂时，运用有机小分子按捺剂，发现H23与未经Cu2+活化的毒砂表面发作化学反响，而与含金黄铁矿则没有反响，她队为I{23归于硬碱类药剂，毒砂是比含金黄铁矿稍硬的酸，硬酸对碱具有更强的亲和力，这是H23挑选性按捺毒砂的原因。1.2.3含砷矿藏(毒砂)与(含金)硫化矿分选的其陀研讨发展近年来，在浮选技能和联合工艺方面也有必定的发展。例如，选用电位操控含金砷硫化矿的浮选，用氮气替代空气能够精确操控矿浆电位。金矿藏浮选时，砷矿藏能到较好的按捺。又例如，在碳酸钠介甑中，充入空气，能够有用进步砷黄铁矿的可浮性。Matsuoka Lsao等选用通电氧化法脱除铅锌精矿中的砷，发现这种办法相同适用于黄铁矿、黄铜矿等硫化矿与毒砂矿的别离。 A MAbeidu等用含镁化合物作黄铁矿与黄铜矿、毒砂别离的调整剂，发现它能够挑选性地按捺毒砂与黄铜矿，而对黄铁矿没有按捺作用。 2 含砷金矿的除砷研讨发展含砷金矿石的处理，根本上能够概括为2种方陆：①含砷量低且毒砂中含金较少的矿石，用浮选法脱砷，即浮选别离硫化矿与毒砂(此类含砷金矿的瞻砷浮选可拜见1.2章节，在此不再论说);②含砷I较高并且毒砂中含金较高的矿石(多为含砷难处理险矿型)，经过浮选得到含砷金精矿，再按相应的工艺脱砷。

本文章刊于Lw2016论坛文集——作者：聂德键，黄和銮，罗铭强，陈文泗，李 辉，陈树钦，张小青(广东兴发铝业有限公司) 摘要：本文对汽车轻量化铝合金材料的研究进展进行了综述，重点介绍了铝合金轮毂、铝合金防撞梁、铝合金车身的研究及应用情况。 从高速、舒适、美观、耐用、轻量化、节能、保护环境、降低综合成本等综合性能方面来看，铝合金无疑是汽车工业现代化和轻量化的优选材料，世界许多国家都在致力于汽车用铝合金的研究。汽车自重每降低100kg，油耗就可以减少0.7L/km。因此，以铝合金代替钢铁材料，较大限度地减轻汽车的自重也就成为当前的研究热点[1]汽车用铝合金主要分为铸造铝合金和变形铝合金，铸造铝合金主要应用于发动机气缸体、气缸盖、轮毂、制动器零件等。形变铝合金在汽车上主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器零件等[2]从靠前辆全铝车身奥迪A8问世，到捷豹的JaguarXJ，再到2012款新路虎极光揽胜发售，全铝车身加工工艺及技术正在不断走向成熟。不过，运用铝合金也面临不少问题，比如，铝合金加工难度比钢材高，成型性还需继续改善；由于铝导热性好，导致铝合金的焊接性能差；另外，成本控制对铝合金的运用非常重要，因此，全铝车身仅限于高端车型中[3]。随着能源和环境危机的不断加剧，各国节能减排法规不断提高规范要求，铝合金作为汽车轻量化新材料将应用在更多的车型上，在工业化生产与设计中，钢铝混合车身的应用将成为主流[4,5]. 1汽车轮毂用铝合金 车轮是车辆承载重要部件，它除了受正压力外，还承受因车辆启动、制动时扭矩的交互作用，以及行驶过程中转弯、冲击等来自各个方向的不规则受力，车轮在高速旋转中，还影响车辆的平稳性、操作性等性能[6]。车轮的质量与汽车的多种性能密切相关，整车的安全性和可靠性很大程度取决于所装车轮的性能和使用寿命。铝合金汽车轮毂与钢制汽车轮毂相比，能够更好地满足良好的耐磨耐老化和良好的气密性，良好的均匀性和质量平衡，较小的滚动阻力和行驶噪声，精美的外观和装饰性，尺寸精度高，质量轻且不平衡度小，耐疲劳性好，折装方便，互换性好等要求。目前轿车轮毂普遍采用铝合金材料，但是，卡车、大巴等重载汽车由于重载汽车载重大、对车轮的综合性能要求高，大部分仍采用钢制车轮。 铝合金车轮的制造工艺主要有：铸造法、锻造法、冲压法、旋压法、半固态模锻法等，其中较为常用的成型方法主要是铸造法和锻造法。低压铸造主要采用Al-Si-Mg系合金，其主要合金元素如表1所示。普通铸造铝合金轮毂能够满足轿车用轮毂的性能要求，但不能满卡车、大巴等重载汽车对轮毂的要求。马春江[7]等将普通铸造铝合金轮毂和挤压铸造铝合金的组织和力学性能进行对比，结果显示挤压铝合金轮毂的力学性能高于铸造铝合金轮毂，且挤压铸造铝合金轮毂的弯曲疲劳性能、径向疲劳性能、耐冲击性能都能满足重载汽车使用要求。锻造法是应用较早的铝合金轮毂成形工艺之一。锻造铝合金轮毂的强度、韧性以及疲劳强度均显著优于铸造铝合金轮毂，并且还具有抗腐蚀性好、尺寸准确、加工量小、性能再现性强等优点[8]。其主要采用Al-Mg合金和Al-Si-Mg合金，5xxx铝合金是车轮锻造中较常用的变形铝合金，主要包括：5052-O、5154-O、5454-O、5083-O、5086-O，5xxx锻造铝合金车轮抗腐蚀性能高，适宜制造在极端环境下工作的车轮。车轮制造中另外一种常用的铝合金是6061-T6，其Mg元素和Si元素形成的Mg2Si强化相可显著提高其力学性能，6061合金铸锭经565℃/4h——6h均匀化处理可使其绝大部分Mg与Si固溶于铝中，这样不仅可降低锻造温度，同时可改善锻造性能。龙伟[9]等采用三维有限元软件Deform-3D模拟6061铝合金轮毂的锻压过程，分析对比轮毂不同位置的应力应变状态以及与力学性能之间的关系，结果显示轮毂中累积应力应变越大的位置，其力学性能相对应力应变小的位置更佳。锻造铝合金具有比铸造铝合金更好的综合性能，但由于其成形工艺复杂、良品率低、制造成本高等原因，当前铝合金车轮制造仍以铸造为主。2汽车防撞梁用铝合金 汽车防撞梁是撞击时吸收和缓和外界冲击力、保护车身及乘员安全功能的安全的重要装置，在保证汽车碰撞安全性及舒适性的前提下，既能有效减轻汽车自重，又能控制成本成为热门课题。通过合金成分优化，热处理工艺以及结构优化可减轻车身质量的同时满足其安全性能的要求，并且铝合金防撞梁有比钢材料防撞梁更加优异的吸能性能[10]。挤压是制造防撞梁的典型方法，也可以用板材通过弯曲折叠等加工而成，型材多用6063、7021、7029、9129等合金挤压。万银辉[11]等采用有限元分析软件LS-DYNA分析6061铝合金防撞梁的碰撞性能，结果显示在相同的碰撞试验条件下铝合金横梁相比钢制防撞梁有更好的吸能性，且能够在较大的速度范围内保持较高的吸能性能。杨鄂川[12]等采用有限元方法分析了汽车防撞梁冲压工艺对性能的影响，并优化其冲压工艺参数，工艺优化后板料成形的回弹及较小厚度均得到有效控制：防撞梁两端严重回弹区域明显减小，板料成形质量得到改善，尤其是侧壁和底面部分的拉延都更加充分，成型质量显著提升。 目前国内铝合金保险杠刚刚起步，般横梁为铝合金吸能盒、底板等零部件多为钢。要提高保险杠横梁的防护能力则须提高其吸收能量的能力，材料吸能量的能力与材料的强度和厚度都呈正比。但在车身结构设计中，不可能通过无限增加钢材厚度达到提高材料吸能量的目的[13]，因此，需要通过合理选材，优化结构设计等方法达到质量轻，便于拆装更换，维修简便；制造工艺要简单，成本低等要求。研究表明经过合理设计的铝合金保险杠横梁不仅比钢制保险杠横梁更轻，而且可以吸收更多的能量。徐中明[14]徐等通过Hyperstudy和LS-DYNA优化防撞梁设计，设计梁吸能效果达到钢制防撞1.9倍铝合金防撞梁，且其减重效果达38.4%。