发布时间：
谁说它能储氢？碳纳米管在常温下储氢质量分数不超过1%。NSF、DOE和GM在2006年就已经下结论说它们在储氢方面毫无作用。多看点国外文献吧，SCIENCE和NATURE上面有好几篇经典的错误，可以用做反面典型。
C60的用途 在C60被发现的短短的十多年中,富勒烯已经广泛地影响到物理,化学,材料学,电子学,生物学,医药学等各个领域,极大地丰富和提高了科学理论,同时也显示出具有巨大的潜在应用前景. 据报道,对C60分子进行掺杂,使C60分子在其笼内或笼外俘获其它原子或集团,形成类C60的衍生物.例如C60F60,就是对C60分子充分氟化,给C60球面加上氟原子,把C60球壳中的所有电子"锁住",使它们不与其它分子结合,因此C60F60表现出不容易粘在其它物质上的特性,其润滑性比C60要好,可作超级耐高温的润滑剂,被视为"分子滚珠".再如,把K,Cs,Tl等金属原子掺进C60分子的笼内,就能使其具有超导性能.用这种材料制成的电机,只要很少电量就能使转子不停地转动.再有,C60H60这些相对分子质量很大的碳氢化合物热值极高,可作火箭的燃料,等等。
碳60 碳60是灰黑色的固体.除金刚石、石墨外,近年来,科学家们又发现了一些以新的单质形态存在的碳,其中比较重要的是1985年发现的是一种由60个碳原子构成的分子,形似足球.目前,人们对C60的研究已经取得了很大的进展,将C60应用于超导体、材料科学等领域的探索正在不断地深入.我国在这方面的研究也取得了重大的成果,如北京大学和中国科学院物理所合作,已成功地研制出了金属掺杂C60的超导体.可以说,C60的发现,对于碳化学甚至整个化学领域的研究具有非常重要的意义. 碳六十的发现和结构特点 1996年10月7日,瑞典皇家科学院决定把1996年诺贝尔化学奖授予Robert FCurl,Jr(美国)、Harold WKroto(英国)和Richard ESmalley(美国),以表彰他们发现C60. 1995年9月初,在美国得克萨斯州Rice大学的Smalley实验室里,Kroto等为了模拟N型红巨星附近大气中的碳原子簇的形成过程,进行了石墨的激光气化实验.他们从所得的质谱图中发现存在一系列由偶数个碳原子所形成的分子,其中有一个比其它峰强度大20~25倍的峰,此峰的质量数对应于由60个碳原子所形成的分子. C60分子是以什么样的结构而能稳定呢?层状的石墨和四面体结构的金刚石是碳的两种稳定存在形式,当60个碳原子以它们中的任何一种形式排列时,都会存在许多悬键,就会非常活泼,就不会显示出如此稳定的质谱信号.这就说明C60分子具有与石墨和金刚石完全不同的结构.由于受到建筑学家Buckminster Fuller用五边形和六边形构成的拱形圆顶建筑的启发,Kroto等认为C60是由60个碳原子组成的球形32面体,即由12个五边形和20个六边形组成,只有这样C60分子才不存在悬键. 在C60分子中,每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子相连,剩余的未参加杂化的一个p轨道在C60球壳的外围和内腔形成球面大∏键,从而具有芳香性.为了纪念Fuller,他们提出用Buckminsterfullerene来命名C60,后来又将包括C60在内的所有含偶数个碳所形成的分子通称为Fuller,中译名为富勒烯. 碳六十的制备 用纯石墨作电极,在氦气氛中放电,电弧中产生的烟炱沉积在水冷反应器的内壁上,这种烟炱中存在着C60、C70等碳原子簇的混合物. 用萃取法从烟炱中分离提纯富勒烯,将烟炱放入索氏(Soxhlet)提取器中,用甲苯或苯提取,提取液中的主要成分是C60和C70,以及少量C84和C78.再用液相色谱分离法对提取液进行分离,就能得到纯净的C60溶液.C60溶液是紫红色的,蒸发掉溶剂就能得到深红色的C60微晶. 碳六十的用途 从C60被发现的短短的十多年以来,富勒烯已经广泛地影响到物理学、化学、材料学、电子学、生物学、医药学各个领域,极大地丰富和提高了科学理论,同时也显示出有巨大的潜在应用前景. 据报道,对C60分子进行掺杂,使C60分子在其笼内或笼外俘获其它原子或集团,形成类C60的衍生物.例如C60F60,就是对C60分子充分氟化,给C60球面加上氟原子,把C60球壳中的所有电子“锁住”,使它们不与其它分子结合,因此C60F60表现出不容易粘在其它物质上,其润滑性比C60要好,可做超级耐高温的润滑剂,被视为“分子滚珠”.再如,把K、Cs、Tl等金属原子掺进C60分子的笼内,就能使其具有超导性能.用这种材料制成的电机,只要很少电量就能使转子不停地转动.再有C60H60这些相对分子质量很大地碳氢化合物热值极高,可做火箭的燃料.等等.