冯源[15]等研究的保险杠由横梁和吸能支架两部分组成，针对低速碰撞下保险杠横梁纵向抗弯性能不足的缺陷，通过优化其截面形状予以解决。汽车保险杠是汽车中重要的安全防护构件，制造商对保险杠的各项机械性能的要求往往比较高，汽车上的铝制保险杠防护构件的机械性能可通过热处理技术将其改善提高。近年来随着铝合金技术的开发，由于，具有很高的吸收冲击能的能力，密度小耐高温，防火性能强，易加工，可进行表面涂装处理等特点的泡沫铝合金作为一种新型的铝合金材料而被用于制造汽车保险杠。固体泡沫铝合金在汽车制造中的应用多为三明治式的三夹板。用这种材料制造的汽车保险杠，能够将两车相撞时产生的大部分碰撞能吸收掉,从而保护了汽车的安全[16]。 3车身用铝合金 在车体结构上，大多数采用无骨架式结构和空间框架式结构。这种结构零部件数量少，不需大型冲压设备，适用于多品种小批量生产，可缩短生产周期降低制造成本。汽车车身由框架、刚性材料、接头和罩壳板组成，用铝合金挤压型材和连接真空压铸接头自动焊接形成，比传统的钢体车身轻40%，机械强度提高40%[17]。铝合金在白车身及覆盖件上的应用能够有效减轻整车重量，从而达到节能减排，优化整车性能的目标。全铝车的车身主要由挤压型材和铝板壳体组成，轿车主要是板材，公共汽车主要用型材。对于车身板铝材除了要满足其性能和耐腐蚀性能要求之外还需具备良好地成型性能、表面平整性强、良好地焊接性能、优良的烘烤强化性。轿车车身板铝合金可用2xxx、5xxx、6xxx及7xxx合金轧制，除5xxx铝合金外其他三种铝合金的强度都在涂装烘烤时进一步提高。汪军[18]等采用不同的工艺对汽车用铝合金进行热处理，并进行了力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明，分级均匀化处理和自然时效后强化烘烤，可以明显提高汽 车用铝合金的力学性能和耐腐蚀性能。与常规均匀化处理相比，分级均匀化处理可使其室温抗拉强度增加14Mpa，自然时效后强化烘烤能提高其力学性能和耐腐蚀性能。代陈绪[19]通过对6系铝合金预时效处理工艺的研究，开发出能同时显著改善6xxx系铝合金车身板冲压成形性和烤漆硬化性的热处理工艺技术。结果显示：在固溶工艺550℃×10min处理后水淬，室温停放10min的铝板，较佳的预时效制度为140℃×12min，铝板经上述工艺制度预时效处理后的σ0.2≤142MPa，再经170℃×30min烤漆后其σ0.2≥225MPa。 4结束语 （1）汽车用材料的更新换代对提升汽车安全性能，节能减排降耗有着重要的意义，在交通工具回归自然的大趋势下，开高性能、轻质、节能、环保的铝合金材料将会得到更多的实际应用。 （2）我国汽车工业的持续高速发展，研制高性能汽车用铝合金对提高汽车工业的国际竞争力具有举足轻重的作用。 （3）铝合金材料是汽车工业现代化的优选材料，相关技术的研究开发也将得到越来越多的重视。 参考文献 [1]王孟君,黄电源,姜海涛.汽车用铝合金的研究进展[J].金属热处理,2006,09:34-38. [2]唐靖林,曾大本.面向汽车轻量化材料加工技术的现状及发展[J].金属加工(热加工),2009,11:11-16. [3]鲁春艳.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径[J].上海汽车,2007,06:28-31. [4]佟琳.汽车轻量化——汽车铝板在白车身和覆盖件减重中的应用[J].世界有色金属,2014,02:54-56. [5]MILLERWS,ZHUANGL.Recentdevelopmentinaluminiumalloysfortheautomotiveindustry[J].MaterialsScienceandEngineeringA,2000,280:37-49. [6]宋春强.铝合金汽车轮毂的市场需求与发展趋势[J].铝加工,2006,05:5-8. [7]马春江,陈玖新,葛素静,等.挤压铸造重载汽车用铝合金车轮的组织及性能[J].特种铸造及有色合金,2014,10:1063-1065. [8]高军,赵国群,整体式锻造铝合金车轮及其发展[J].汽车工艺与材料,2001(5):14-16. [9]龙伟,周迪生,张恒华,邵光杰,等.6061铝合金轮毂的力学性能与锻造工艺的计算机模拟[J].上海金属,2012,03:29-32. [10]万鑫铭,徐小飞,徐中明,等.汽车用铝合金吸能盒结构优化设计[J].汽车工程学报,2013,01:15-21. [11]万银辉,王冠,刘志文,等.6061铝合金汽车保险杠横梁的碰撞性能[J].机械工程材料,2012,07:67-71. [12]杨鄂川,邓国红,欧健,刘雁冰.基于综合平衡法的汽车防撞梁冲压工艺研究[J].热加工工艺,2014,11:114-117. [13]王智文,孙希庆,项生田,芦连,李军.铝合金前保险杠横梁的应用研究[J].汽车工程,2015,03:366-369. [14]徐中明,徐小飞,万鑫铭,等.铝合金保险杠防撞梁结构优化设计[J].机械工程学报,2013,08:136-142. [15]葛如海,王群山.缓冲吸能式保险杠的低速碰撞试验和仿真[J].农业机械学报,2006,37(2):29-32. [16]张屹林,闫汝辉,朱利民.汽车工业中的铝合金[J].山东内燃机,2004,03:26-31. [17]鲁春艳.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径[J].上海汽车,2007,06:28-31. [18]汪军,马军.热处理对汽车用改性铝合金性能的影响分析[J].热加工工艺,2014,20:143-145+148. [19]代陈绪.汽车覆盖件用6xxx系铝合金板材预时效工艺研究[J].铝加工,2014,04:32-37. 来源：Lw2016论坛文集

海泡石是一种富镁的纤维状硅酸盐粘土矿藏,是近代用处较广泛、运用范畴扩展较敏捷的矿产之一。据国内外资料计算:海泡石的用处已到达130 多种,不只在工业、农牧业中广为运用,并且在现代科学技术范畴和国防工业的用处也正在敏捷扩展,并呈现了一些新的特殊用处,如宇航飞翔、人造卫星、月球演化等范畴。 海泡石自身的特殊结构决议了它具有3种特性,即吸附性、流变性和催化性。而所有这些功能均可经过加工处理进行改进。海泡石的吸附才能使其成为极有价值的漂白剂、净化剂、过滤剂、工业剂、废油吸附收回剂以及医药、农药载体;流变性使其成为有价值的增稠剂、悬浮剂、触变剂以及各色各样的化妆品、牙膏、番笕、油漆、涂料等;催化剂性质可用于加氢、氧化、裂解、异构化、聚合等催化反响。1 　用作吸附剂因为海泡石具有很强的吸附才能,所以是一种常用的吸附剂。宋秀芹等研讨了海泡石对几种蔬菜汁的弄清效果。运用海泡石作为弄清剂,不只能够坚持原菜汁的天然风味,并且弄清效果好,所得到的弄清菜汁是一个安稳的热力学体系,不会再呈现污浊沉积这种影响果汁产品感官质量的现象。海泡石含量越高,弄清速度越快。 如用0. 1 %的海泡石弄清需求3h ，用0.3 %的海泡石溶液弄清只需求1.5h ，并且相同量的海泡石对黄瓜汁、莴笋汁、西葫芦汁、卷心菜汁的弄清速度是附近的(表3) 。这说明海泡石对各种蔬菜汁的弄清效果机理可能是相同的。即经过海泡石的吸附活性中心，降低了菜汁中胶体颗粒的电位，一起海泡石表面的极性基团与菜汁中悬浮颗粒之间的桥联效果，使单个的悬浮颗粒构成一种全体的絮凝体，然后到达弄清的意图。 表1 海泡石对不同菜汁的弄清效果2 　用作催化材料天然粘土矿藏作为催化材料有很长的前史,并且开发新的粘土催化材料一向为人们所重视。因为海泡石具有作催化剂载体的杰出条件，因而工业上常用它作为活性组分Zn，Cu，Mo，W，Fe，Ca 和Ni 的载体，用于脱金属、沥青以及加氢脱硫或加氢裂化等进程，并且也可经过海泡石的改性使之适用于各类催化反响。近年来国内外有不少学者以海泡石为材料，研讨了其在加氢、氧化、裂解、异构、聚合等催化反响中的效果。曹声春等研讨了以海泡石为载体，运用于加氢、氧化等反响。他将Ni-海泡石用于加氢反响，发现它的催化活性、安稳性和抗硫性等都优于现代工业用的Ni-Al2O3催化剂，活性温度由本来的130～180℃拓展到95～230℃，液空速由1.2 h-1进步到15h-1，耐热性显着改进，抗毒性增强了3倍，运用寿命由1.5 年延伸至4.4 年，转化率高达100 % ，收率99. 9 %以上，具有很好的运用远景。对此他以为，因为MgO 和Al2O3生成镁铝尖晶石，MgO 和SiO2 构成辉石，Ni 与MgO 构成固溶体，Ni 与Al2O3 生成铝镍尖晶石，所以其强度和安稳性大大进步，又因为Ni-海泡石中含有镁离子，更易与硫构成硫酸镁和硫化镁，然后减少了镍的中毒，也就延伸了催化剂的运用寿命。江奇等用Ni，Ru，Fe，Co负载在海泡石上，发现在该催化剂上CO2 加氢反响的活性和挑选性都比以SiO2 和Al2O3为载体的催化剂要高。这首要是因为海泡石是一种含有Mg，Ca 的Al2O3 及SiO2的混合体，而存在于Al2O3 及SiO2 载体中的Mg，Ca 等能改动载体上金属的存在状况及涣散度，然后改进催化剂的功能。这是海泡石功能优于Al2O3 及SiO2 的重要原因。 3 　用于牙膏、化妆品方面海泡石具有增稠性和触变性，且吸附才能强。因而，很适用于化妆品，并能恰当进步粘度和悬浮性、保稠性、保湿性、润滑性等,连同上述的吸附功能，便能增强化妆品、护肤品的附着力，以及不裂、不脱、灭菌功能，在牙膏中能够替代部分磨耗物，吸附细菌。 4 　用于塑料、溶胶、聚酯、油漆、油脂增稠剂等海泡石具有流变性和高粘度的悬浮性，改进它的亲水面可在非极性溶剂中构成安稳的悬浮液。因而，海泡石适用于做塑料溶胶中的增稠剂，发生的效果可与其它触变剂如有机膨润土和热解SiO2 比较。用表面活性剂改进海泡石的亲水面,使其与聚酯相适应,作为增稠剂和触变剂用在液态聚酯树脂中,可避免颜料沉积和运用后期聚酯树脂均质差。在油漆中参加一定量的海泡石,可使其在贮存期间避免颜料沉积。因为其粘度特性,易于运用刷子、滚筒、空气式真空喷涂设备,它还能以颜料的体积、浓度而发生遮盖力,因而具有杰出的光泽、去污和抗冲突、抗曲折性,以及抗活动性、滑润性和热安稳性,并且霉菌不易成长,粘性也不会因硬水和温度的影响而改动。此外,活化改性海泡石,也可作为具有有机载体油漆的增稠剂和触变剂。海泡石用于矿藏油脂中，能充沛涣散在油脂中以进步油脂的粘度，经表面活性剂处理后，在w= 1.5 %青酮和矿藏酮与w = 50 %聚丁烯的混合物中，也能涣散构成高粘度的油脂。 5 　替代石棉,广泛运用于保温、隔热、绝缘、隔音工业及磨擦材料工业中用海泡石构成的涂敷性保温材料，因其具有导热性低,保温功能好,热丢失低,强度高的特性,且无毒、无污染、耐油、耐碱、耐腐蚀,还能防火、防燃、附着力强、不易裂缝等功能。此外,海泡石保温材料还具有用量少、涂料薄,对管道可直接涂敷,不必捆扎的特色,因而施工便利,且降低成本,节省能耗。现在,全国许多保温、密封材料厂都重视了海泡石的特殊保温节能方面的运用。 在冲突材料中参加海泡石胶体替代石棉作增强基料,可使其具有耐性好,抗拉和抗弯度大,冲击强度高,抗高温阑珊性好,磨损小,特别是高温磨损小。此外,密度比石棉冲突片小,刹车无噪音,无致癌物,无污染,且能降低成本,进步质量。 6 　用于洗刷及漂洗剂、脱色剂、助滤剂、抗胶凝剂等用海泡石替代高达30 %的脂肪酸制成番笕,可进步番笕的洗刷率,与蒙脱土和高岭土比,不只进步清洗的质量和去尘垢的才能,并且能够进步终究的白度和吸附细菌,使纺织物上或洗刷水中的细菌到达极低的程度。此外,用海泡石作基料配制成的浆料,除有上述长处外,并还能节省大批粮食及大幅度降低成本。 海泡石具有巨大的表面积和多微孔结构,以及存在着吸赞同化学吸附效果。因而,它具有优秀的脱色特性,继而在白腊、油脂、矿藏油和植物油脱色进程中,常被用作脱色剂、中和剂、除臭剂和脱水剂。又因为其表面上可发生吸赞同半吸附效果,因而在进步其表面积份额时能滞流各种流体,作抗胶凝剂和自流剂,可操控混合物的湿度或掩盖液化制品的表面。海泡石的吸附性以及颗粒的特殊状况,发生多孔的不规则网层结构,使其具有过滤才能,所以,作助滤剂是非常适用的。在葡萄糖的发生进程中,连同它的脱色性,又可作为弄清剂。 7 　用于卷烟过滤咀、饲料添加剂、粘结剂和载体烟草的烟雾是由很多的微液滴组成的,它以悬浮气态存在。活性炭材料滤咀,能不加挑选的吸附烟的气态物。若用海泡石和活性炭作卷烟滤咀,就能有挑选的吸附卷烟中的整个气态物,即优先吸附有害气态物,对卷烟草味的弱极性气体吸附得很少,然后使卷烟的香味更浓。现在海泡石用于卷烟滤咀,已经过湖北省建材总公司判定,质量已到达国内同类产品的先进水平。海泡石还以其共同的吸附性、自在活动、抗胶凝性、化学慵懒和无毒性,使其能以各种粒状方式用于动物饲料。 (1) 成长促进剂:海泡石作为动物饲料,可进步饲料的利用率,也能够避免引起的中毒和缓慢疾病,操控中毒或特殊发生的腹泻,以及其吸附功能灭肠胃内的细菌等。 (2) 添加剂载体:海泡石用作微粒合作饲料的载体,可使添加剂均质化,坚持安稳性,肠吸附不受影响,且自流性和抗凝性又便于产品的包装、运送和贮藏。另据有关专家实验,海泡石矿藏饲料添加剂还有巨大的除毒效果,特别是对动物服用过量的微量元素,不脱毒的棉子饼和霉变玉米中毒等有显着解毒、防毒效果。 8 　用于医药、农药载体因为海泡石有大的活化性表面,在其表面上可保存活性物质,因而,它可作为氧化降解效果的药物赋形剂。相同,它的有利吸附特性,也可作腹泻医治中吸附肠胃毒素、细菌和粘液的吸附剂。此外,它的成胶性使其涂于肠和胃壁上而维护肠胃粘膜,一起也能操控pH值,继而又是医治胃酸过多的抗酸药品在高度活性的化学虫剂中,运用海泡石作载体,它的化学慵懒使其具有安稳性,大的表面积可吸附低熔点的液体或固态霉素,而不失掉其自在活动的特色,且在水中简单释放出活性化学剂。此外,海泡石自身也具有虫效果,此效应是因为对昆虫外表面的磨蚀,以及对昆虫类脂化物和水的吸附效果,导致昆虫的敏捷逝世。综上所述,海泡石是一种具有相似绿坡缕石结构的板条状富镁的粘土矿藏,它的八面体方位大部分被镁所填充。因为海泡石具有巨大的比表面和共同的孔结构,海泡石的用处非常广泛,尤其是在吸赞同催化方面。用改性海泡石作为吸附剂和催化剂载体具有巨大的运用潜力。在环保范畴中,因为其比表面仅次于活性炭,而其报价却非常低价,因而海泡石作为环境维护中的吸附剂和催化剂载体具有宽广的运用远景。 在这方面,国内外学者对海泡石的研讨尚属发展阶段。别的,稀土元素在海泡石上的运用研讨较缺少,尤其是国内尚属空白。并且虽然一些学者对海泡石的改性及其催化性质作了一些研讨,可是改性海泡石的表面性质、结构与催化功能的联系尚不清楚,海泡石的效果机理不行深化和清晰。在以海泡石为载体的催化剂中,海泡石载体、活性组分和助剂之间的联系尚不清晰。因而,对海泡石进行深化和体系的研讨就显得非常必要。