生物是具有动能的生命体，也是一个物体的集合，而个体生物指的是生物体，与非生物相对。如果我们写一篇生物 毕业 论文要怎样来拟定题目呢?下面我给大家带来2021生物毕业论文题目有哪些，希望能帮助到大家!
生物教学论文题目
1、本地珍稀濒危植物生存现状及保护对策
2、中学生物实验的教学策略
3、如何上好一节生物课
4、中学生生物实验能力的培养
5、激活生物课堂的教学策略
6、中学生物课堂教学中存在的问题及对策
7、中学生物教学中的创新 教育
8、本地生物入侵的现状及其防控对策
9、论生物多样性与生态系统稳定性的关系
10、室内环境对人体健康的影响
11、糖尿病研究进展研究及策略
12、心血管病研究进展研究及策略
13、 儿童 糖尿病的现状调查研究
14、结合当地遗传病例调查谈谈对遗传病的认识及如何优生
15、“3+X”理科综合高考试题分析
16、中学生物教学中的差生转化教育
17、中学生物学实验教学与学生创新能力的培养
18、在当前中学学科分配体制下谈谈如何转变学生学习生物学的观念
19、中学生物教学中学生科学素养的提高
20、直观教学在中学生物学教学中的应用
21、中学生物学实验教学的准备策略
22、编制中学生物测验试题的原则与 方法
23、浅析生态意识的产生及其培养途径
24、生物入侵的危害及防治对策
25、城镇化建设对生态环境的影响
26、生态旅游的可持续发展-以当地旅游区为例
27、城市的生态环境问题与可持续发展
28、农村的生态环境问题及其保护对策-以当地农村为例
29、全球气候变化与低碳生活
30、大学与高中生物学教育的内容与方法衔接的初步研究
31、国内、国外高中生物教材的比较研究
32、中学生物实验教学模式探索
33、河北版初中生物实验教材动态分析研究 “
34、幼师生物学教材改进思路与建议
35、中学生物学探究性学习的课堂评价体系研究及实践
36、中学生物双语教材设计编写原则探索与研究
37、信息技术应用于初中生物课研究性学习的教学模式构想
38、生物学课堂教学中学生创新能力培养的研究与实践
39、中学生物学教学中的课程创生研究初探
40、信息技术与中学生物学教学的整合
41、中学生物学情境教学研究
42、游戏活动在高中生物学教学中的实践与思考
43、合作学习在高中生物教学中的实践性研究
44、尝试教学法在高中生物教学中的应用与研究
45、生物科学探究模式的研究与实践
46、生物课堂教学引导学生探究性学习的实践与探索
47、白城市中学生物师资队伍结构现状的调查及优化对策
48、结合高中生物教学开展环境教育的研究
49、让人文回归初中生物教育
50、课程结构的变革与高中生物新课程结构的研究
微生物毕业论文题目
1、脲解型微生物诱导碳酸钙沉积研究
2、马铃薯连作对根际土壤微生物生理类群的影响
3、“食品微生物学”实验教学体系的改革与实践
4、病原微生物对人体健康的危害及检测
5、贺兰山东麓荒漠微生物结皮发育过程研究
6、原代鸡胚成纤维细胞中的污染微生物分析
7、油脂降解微生物的筛选及代谢能力影响因素研究
8、深海微生物硝化作用驱动的化能自养固碳过程与机制研究进展
9、地膜降解物对土壤微生物群落结构和多样性的影响
10、微生物酶技术在食品加工与检测中的应用
11、草莓不同生育时期根区微生物多样性及动态变化
12、台湾林檎叶片浸提液对致腐微生物的抑制效果
13、细胞、微生物及其相关培养技术
14、食品微生物学实验模块化教学体系的构建
15、有机无机缓释复合肥对土壤微生物量碳、氮和群落结构的影响
16、东北传统豆酱发酵过程中微生物的多样性
17、不同 教学方法 在微生物学教学中的比较研究
18、环境微生物实验教学体系改革和管理
19、食品微生物学课堂教学改革与实践
20、应用型大学微生物学课程教学改革
21、关于有机磷农药的微生物降解技术研究探讨
22、外源汞添加对土壤微生物区系的影响
23、论研讨式教学在《食品微生物学》课程教学中的应用
24、采煤塌陷复垦区先锋植物根际微生物数量的变化