1 锡矿藏晶体结构与表面性质 锡石的化学式是SnO2，晶体结构为四方晶系，对称性为L44L25PC，具金红石型结构，氧离子近似呈六方最严密堆积，锡离子坐落由六个氧离子组成的八面体空地中，并构成SnO6八面体配位。SnO6八面体沿c轴方向呈直柱状摆放，每个SnO6八面体与相邻的两个SnO6八面体有两条棱共用。锡石晶胞尺度的变异与晶格内杂质类质同象的替换有关。锡石晶体决裂后，表面排布着O2–离子和Sn4+离子。从磨矿开端，锡石颗粒即与水效果在颗粒表面生成水合物。锡石表面零电点因为其晶格中含有各种杂质，这些杂质原子与锡石原子半径挨近，常以类质同象方式替代锡石晶格中的锡原子使得其零点电的pH值在必定规模内改变。 2 锡矿藏的溶解特性 纯洁的锡石简直不发作化学反应且溶解度很低，在溶液中构成的离子浓度能够忽略不计。跟着温度和时刻的改变，锡石在水介质中存在羟基化的进程，在温度为25℃时，pH为2–11规模内二氧化锡的溶解不依赖于pH，可是构成能够溶解的中性分子，依据不同pH下锡石溶液组分的散布核算，在溶液pH>1.2的情况下Sn(OH)4处于主导地位。氢氧化锡(IV)配体与pH的联系出现必定规律性。当水溶液中H+浓度高时，锡石表面为正电荷，水溶液中OH–浓度高时，锡石表面为负电荷。在酸性条件下，溶液中锡石首要以Sn4+，Sn(OH)3+，Sn(OH)22+，Sn(OH)3+等状况存在。在碱性条件下，首要以Sn(OH)5–，Sn(OH)62–方式存在。 3 锡石浮选系统中金属离子的效果 甲羟肟酸是锡石的杰出捕收剂，在适合的浓度、温度、pH和拌和力效果下，收回率可达80%左右，它对方解石捕收才能较差，收回率仅有20%，而对石英则没有捕收效果。在甲羟肟酸浮选系统中，Cu2+、Fe3+、Ca2+、Pb2+四种金属离子中，Pb2+是专一能活化锡石的金属离子，可将锡石收回率进步5%，其他三种离子均对锡石表现出必定程度的按捺效果，按捺强度依次为Cu2+，Fe3+，Ca2+;Pb2+还能有用活化方解石，活化后的收回率可由本来的20%进步到80%，其他三种金属离子对方解石效果不大;石英则与四种离子效果后浮选行为无显着改变。红外光谱分析标明，甲羟肟酸与锡石之间发作了化学吸附。Pb2+，Fe3+和Cu2+添加后改变了锡石与药剂间的效果进程，致其收回率相应发作改变。吸附量测定发现，Pb2+可使药剂吸附量添加，而其他三种离子则下降了吸附量。实践矿石实验标明，磁铁矿和金属硫化矿能按捺锡石浮选，故适合的除铁率和脱硫率是确保锡石收回的关键要素之一，在原矿含锡0.36%的条件下，可得锡精矿档次30.18%，收回率62.44%的闭路实验成果。 4 锡石载体浮选进程机理 锡石载体浮选中，颗粒间彼此絮凝的物理化学根底是载体锡石和微细粒锡石表面被甲羟肟酸选择性疏水，再经过高速拌和效果，彼此挨近、磕碰、粘附构成粗粒与微细粒的聚会体，然后进步微细粒锡石与气泡粘附的可能性。疏水锡石比亲水锡石更易发作聚团;有粗粒锡石存在的情况下比无粗粒存在时的聚会效果更显着，而且仅有当锡石粒径必守时才能够粘附微细颗粒锡石。当有疏水化的某粒径颗粒存在时载体效应最显着。锡石颗粒间的静电效果仅与颗粒自身的荷电有关，而微细粒间锡石的疏水效果力又远远大于颗粒间的范德华力。因而能够判别微粒锡石絮凝的首要效果力是颗粒间的疏水力，即在载体浮选中疏水效果力会起到决定性的效果。 5 颗粒气泡彼此效果对锡石浮选的影响 影响细粒锡石浮选收回率的要素，首要有颗粒巨细、气泡巨细、气泡量、pH值、拌和强度等。锡石与气泡之间存在一个最佳的匹配规模，药剂系统不同，匹配规模不同。研讨成果标明，水杨羟肟酸和磷酸三丁酯系统中，–10μm、–20+10μm、–38+20μm三个粒级的锡石颗粒别离与45–59μm、59μm、69μm左右气泡尺度相匹配。MOS系统中，–10μm、–20+10μm、–38+20μm、–74+38μm四种粒级所匹配的气泡巨细别离为69μm、69μm、45–59μm、69μm。捕收剂和电解质浓度的进步均能使颗粒和气泡间发作聚团，然后使颗粒–气泡的表观粒度增大。38μm、50μm、74μm、150μm、250μm、420μm、1000μm阴极孔径切开的气泡均匀尺度别离为：20.2μm、29.5μm、44.6μm、59.2μm、68.7μm、78.5μm、88.8μm。气泡量、尺度、速度及气泡间桥连效果受电流、电解时刻、电解质浓度的影响较大。当pH约为4.5，MOS用量为100mg/L时，锡石矿藏浮选效果较好。 6细粒锡石浮选系统中的磕碰粘附机理 锡石–气泡间发作粘附的概率首要取决于锡石–气泡间的磕碰功率，一旦细粒锡石与气泡间发作磕碰，二者间在力的效果下发作粘附的几率很大。锡石–气泡间触摸并粘附前后的自由能改变△G负值越大，锡石越易与气泡发作粘附。经过高速拍摄仪盯梢锡石–气泡间磕碰–粘附–脱附进程，成果标明不同条件下锡石–气泡间的磕碰–粘附–脱附形式和发作的概率有很大不同。尺度不同的气泡间的聚团因其上升速度和所带着锡石颗粒量的不同，磕碰之后粘附的概率不同，尺度较大的气泡表面带着锡石颗粒量较多，负载较大，上升速度减小，与小气泡带着的锡石颗粒间发作粘附的概率较低。巨细和上升速度根本相同的气泡–锡石聚团较易发作粘附而构成更大的聚团，并终究到达上浮的意图。 使用磕碰、粘赞同捕集模型进行磕碰、粘附、别离和捕集几率的核算，成果发现磕碰几率跟着颗粒尺度的减小以及气泡尺度(<150μm)的增大而明显下降。有用的磕碰有利于粘附几率的添加，然后有利于进步浮选收回率。

中南大学王晖等经过辉钼矿浮选系统中矿藏与水、捕收剂与水、矿藏与气泡、矿藏与捕收剂之间等一系列界面相互效果自由能的核算，对各界面之间的范德华力、疏水引力、水化斥力等界面热力学行为进行了研讨。研讨结果标明：各矿藏表面与水之间均存在范德华引力和疏水引力，其间辉钼矿与水之间的疏水引力低于脉石矿藏与水之间的疏水引力;捕收剂与水分子之间的疏水引力是导致捕收剂在水溶液中涣散的首要效果力;辉钼矿与气泡之间的强疏水引力是辉钼矿具有天然可浮性的根本原因;水介质中辉钼矿与捕收剂之间的范德华力为引力，但范德华力不是辉钼矿与捕收剂之间的首要效果力，起捕收效果的首要因素是由Lewisacid-base(AB)相互效果形成的疏水引力。 曾锦明为了更好的了解辉铜矿、辉钼矿及与药剂效果原理，经过量子化学理论下的第一性原理，使用Materials Studio5.5软件对辉铜矿与辉钼矿的电子结构进行了研讨。研讨结果标明，辉铜矿与辉钼矿的电子结构性质(能带结构、态密度、Mulliken布居值、电荷密度等)的差异直接影响其与药剂的效果。从矿藏与药剂的前哨轨迹能量、矿藏的表面能、矿藏与药剂的吸附能等分析了矿藏与药剂的效果强弱，结果标明，与辉铜矿效果最强，而与辉钼矿效果最弱，阐明铜钼别离顶用作为抑制剂具有很好的可行性。 张丽荣对辉钼矿进行了电位调控浮选别离研讨，调查了电位对辉钼矿浮选的影响，对辉钼矿进行了系统的电位调控浮选实验，而且对辉钼矿电位调控浮选的机理进行了研讨。经过Na2S和MoS2在水系中的E-pH图可知，物质表面的产品在不同的pH值下，产品类型受电位的操控。Na2S和MoS2的E-pH图标明，pH值11左右，电位在0.22-0.3V之间时，浮选溶液中二者的活性组分均为S0。用MoS2矿藏电极进行系统的电化学测验、分析和研讨。循环伏安研讨结果标明，在有无捕收剂系统中，在不同的pH值和扫描电位下，表面氧化产品各不相同。在电位0.2V时，MoS2的活性组分为H2MoO42-和S0。S0为各分选过程中的首要活性组分，元素硫的存在使矿藏疏水，是MoS2完成电位调控浮选的首要因素。 Laskowsid.J.S为了进步细粒级难选辉钼矿的可浮性，选用选择性絮凝剂使细粒辉钼矿聚会成大粒辉钼矿，然后进步了辉钼矿的可浮性与回收率，并进步了钼精矿过滤功能，减少了钼精矿的水分，节省了烘干能耗与费用。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所应用等离子体研究室王奇课题组在甲醇氧化反应方面取得进展，相关内容发表在《应用表面科学》(AppliedSurface Science)上。 直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)的工作原理是在氧化还原反应过程中，阳极的甲醇在催化剂的作用下失去电子，通过外电路到阴极，同时氢离子(酸性电解液)通过电解质膜从阳极转移到阴极，然后阴极的氧气被催化还原得到电子从而形成电流回路，提供电能。其中催化剂对阳极的甲醇氧化反应至关重要，近年来相关研究越来越深入，主要从提高贵金属催化剂的利用率、修饰载体和制备合金催化剂以提高抗中毒能力等方面入手。铂(Pt)作为性能优异的贵金属催化剂一直受到研究者们的关注，其中负载铂纳米颗粒的载体往往对最终的催化性能有较大的影响。氧化石墨烯常常被用于贵金属的载体，然而直接用氧化石墨烯做载体，电化学性能测试并不能达到理想效果。 研究人员将氧化石墨烯(GO)与碳纳米管(CNTs)自组装后形成一种三维结构，然后负载铂，并通过氢等离子放电可以得到具有较大比表面积的铂基三维石墨烯-碳纳米管催化剂(Pt/GNTs)，具有优异的甲醇氧化催化性能。该技术路线综合GO与CNTs各自的优点通过自组装的方式形成三维复合结构，增大了比表面积，更有利于铂纳米颗粒的分布(图1)。随后，科研人员在实验中制备了一系列不同GO与CNTs质量比(GO:CNTs=0:1, 1:6, 1:4, 1:2, 1:1, 2:1, 4:1, 6:1和1:0)的催化剂，结果发现GO:CNTs=1:2时对甲醇的催化性能最好，电流密度高达691.1mA/mg，这个数值较商用铂碳催化剂性能提升了87.7%，并优于大部分已报道的其他催化剂，经过3600s的CA测试之后仍然保持较高的电流密度(图2)。该结果与载体的结构性能有很大关系，详细分析见原文。该研究对制备高效的甲醇氧化反应催化剂有重要意义，对三维石墨烯载体的制备也提供了一种崭新的思路。 该研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金、中科院青促会人才专项、合肥研究院院长基金的支持。

摘要：重金属复合污染是普遍存在的环境污染现象，并日趋严重。本文总述国内外重金属复合污染研讨最新开展，评论影响复合污染生态效应的要素（生物要素；金属要素；环境要素），并从化学、生理学、细胞学等视点动身讨论了复合污染机理，指出了复合污染研讨中存在的若干的问题和开展方向。 关键词：重金属；复合污染；要素；机理 在自然界中，污染或许是以某一元素或某一化学物为主，但在大都状况下，亦随同有其他污染物的存在，即复合污染，复合污染中元素或化学物之间对生物效应的归纳影响是一个非常扎手的问题[1][2]。重金属污染往往也为二种或多种重金属元素的复合污染[3]，它具有普遍性、复杂性等特色[4]。据国家环保总局计算，现在我国重金属污染面积近2000万hm2，约占犁地总面积的1/5[5]。重金属之间的相互效果影响生物对某种金属的累积进程或不同层次上的生物毒性，其首要可分为拮抗效果和协同效果（表1）：拮抗效果是指一种金属元素阻止或按捺另一种金属元素的吸收、生理效应的现象；协同效果是指一种金属元素促进另一种或多种金属元素的吸收，两种或多种金属元素的联合效应超越各自效应之和的现象。当然有些重金属并不存在两者之间相互效果，一般所谓加合效果。因而，只要了解重金属的实践复合效应，才干从根本上找到处理环境问题的对策。有关重金属复合污染研讨已有不少的报导[6][7]，但往往局限于重金属浓度改动等表面效应研讨，对其机理的讨论还不行。跟着研讨办法和分析技能的不断完善，重金属相互效果机理研讨也取得打破。本文就重金属复合污染研讨开展状况作一简述。   1重金属相互效果的类型 表1 重金属的相互效果相互效果类型重金属组合目标或介质拮抗效果Zn/Cd玉米[7]Zn/Cd酸性沙土[8]Cu/As蚯蚓[9]协同效果Zn/Cd大豆[10]Fe/Zn小麦[11]Zn/Cd草甸褐土[12] 拮抗效果：从某种程度上能够将位点竞赛视作重金属之间发作拮抗效果的直接原因，这些位点包含细胞及代谢体系的活性部位和存在介质（如土壤和沉积物）中的吸附点，如金属硫蛋白（Mts）[13]、特定安排器官上的结合位点[14]，植物螯合素（PCs）[15]、细胞壁的结合点[16]、植物根系的吸附位点[17]、土壤吸附点[18]等等。协同效果：两种或多种金属元素的联合效应超越各自效应之和，这使得协同效果对环境安全有更严重要挟，Piotrowska等报导，镉和锌一同施入土壤，这比独自施锌对水稻发作的毒害更为严重[19]。研讨重金属相互效果含义在于依据研讨成果点评重金属潜在的毒性和改善重金属污染生物修正技能等方面具有重要含义。   2复合污染的影响要素 2.1生物要素 物种、安排部位、营养状况以及生物年纪等均影响重金属复合污染的归纳生理生态效应。在锌浓度为50µmol/L的营养液中参加镉，按捺锌在矿山生态型东南景天(Sedum alfredii)根系堆集，而提高了叶片的锌含量[20]。不同生态型东南景天(Sedum alfredii)对铅锌复合处理的反响也不一样，锌处理能按捺矿山生态型东南景天(Sedum alfredii)对铅的吸收，却促进了铅在非矿山生态型中的堆集[21]。McKenna等的研讨标明，在低锌条件下，莴笋(Lactuc)新叶Cd浓度随锌处理浓度添加而添加，老叶中的Cd浓度呈相反的改动趋势[22]。当水稻成长状况杰出时，施镉按捺水稻对锌吸收，在水稻缺锌的条件下，镉能促进水稻对Zn的吸收[23]。 2.2金属要素 金属要素包含金属品种、处理办法、浓度、浓度比值等。在斑马鱼日子的水体中，当As3+与Cd2+，以及As3+与Zn2+共存时的联合毒性均为拮抗效果，而Cd2+与Zn2+的联合毒性首要体现为毒性剧增的协同效果。