25、微生物实验室培养基的质量控制
26、食品微生物学双语教学模式的探索与实践
27、土壤微生物总活性研究方法进展
28、浅水湖泊沉积物中水生植物残体降解过程及微生物群落变化
29、应用型本科院校微生物实验模块化教学的探索与实践
30、外源生物炭对黑土土壤微生物功能多样性的影响
31、浅谈土壤微生物对环境胁迫的响应机制
32、秸秆还田深度对土壤微生物碳氮的影响
33、水质微生物学检验实验模块的教学探索与实践
34、高师院校微生物学课程探究式教学实践与思考
35、5种江西特色盆景植物根际微生物群落特征比较研究
36、生物工程专业《微生物学》双语教学探索
37、浅谈林学专业《微生物学》课程的重要性和教学改革
38、兽医微生物学教学实习的改革与实践
39、利用微生物学原理处理城市生活垃圾
40、高级微生物学课程教学改革探索
41、案例教学在微生物学中的应用
42、淡水湖泊微生物硝化反硝化过程与影响因素研究
43、微生物法修复水污染技术研究进展
44、玉米栽培模式对暗棕壤微生物学特性及养分状况的影响
45、浅谈案例教学在微生物学教学中的应用
46、环境工程微生物学实验教学改革
47、微生物在多孔介质中的迁移机制及影响因素
48、地方性高校《动物微生物学》教学体系的优化
49、微生物技术修复水污染的发展
50、浑河底泥微生物群落的季节性变化特征
生物制药毕业论文题目
1、生物制药产业化影响因素及作用机理研究
2、现代生物技术管理的企业策略与集群发展研究
3、现代生物技术的知识产权保护及企业的相关策略研究
4、武汉华龙生物制药的营销策略研究
5、我国生物制药产业竞争力研究
6、生物制药产业创新联盟知识协同研究
7、亮菌口服液液体深层发酵工艺的研究
8、基于生命周期的生物制药企业之融资策略研究
9、B医药企业的营销策略研究
10、财务风险预警模型效果比较研究
11、基于财务视角的生物制药上市公司成长性评价研究
12、生物制药上市公司杠杆效应的实证研究
13、九阳生物人力资源战略研究
14、以生物制药为例的高新技术企业税收优惠效应的实证分析
15、我国海洋生物制药技术产业化政策研究
16、生物制药企业财务风险预警问题研究
17、中国制药产业价值链特征研究
18、医药制造业技术创新投入对产出绩效影响的实证研究
19、基于项目管理理论的高职技能型人才培养创新工程应用研究
20、我国生物制药业上市公司会计政策选择研究
21、WS生物制药公司员工培训管理研究
22、科兴公司绩效管理体系研究与设计
23、我国生物制药企业研发投入与绩效的实证分析
24、企业混合所有制模式选择与绩效研究
25、AMP生物制药公司竞争战略研究
26、基于因子分析法的生物制药企业业绩评价研究
27、DBZY公司财务能力测评及提升对策研究
28、汽车行业上市公司的盈利能力分析
29、生物制药企业专利权评估方法研究
30、专利制度对我国生物制药产业发展的影响
31、生物制药企业价值评估中的收益法探究
32、CDZZ药业有限公司知识产权管理策略研究
33、基于开放式创新的云南生物制药产业产学研合作机制与模式研究
34、基于开放式创新的云南生物制药产业吸收能力的影响因素研究
35、引入非财务指标的生物制药企业估值研究
36、私募股权融资在科技初创企业的应用
37、艺普生物制药教育公司发展战略研究
38、海王生物工程有限公司财务成长性分析
39、基于EVA的安科生物企业价值评估研究
40、基于自由现金流的上海莱士企业价值评估研究
2021生物毕业论文题目相关 文章 ：
★ 优秀论文题目大全2021
★ 2021毕业论文题目怎么定
★ 生物制药毕业论文开题报告范文
★ 大学生论文题目大全2021
★ 大学生论文题目参考2021
★ 优秀论文题目2021
★ 生物类学术论文(2)
★ 生物技术论文范文
★ 毕业论文题目来源
★ 毕业论文题目怎么选
其实我觉得这种事情也算是一种巧合吧，因为很多的科学家他们在研究一些东西的时候，都是在不期而遇当中发现的。