但As3+，Cd2+，Zn2+三种离子一起参加的联合毒性为拮抗效果[24]。周启星等发现在土壤添加Cd对水稻锌堆集量的影响随土壤中的锌浓度凹凸而改动，在低锌时体现为拮抗效果，而在高锌时体现为协同效果[25]。 重金属的电子结构与性质影响其在环境与生物体内的搬迁，然后影响生物毒性效应，Cd2+和Zn2+离子半径、原子核外层的电子结构类似，因而它们对核酸代谢有类似的影响办法，但后者是植物成长必需元素，故二者在剂量效应上有所不同；Pb2+、Hg2+同Cd2+、Zn2+比较离子特征、螯合功用有较大的差异，因而它们对核酸代谢的影响较Cd2+、Zn2+差异也大[26]。 Virk等以鱼体中蛋白质含量凹凸为毒性目标，对一起参加Ni和Cd和先加Ni再加Cd两个处理进行比较，发现前者毒性更强[27]；Stratton研讨发现Hg，Cd和Ni对蓝绿藻的复合污染效应取决于金属元素参加次序、金属离子浓度、检测目标的挑选等三个要素[28]。 2.3环境要素 环境要素首要包含温度、湿度、光照、pH、土壤条件（如pH、CEC、Eh、有机质含量等）。许多环境参数如pH、温度、营养物质浓度、螯合剂及生物的生理条件都会影响重金属对浮游生物的毒性[29]。Jiang等发现海州香薷(Elsholtzia splendens)安排中Cu含量和土壤中可提取态Zn、Fe、Mn含量、土壤pH、有机质含量、可提取态Cu含量明显相关[30]。Smilde等研讨标明：在壤土中施镉，促进玉米、萝卜、小麦等植物对锌的吸收，而在沙土中，镉处理按捺这些植物对锌的吸收[7]。   3复合污染的效果机理 3.1竞赛结合位点 有些重金属元素的化学性质附近，它们效果于生物体的办法和途径类似，因而在生态介质（土壤、水体）、代谢体系及细胞表面结合位点上的相互竞赛必然会影响金属对生物体的效果效果。吸附位点竞赛的终究成果导致一种金属元素在结合位点代替另一种已吸附的金属元素，而这种竞赛的程度在很大程度上取决于重金属元素的价态、浓度比和介质的特性等。 在土壤介质中，金属离子竞赛性吸附的相互效果终究会导致金属离子在固、液两相中的重新分配，这种重新分配改动了金属离子的生物有效性，其间生物有效性与生物毒性亲近相关。在草甸棕壤中，施Pb促进了水稻对Cd的吸收，由于Pb竞赛代替了Cd在土壤中的吸附点，然后提高了土壤中Cd的有效性[31]。 在结合位点上的竞赛还会发作在生物体对污染物的吸收、转运、积蓄和消除进程中，也会发作在酶通道和受体蛋白上[32][33]。Sharma等以为高浓度混合的重金属在生物体积蓄进程中发作很强的拮抗效果，生物体内的各种位点竞赛常发作在各种表面，尤其是细胞膜和胞外结构（如粘液、细胞衣）上的结合位点[34]。 3.2激活络合蛋白 经过诱导络合蛋白组成，影响重金属在生物体内的分散、累积及生物毒性。Posthuma等将金属结合蛋白被特定金属激活后体现出的效果视作金属间的复合效果，短少这些金属会添加其它某些金属的毒性[35]。Zn可诱导具有解毒功用的金属硫蛋白（MTs）的组成，Cd竞赛代替Zn在金属硫蛋白中的结合位点，因而，成长介质中添加Zn元素能够减轻Cd对植物发作的毒害[36]。在高等植物中别离到最多的是一种重金属结合肽，是植物络合素，即PC， Zn、Cu等多种重金属离子可诱导其组成，然后下降其它重金属的生物毒性[37]。 3.3搅扰正常生理进程 复合污染经过搅扰生物体的正常生理活动和改动有关生理生化进程而发作相互效果。秦天才等发现，在含Cd的培养液中参加Pb，这构成植物根系中游离基酸的堆集添加，然后影响植物细胞的渗透压，一起根系中可溶性蛋白质含量比独自参加Pb时下降快得多（一方面临已有的蛋白质的分化加速，另一方面新蛋白的组成受阻），然后体现更大的损坏效果。污染物间的相互效果还会影响生物体对特定化合的搬运、转化、代谢等生理进程[38]。Kargin等以为Zn能够按捺Cd在鱼体中积蓄，其机理在于Zn能够削减Cd在鱼鳃中的堆集，这首要经过加速将已摄入的Cd向其它器官搬运来完成[14]。 3.4改动细胞结构与功用 复合污染可影响那些坚持生物体或有关内含物与外界环境隔脱离的生物学屏障的结构和功用，然后改动其透性及自动转运、被迫转运才能。许桂莲等研讨发现Ca能坚持细胞膜表面严密和完好或许在细胞膜表面构成一种胶状膜，然后削减了植物对Cd2+等有毒离子的吸收[11]。锌的生物毒性改动了非矿山生态型东南景天(Sedum alfredii)的根细胞原生质膜中可溶性部的渗透性，然后构成细胞的受损，膜体变脆，使铅离子更简单进入根细胞，即锌促进铅在非矿山生态型(Sedum alfredii)景天根系中的堆集[29]。 3.5螯合（或络合）效果及沉积效果 螯合（或络合）效果可改动污染物的形状散布和其生物有效性，然后直接影响其毒性。Sharma等发现植物根部排泄螯合剂的生成使得Cu/Cd、Zn/Cd等复合污染体现为协同或拮抗效果[34]。复合污染物间构成沉积会下降污染物的溶解性和生物可使用性，任安之等研讨发现，Cr2O72-与Pb2+易构成沉积，因而Cr和Pb在影响青菜种子成长时体现出拮抗效果[39]。 3.6搅扰生物大分子的结构与功用 有毒重金属经过按捺生物大分子的组成与代谢，搅扰基因的仿制和表达，对DNA构成损害或使之开裂并影响其修正与DNA生成化学加合物等途径对生物体发作毒性也是复合污染的重要机理[40] [41]。 在过渡族元素与锌指蛋白交互效果方面的研讨现已取得了许多的开展，Cd2+和Ni2+都能代替蛋白的功用域中的Zn2+，然后影响基因表达[42] [43]。相同，非过渡族元素Pb2+能经过代替锌指蛋白（如：SP1）中的Zn2+而改动基因表达[44][45]。Pence等在研讨中发现，锌处理促进遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)的锌载体基因的表达，促进植物对锌的吸收，一起促进植物对其它重金属的吸收[46]。 4研讨展望 虽然近年来国内外学者在重金属复合污染研讨领域内做了不少的作业，在研讨规模与深度方面均有所拓展，但总的看来，研讨仍处于初步阶段，许多方面作业有待开展与完善： ① 进一步拓展研讨目标与数量。现在复合污染首要停留在研讨两种重金属的之间交互效果，对三种以上重金属的研讨办法没有老练，也很少有关重金属与无机、有机复合污染研讨报导，因而，添加复合污染研讨目标的数量和品种对复合污染研讨的开展具有重要的含义。 ② 深化复合污染机理的研讨。有许多复合污染研讨的成果带有主观臆断性，总的来说定论并不共同，应使用分子生物学的各种技能手段、人工模拟办法和其它先进分析技能，进一步提醒复合污染物的致毒途径及其机理。 ③加强复合污染研讨成果的推广应用。复合污染比单一效应更挨近实践状况，充分使用复合效应来改善重金属污染管理办法、临界目标与犁地土壤环境质量点评等。 ④加大对复合污染表征与生物效应的相关性研讨力度。现在对土壤复合污染的表征研讨已有较大的打破，但怎么与生物效应相关联尚缺少研讨，只要将复合污染的表征与生物效应亲近联系起来，才或许将复合污染所发作的环境危险的定性或半定量点评推进到定量点评阶段。 总归，跟着环境污染的复杂化，许多污染问题发作愈来愈依赖于复合污染的解说，复合污染研讨必将有更大的开展。.

电化学储能技术是解决电动汽车与可再生能源并网发电的关键。以有机溶剂为电解液的锂离子电池在能量密度上具有优势，但存在安全隐患和锂资源有限的问题。与之相比，水系非锂离子（如钠离子、钾离子、锌离子、镁离子等）电池具有高安全和低成本等优点，在储能领域中具有重要应用前景。自2013年以来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室前瞻布局了非锂离子电池的新概念电池研究，在水系离子新概念电池基础研究上取得了系列进展 (Scientific Reports 2013, 3, 1946; ChemSusChem 2014, 7, 2295;Advanced Energy Materials 2015, 5, 1400930; Scientific Reports 2015, 5, 18263; Nature Communications 2016, 7, 11982)。但水系离子电池的循环寿命比较有限，一般小于1000次，难以满足规模储能的需要。2015年美国斯坦福大学教授戴宏杰在Nature (2015, 520, 324) 报道了一种新型铝离子电池，因其耐用、低可燃性及成本等特点，而引起学界和工业界的广泛关注。 受该工作启发，宁波材料所动力锂电池工程实验室开展了以石墨烯为电极的铝离子电池研究，近期研究工作以Large-sized few-layer graphene enables an ultrafast and long-life aluminum-ion battery 为题在线发表于《先进能源材料》（Advanced Energy Materials，DOI: 10.1002/aenm.201700034）。在该工作中，科研人员采用量产的多层石墨烯（由宁波墨西科技有限公司生产提供）为柔性正极、金属铝为负极、离子液体为电解液，构建出具有超长循环寿命和超高倍率性能的2 V铝离子电池。研究发现二维片状石墨类负极材料的厚度（层数）和横向尺寸均对AlCl4-离子的嵌入行为有重要影响。相对于层数达千层的鳞片石墨，多层石墨烯的层数极少（10层以下），可以显著降低AlCl4-离子嵌入和扩散的活化能，使得该电池具有超高的倍率性能，因此可在1分钟内完成充放电。另一方面，由更大尺寸的多层石墨烯制作的电极，由于具有更好的柔韧性和石墨化度，对AlCl4-离子的重复嵌入和脱出具有更强的耐受能力，从而让电池表现超长的循环寿命，充放电循环10000次后容量几乎无衰减。此外，该研究工作通过一系列的精细表征还进一步揭示了AlCl4-离子在多层石墨烯、石墨等二维石墨类正极材料的插层化学机制，即插层离子诱导的四阶和五阶结构变化机制。该研究工作不仅对铝离子电池中石墨类正极材料的选择具有重要指导意义，还对于发展实用化石墨烯基新型长寿命储能电池具有较大的学术价值。 上述研究工作得到了中科院重点部署项目(KGZD-EW-T08-2)、中科院青促会项目(2017341)、国家自然科学基金(51404233)和浙江省自然科学基金(LY15B030004)的资助。 该研究工作靠前作者张乐园目前正在美国德克萨斯大学奥斯汀分校攻读博士学位。

介绍了纳米铝的运用及其制备办法。纳米铝首要运用于火箭推动剂、火添加剂和太阳能电池板的铝背　　场。制备纳米铝的办法首要有蒸腾冷凝法、线爆破法、机械化学法、脉冲激光剥蚀法、电弧放电法和溶液化学法等。尽管纳　　米铝在运用方面具有很重要的价值，但是现在的制备办法本钱贵重、产值小，限制着纳米铝运用方面的开展。因而，开展新　　型的低本钱、产值大的纳米铝制备办法具有极其重要的含义。　　导言　　纳米铝作为一种新式材料，首要运用领域有三　　个方面，包含火箭推动剂、火、太阳能电池铝背　　场。这三个方面关于国家的军事和经济开展具有　　十分重要的含义。纳米铝的大规模制备和运用研　　究联系到我国国防建设的开展和高科技产品的开　　发。本文总述了纳米铝的详细运用方面及其首要　　的制备办法。从国内和国外的研讨工作来看，纳米　　铝的制备研讨论文十分少，所用的办法首要局限于　　法和电弧放电法，化学法首要有两种，包含机械化　　学法和溶液化学法。　　1纳米铝的运用　　1．1纳米铝在火箭推动剂中的运用方面研讨状况　　及发展　　铝的含量金属元素在地壳中占有了第二的位　　置，仅次于铁的含量。在日常日子中，各种铝制品　　现已被人们很多运用。更值得注意的是，由于铝的　　密度高，耗氧量低，有高的焚烧焓，使得在固体推动　　剂中可以有较高的铝粉含量，对进步比冲的效果相　　当显着。再加上原材料丰厚，本钱较低，因而作为　　能量材料的添加剂被广泛运用在火箭推动剂中。　　与普通铝粉比较，纳米铝粉具有焚烧更快、放热量　　更大的特色，若在固体燃料推动剂中添加1％质量　　比的超微铝或镍颗粒，燃料的焚烧热可添加1倍　　¨]。国外有研讨报导，在HTPB复合推动剂中，加　　入20％Alex(ARGONIDE公司产品纳米铝粉)，与　　相同含量普通铝粉比较较，焚烧速率可以进步　　70％[引。　　1．2纳米铝在火中运用方面研讨状况及发展　　在中参加高热值的金属粉末是进步　　作功才能的途径之一。含铝作为一类高密度、　　高爆热、高威力，已被广泛运用在水中武器和　　对空武器弹药中J。纳米铝与其他的金属氧化物　　纳米材料自拼装后焚烧速度可到达1500—2300　　m／s，冲击波较大可以到达3马赫。这种纳米尺度　　的“智能”可望将靶向药物输送到癌细胞，同　　时不损害健康细胞J。这种由纳米铝粉与金属氧　　化物合作成功的高能，由于其表面积要比惯例　　铝热剂粉末大得多，因而它可以供给适当于现有火　　药推动剂十倍高的焚烧速度。　　1．3纳米铝在太阳能电池中的运用方面研讨状况　　及发展　　跟着现在太阳电池的材料以及制造水平的不　　断进步，太阳能电池的少子寿数也不断的添加，即　　少子的涣散长度不断增加，当少量载流子的涣散长　　度与硅片的厚度适当或超越硅片厚度时，背表面的　　复合速度对太阳电池特性的影响就很显着。从现　　在的商业太阳电池来看，为了下降太阳电池的成　　本，进步功率，出产供应商也在不断地减小硅片的厚　　度，以下降原材料的报价。因而，为了进步电池的　　功率，有必要考虑下降电池背表面的复合速度，进步　　长波光谱呼应。所以铝背场的好坏将直接影响到　　太阳能电池的输出特性’7J。颗粒小，铝浆与硅片　　触摸较好，颗粒大，有的区域与硅表面问存在着较　　大的空地，存在空泛，铝浆与硅片触摸较差，这就使　　得有些区域没有构成铝背场。所以铝浆的颗粒大　　小关于铝背场的构成和质量都有着很重要的联系。　　铝颗粒越小，熔点越低，越易于在必定温度下和硅　　基材料构成硅铝复合层，越有利于铝背场的构成并　　改进太阳能电池的输出特性。因而，制备纳米级的　　要的含义。　　2纳米铝制备办法方面研讨状况及发展　　2．1蒸腾冷凝法　　蒸腾冷凝法是物理办法制备纳米微粒的一　　种典型办法。在真空下充人纯洁的惰性气体(Ar，　　He等)，高频感应加热使质料铝锭蒸腾，发生铝蒸　　气，惰性气体的活动驱动蒸气向下移动，并挨近冷　　却设备。在蒸腾进程中，铝蒸气原子与惰性气体原　　子磕碰失掉能量而敏捷冷却，这种有用的冷却进程　　在铝蒸气中构成很高的局域过饱和而均匀成核，在　　挨近冷却设备的进程中，铝蒸气首要构成原子团　　簇，然后构成单个纳米微粒，纳米微粒随气流经分　　级进入搜集区内而取得纳米粉末。这种办法耗能　　大、本钱高、粒径难以操控、产品安稳性差。　　2．2线爆破法　　线爆破法¨是别的一种物理法，首要将爆破　　室抽至较高的真空，然后向爆破室充人必定压力的　　高纯氩气。调理高压至34kV，向储能器充电3O　　kV，使整个体系处于安稳状况。经过送丝设备将直　　径为0．3mm的铝丝送入爆破室，操控A1线爆破频　　率为3O次／min。经过等离子体放电使铝丝在瞬间　　爆破，构成高涣散的纳米铝粉，然后将纳米铝粉收　　集后在氮气的维护下进行原位包装。这种办法制　　备纳米铝粉的粒径一般在100nm以上，很难做到　　粒径更小，一起这种办法的出产值很小，难以满意　　日益扩展的商场需求。因而，寻求一种新式的办法　　制备纳米铝粉将会为太阳能电池商场、军工国防事　　业供给新的技能支撑。　　2．3机械化学法”　　机械化学法选用和金属锂作为反响原　　料，边研磨边反响制备纳米铝。所运用的设备是惰　　性气体手套箱和球磨机。研磨反响后所得产品经　　过有机溶剂硝基甲溶液洗刷，可以除掉　　大部分副产品氯化锂。所得纳米铝的均匀粒径为　　55nm。由于所生成的纳米铝十分生动，假如运用　　与球磨制备纳米铝，则副产品氯化钠　　很难除掉。下式为机械化学法制备纳米铝的反响　　式：　　A1C13+3Li—Al+3LiC1(1)　　AIC13+3Na_Al+3NaC1(2)　　这种机械化学法制备纳米铝长处是办法简洁，　　操作简略。缺陷是尽管经过长期研磨，也难以保　　证一切的质料都可以参加反响，由于固相研磨法毕　　竟触摸面较小，无法与均相反响比较。因而，假如　　可以寻觅一种均相反响制备纳米铝的办法将会更　　有利于产品的纯度、粒度均匀性和规模化出产。　　2．4脉冲激光剥蚀法¨　　脉冲激光剥蚀法也是物理法的一种，所选用的　　介质是乙醇、或许乙二醇。从把铝材浸人液体　　中，要阅历三个过程来制备纳米铝颗粒。一切这些　　过程都是在很短时刻内完结的，通常是大约几个毫　　秒。首要是激光脉冲加热靶材到沸点，这样就发生　　了含有等离子体靶材蒸气原子。接着等离子体绝　　热膨胀，较后跟着气体冷却，纳米铝子构成。在冷　　却过程，首要是成核，接着经过彼此粘附或许新材　　料堆积在上面导致纳米粒子成长。这种组成办法　　的影响要素首要有激光波长、激光能量、脉冲宽度、　　液体介质类型和剥蚀时刻等。这种制备纳米铝的　　办法本钱十分贵重，不适合大规模出产。　　2．5电弧放电法　　3定论　　纳米铝粉的制备研讨多年来首要选用物理　　法¨，是由于纳米铝粉十分生动，不但在空气中很　　简单被氧化乃至焚烧爆破，并且在溶液中也简单氧　　化变成氧化铝，因而，化学办法很难操控较终的产　　物纳米铝粉不被氧化。如安在原有制备纳米铝方　　法的基础上可以更好地操控纳米铝的尺度，进步纯　　度，下降本钱将是未来急需解决的一些问题。