科学家们发现了一种新型碳酸钙。碳酸钙是自然界中发现最广泛的矿物质之一。它存在于白垩、石灰石和大理石等岩石中，是动物骨骼或贝壳的主要成分。碳酸钙是许多工业过程中的重要原料，在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。
一个多世纪以来，人们只知道CaCO3的三种结晶相——方解石、文石和球状文石，以及两种结晶相——一水碳酸钙(CaCO3·1H2O)和六水碳酸钙(CaCO3·6H2O)。除其晶体形式外，CaCO3还以各种结构和含水量不同的非晶态存在，称为非晶态碳酸钙。
武汉理工大学新材料与复合材料技术国家重点实验室副研究员邹超勇在研究镁离子在非晶态碳酸钙结晶过程中的作用时，1月25日发表在《科学》杂志上的一篇报道称，他偶然发现了一种新的水溶性碳酸钙结晶相——半水溶性碳酸钙(CaCO3·1⁄2H2O)。为碳酸钙家族迎来了第三个“家族成员”水合晶体阶段。
人们意外地发现了一种新的碳酸钙结晶相。近年来，在许多生物体内发现了热力学不稳定的无定形碳酸钙(ACC)。已有研究表明，ACC在碳酸钙生物矿物的形成中起着重要作用。例如，在海洋软体动物的外壳和珊瑚礁的形成中发现了ACC。
因此，ACC作为离子溶液晶体成核和生长机制领域的重要模型被广泛研究。然而，ACC的形成机制、稳定性及其在结晶转化中的前驱体作用尚不清楚。”邹超勇发表于《中国科学》杂志。然而，邹超勇等人在研究镁离子对ACC形成和结晶转化过程的影响时，偶然发现了一种新的碳酸钙结晶相——半水碳酸钙。
半水碳酸钙由直径约200nm、长度约5μm的针状晶体组成。其红外、拉曼和高分辨率x射线粉末衍射图与目前已知的所有碳酸钙相都不同。最显著的特征是CO3基团对称振动模式对应的拉曼峰为1102cm-1，明显高于其他碳酸钙相。
通过系统研究半水碳酸钙的形成和转化过程，研究人员发现半水碳酸钙的形成是在特定镁离子浓度条件下，由含有约1个水分子的ACC脱水结晶转化而成的。
研究人员使用自动电位滴定仪实时监测溶液中的化学变化，观察离子浓度和pH值，捕捉反应的中间状态。他们发现半水碳酸钙的形成条件具有一定的特殊性。在室温下，ACC作为反应的前驱体，溶液中镁离子与钙离子的摩尔比应达到4-6,pH值为11左右。
邹教授说，在这种条件下，会形成半水溶液碳酸钙。“有趣的是，反应条件下的Mg2+/Ca2+摩尔比与当前海水中的Mg2+/Ca2+摩尔比相似(在海水中约为)。这表明，自然界中可能存在半水碳酸钙。”
而半水碳酸钙处于亚稳态，其稳定存在取决于外界环境条件。在水溶液中，半水碳酸钙会重新吸收水分，转化为含有1个水分子的一水碳酸钙晶体;在潮湿环境下，半水碳酸钙可在两三天内转化;在干燥环境下，半水碳酸钙可稳定存在半年以上。
因此，本研究不仅拓宽了我们对碳酸钙家族的认识，而且揭示了不稳定无定形前体在新材料形成中的重要作用，对生物矿化、地质和工业生产具有重要意义。
郑水林
（中国矿业大学（北京） 化学与环境工程学院，北京 100083）
摘要 本文综述了中国重质碳酸钙的生产、应用现状；重点总结了重质碳酸钙粉碎、分级和表面改性技术现状和进展；并对其市场、技术发展趋势进行了展望。
关键词 重质碳酸钙；生产；应用；加工技术。
作者简介：郑水林，男，（1956—），中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院教授，博士生导师；长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究。E-mail：。