石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。 下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。 一、专利分布 目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。 从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。 总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布 从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。 从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布 从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。 中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。 四、最新研究成果 在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。 在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。 在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。

现在，嵌锂碳材料因为具有杰出的循环稳定性、抱负的充放电渠道和较高的性价比，常被作为锂离子电池负极材料。但因为碳电极的电位与金属锂的电位很挨近，当电池过充时，在碳电极表面易分出锂枝晶而发作短路;当温度过高时，易引起热失控，且锂离子在进行重复脱嵌的进程中，会使碳材料结构遭到损坏，致使容量衰减。因而，寻觅能在碳负极电位稍正的电位下嵌入锂，且具有高比容量、安全可靠的新式负极材料，成为极有含义的课题。钛氧基类化合物也是现在研讨得比较多的一类负极材料，包含TiO2、LiTi2O4、Li4Ti5O12、Li2Ti3O7以及它们的掺杂改性材料。其间运用尖晶石型Li4Ti5O12作为负极材料，近年来成为国内外研讨的热门。 改性 尖晶石型钛酸锂尽管具有许多优秀的功能，但也存在缺陷，如:电子电导率低，大电流放电易发生较大的极化等，约束了其商业运用。因而，对Li4Ti5O12进行改性成为现在的研讨要点。研讨者选用纳米化、引进导电碳、金属元素掺杂、阴离子掺杂以及复合改性等办法，对Li4Ti5O12进行改性，进步导电性和倍率功能，坚持高可逆容量和杰出的循环稳定性。 纳米化 Li等以TiO2和LiOH为质料，经过低温水热反响制得纳米管(线、棒、带)状钛酸，并以此为前驱体参加LiOH，进行锂离子交流反响制备了形状可控、电化学功能优秀的纳米管、线状Li4Ti5O12。测验标明，与选用传统高温固相法制备的钛酸锂材料比较，水热组成法制备的材料，电荷转移阻抗及动力学数据都得到了改进。 Chen等经过水热反响法，运用CTAB作为模板，以水溶性的钛的复合物[NH4+]4、[H+]2、[Ti4(C2H2O3)4(C2H3O3)2(O2)4O2]6-作为钛的前驱体，制备了层状介孔网状结构Li4Ti5O12。 Jin等经过固相组成法，选用比表面为250m2g-1的锐钛矿TiO2作为前驱体，制备了尖晶石型Li4Ti5O12纳米颗粒，粒径散布为50~100nm。XRD和TEM测验了Ti02到Li4Ti5O12的相及描摹的改动，电化学功能测验研讨了纳米化Li4Ti5O12的倍率功能和循环稳定性。 引进导电碳 引进导电碳能够进行碳包覆和碳掺杂。碳包覆是一种将含碳增加物进行热分化，从而在颗粒表面涣散或包覆导电碳，以充任导电桥的改性办法;碳掺杂行将碳粉以必定的份额与质料进行均匀混合后再进行高温焙烧。在制备Li4Ti5O12的进程中增加碳，可使反响前驱体更为严密、均匀的混合，进步材料的导电性，下降电阻、极化，进步电池的能量密度。 Cheng等选用热蒸腾分化，在Li4Ti5O12表面包覆了均衡的石墨化碳，在其研讨进程中，C首要起进步电导率的效果。Hun等选用固相组成法，运用纳米孔状球形TiO2, Li2CO3和沥青作为质料，制备了高振实密度的C- Li4Ti5O12颗粒，并研讨了碳包覆用量对材料的物理化学功能和电化学功能的影响。 Jian等人选用溶胶-凝胶法以TiOCl2、NH3、Li2CO3和导电碳黑为质料组成了球形Li4Ti5O12/C复合材料，并对材料进行了TG/DSC、SEM、XRD、BET比表面积分析、激光粒度分析、振实密度测验和电化学测验。 金属元素掺杂 对Li4Ti5O12进行金属掺杂的首要意图是进步材料的导电性，下降电阻和极化。 金属离子掺杂 (1) Li 位掺杂 Chen等用Mg2+一部分替代制备了Li4-xMgxTi5O12尖晶石型材料。XRD图谱显现Mg2+进入了四面体8a和八面体16c方位。 (2) Ti位掺杂 Yi 等选用固相组成法制备了Mo6+掺杂的Li4Ti5-xMoxO12(0≤x≤0.2)材料，进行了XRD、RS、SEM、CV、EIS和充放电测验。结果标明，Li4Ti5-xMoxO12归于纯相结构，可是当x≥0.1时，能够观察到几个杂质峰的存在。Mo掺杂没有改动材料的电化学反响进程和Li4Ti5O12的尖晶石结构。 金属单质掺杂 Li等选用了一种简易、绿色的办法，使钛的乙醇酸盐在LiOH溶液中转化，组成了介孔Au/Li4Ti5O12球形材料。与Ti02前驱体比较，钛的乙醇酸盐具有以下优势:(1)反响快且易于制备，(2)直接与LiOH进行反响，而不会引进Ti02杂质。在组成的进程中，仅存在和EG混合溶剂的化学糟蹋，而这些溶剂可经过蒸馏，收回利用到下次的组成进程中。 金属氧化物掺杂 Yan等经过把不同量的纳米一SnO2装载在Li4Ti5O12上，得到了电化学功能优异的复合材料Li4Ti5O12-SnO2。 阴离子掺杂 Qi等经过固相反响法组成了Br掺杂的尖晶石型Li4Ti5O12-xBrx(0≤x≤3)材料，研讨了Li4Ti5O12-xBrx(x=0,0.05,0.2,0.3)材料的结构和电化学特性。 复合改性 纳米化和碳包覆掺杂 Zhu等报导了一种简易的制备进程，经过碳包覆进程和喷雾干燥办法，制备了碳包覆Li4Ti5O12纳米孔状微球(CN-Li4Ti5O12-NMS)。经过碳包覆纳米级的开始颗粒得到微米巨细的二次球形材料。纳米级的开始颗粒和纳米厚度的碳包覆层连同内部纳米孔状结构，较好地进步了材料的比容量。 结语 综上所述，本文论述了纳米化、引进导电碳、金属元素掺杂、阴离子掺杂以及复合改性等办法对钛酸锂材料进行改性的研讨近况。对材料进行纳米化时，较小的粒径既有利于电子传输，进步材料的电子传输才能，还有利于缩短锂离子的分散途径，进步锂离子的分散才能;引进导电碳进行掺杂和包覆时，在电极上形成了有用的导电网，进步了材料的电子电导率，改进了循环和倍率功能;对钛酸锂进行金属元素掺杂时，适量的掺杂，能够下降电荷搬迁阻抗，进步材料的电功能，但是掺杂量过多，会下降样品的比容量;在对材料进行纳米化和碳包覆掺杂复合改性时，结合了纳米化和导电碳的长处，不只进步了锂离子的分散才能，并且还在电极上形成了有用的导电网，进步了电子电导率;在复合离子掺杂时，Al3+进步了材料的可逆容量和循环稳定性，而F-却下降了可逆容量和循环稳定性。