中国重质碳酸钙的规模化生产始于20世纪80年代初期，最初的生产厂家大多集中于浙江的富阳和建德地区。经过20多年的发展，生产规模已从最初的年产几万吨增大到2006年的逾500×104t。主要生产地区已从浙江建德、富阳扩展到安徽、广东、广西、四川、湖南、江苏、山东、湖北、江西、辽宁、吉林、黑龙江等地；生产企业由最初的几家增加至目前的300余家；产品品种从最初的“双飞粉”（200目）、“三飞粉”（325目）发展到400目（＜38μm）、600目（d97＝20μm）、800目（d97＝16μm）、1250目（d97＝10μm）和2500目（d97＝5μm），以及d80≤2μm、d90≤2μm、d97≤2μm等产品；产品已能基本满足国内塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、日化、饲料等应用领域的要求。其发展速度和发展规模已超过轻质碳酸钙。
一、生产与应用
2006年国内重质碳酸钙的总产量达到约510×104t，较上年增长10%以上，其中1250目（d97＝10μm）以上的超细重质碳酸钙约200×104t，约占总产量的40%。主要应用领域是塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂、日化等，其中推动重质碳酸钙产量持续快速增长的主要因素是造纸、塑料制品工业需求的显著增长。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场，2006年消费量达到约200×104t；特别值得一提的是，2006年活性碳酸钙的产量显著增长，在塑料型材、各种管道、塑料薄膜、电缆等用途中广泛使用超细活性碳酸钙［1］。造纸行业是碳酸钙需求增长最快的行业之一，该领域2006年消费非金属矿物填料和颜料约500×104t，其中重质碳酸钙约190×104t，比上年增长15%左右；其中约有90×104t左右的重质碳酸钙用作造纸填料，其余用作纸张的涂料［2］。2006年重质碳酸钙在涂料和油墨中的消费量约25×104t［3］；橡胶消费量约15×104t；牙膏消费量约30×104t；其他约40×104t。2006年，国内碳酸钙出口量达到120878 t，比2005年（74281 t）增加46597 t，增长62%。
二、加工技术
（一）粉碎分级
国内重质碳酸钙的生产工艺主要有干法和湿法两种。
1.干法
干法工艺设备主要是球磨机、辊磨机（包括滚轮磨、环辊磨、雷蒙磨等）、振动磨等。其中球磨机与精细分级机组合不仅可以加工d975～10μm的超细粉体，而且可以根据用户要求在325～2500目之间进行调节。这种重质碳酸钙加工工艺的特点是连续闭路生产、多段分级、循环负荷大（300%～500%）、单机生产能力较大，是国内外大型超细重质碳酸钙生产厂的首选工艺设备。辊磨机主要用于加工200～1000目的细粉，配置精细分级机后可加工出1250目以上的超细粉产品［4］。
环辊磨是近两年在超细重质碳酸钙领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备。其特点是工艺简单，粉碎比大，单位产品能耗较低。给料粒度≤20mm；内设分级装置，产品细度可以在d978～20μm之间调节；单机产量600～1800 t/h；能耗（d97＝10μm）≤100 kW·h/t。
滚轮磨的特点是单机生产能力大，用于方解石生产GCC产量可达5～10 t/h；而且内置分级机，产品细度可以在d978～30μm之间调节。
在重质碳酸钙的生产中，特别是在超细重质碳酸钙的生产，精细分级设备是必须的工艺设备之一。其目的是：①控制产品细度及其粒度分布。②将合格的细粒级产品及时分出，防止其过磨，提高粉碎作业的效率；后一点对于球磨机来说是至关重要的。正是因为有了精细分级机及时地将合格细粒级产品分出，显著提高了球磨机的研磨粉碎效率，才有球磨机在该领域的广泛应用。
目前我国主要的工业型分级机有QF-5A型微细分级机、FQZ型超细分级机、MSS型精细分级机、ATP单轮分级机、ATP型多轮分级机。这些分级机基本上都与粉磨机配套使用，其分级粒径可以在d973～20μm的范围内调节。依分级机规格或尺寸的不同，单机生产能力从数百千克/时到5000 kg/h。
自1985年以来，干法分级技术取得了显著进展。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97＜10μm；1992年，d97＜6μm；2000年，d97＜μm；2002年，d97＜μm，生产能力（d97≤10μm，GCC）。1985年单机生产能力500 kg/h；1990年，1000 kg/h；1995年，2000 kg/h；2000年，4000 kg/h；2005年，7000 kg/h。国产的大型精细分级机有LHB型涡轮式精细分级机组、FJW500×6超细分级机。
2.湿法
中国重质碳酸钙湿法生产工艺1993年以后才陆续投入生产，主要用于生产d60≤2μm、d90≤2μm及d97≤2μm的造纸涂料级产品；研磨设备主要是搅拌磨、砂磨机和研磨剥片机等［5］。
在2000年之前，该领域主要使用国产80～500 L的BP型研磨剥片机及其他搅拌磨机。2002年前后随着国内造纸工业对超细碳酸钙浆料需求量的快速增长，开始在工业上应用1500 L搅拌磨；2003年采用3000 L立式搅拌磨；2005年采用3500～5000 L搅拌磨。单机生产能力（d90≤2μm折干量）由1995年的300 kg/h、2000年的500 kg/h、2003年大于等于1000 kg/h发展到2005年大于等于2000 kg/h；能耗在1995年为250 kW·h/t，2000年为180 kW·h/t，2003年为120 kW·h/t，2005年为90 kW·h/t。
目前国内超细碳酸钙浆料加工领域应用的3000 L以上大型立式搅拌磨有CYM型、LXJM型、MB-5000L。
超细碳酸钙浆料加工技术的重要进展还体现在产品细度和黏度方面：生产的高品质专用面涂级细磨碳酸钙GCC，浆料固含量75%～78%；黏度小于350MPa·s；最大粒度3～5μm，-2μm含量≥97%，1μm含量≥75%；平均粒径～μm。
（二）表面改性
重质碳酸钙是目前高聚物基复合材料中用量最大的无机填料。碳酸钙填料的主要优点是原料来源广泛、价格便宜、无毒性。据统计，塑料制品工业中约70%的无机填料是碳酸钙，包括轻质或沉淀碳酸钙（PCC）和重质或细磨碳酸钙（GCC）。由于碳酸钙填料为无机粉体，与有机高分子的相容性差，直接添加到高分子材料中难以均匀分散，还会影响材料的加工性能和力学性能，因此一般在填充高分子材料之前要对其进行表面改性处理。目前表面改性技术已成为碳酸钙（包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙）最重要和必须的深加工技术之一，每年生产的各种不同细度的活性碳酸钙粉体达到150×104t以上［6］。
1.表面改性方法
目前碳酸钙的表面改性方法主要是化学包覆，辅之以机械力化学；使用的表面改性剂包括硬脂酸（盐），钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂等。表面改性工艺有干法和湿法两种。
硬脂酸（盐）是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采用干法或湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐，如硬脂酸钠。除了硬脂酸（盐）外、其他脂肪酸（酯）、如磷酸盐和磺酸盐等也可用于碳酸钙的表面改性。用一种特殊结构的多聚膦酸酯（ADDP）对碳酸钙进行表面改性后，碳酸钙粒子表面疏水亲油，在油中的平均团聚粒径减小；将改性的碳酸钙填充于PVC塑料体系可显著改善塑料的加工性能和力学性能。据报道，混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠对轻质碳酸钙进行表面处理，可以提高表面改性的效果。
用钛酸酯偶联剂处理后的重质碳酸钙，与聚合物分子有较好的相容性。同时，由于钛酸酯偶联剂能在碳酸钙分子和聚合物分子之间形成分子架桥，增强了有机高聚物或树脂与碳酸钙之间的相互作用，可提高热塑料填充复合材料的力学性能，如冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及伸长率等。
铝酸酯偶联剂也已广泛应用于重质碳酸钙的表面处理和填充塑料制品，如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。经铝酸酯处理后的碳酸钙可使CaCO3、液体石蜡混合体系的黏度显著下降，改性后的碳酸钙在有机介质中的分散性良好。此外，表面改性活化后的重质碳酸钙可显著提高CaCO3、PP（聚丙烯）共混体系的力学性能，如冲击强度、韧性等。
采用聚合物对重质碳酸钙进行表面改性，可以改进重质碳酸钙在有机或无机相（体系）中的稳定性。这些聚合物包括低聚物、高聚物和水溶性高分子，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚马来酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸的共聚物、聚丙烯、聚乙烯等。
聚合物表面包覆改性碳酸钙的工艺可分为两种，一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面，然后引发其聚合，从而在其表面形成聚合物包覆层；二是将聚合物溶解在适当溶剂中，然后对碳酸钙进行表面改性，当聚合物逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时排除溶剂形成包膜。这些聚合物定向吸附在碳酸钙颗粒表面，形成物理、化学吸附层，可阻止碳酸钙粒子团聚，改善分散性，使碳酸钙在应用中具有较好的分散稳定性。
利用超细粉碎过程的机械力化学作用也可对碳酸钙粉体进行表面改性。碳酸钙在超细粉碎过程中，由于机械力的作用，一方面粒度变细；与此同时，一部分机械能积聚在颗粒内部，引起表面结构和性质的变化，使碳酸钙表面与表面改性剂的作用增强。因此，在超细粉碎过程中添加表面改性剂和助剂可在超细粉碎过程中同时完成碳酸钙的表面化学包覆改性。
2.表面改性设备
重质碳酸钙的表面改性设备可分为干法和湿法两类。目前常用的干法表面改性设备有SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机、PSC型粉体表面改性机（图1）以及涡流磨等。其中SLG型连续粉体表面改性机、PSC型粉体表面改性机、涡流磨等是连续式粉体表面改性设备；高速加热混合机是间歇式的表面改性设备。常用的湿法表面改性设备为可控温反应罐和反应釜。
目前在超细碳酸钙干法连续表面改性中，SLG型连续粉体表面改性机占主导地位，它是国内具有自主知识产权的连续式表面改性设备。目前已有100 余台设备在超细碳酸钙粉体的表面改性中应用，年生产超细轻质和重质碳酸钙粉体约80×104t［6］。
三、发展趋势
重质碳酸钙的主要原料是方解石、大理石、白垩、优质石灰石等，原料较丰富、市场价格较低；产品是应用范围较广、用量较大的非金属矿物粉体材料。相对低廉的价格、广泛的适用性，决定其在无机填料和颜料市场具有良好的发展前景。随着国内造纸、塑料、涂料、油墨、橡胶工业的快速发展，预计在“十一五”期间国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长，2010年将达到850×104t左右，生产能力将达到900×104t左右，出口量将达到30×104t。
在加工技术方面，提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
图1 干法表面改性设备
1—给料装置；2—给药装置；3—SLG型连续粉体改性机；4—旋风集料器；5—除尘器
由于用户需求量的增加，为了供应质量稳定的产品，现有粉碎设备及其配套的精细分级设备大型化将是未来重质碳酸钙粉碎加工技术的主要发展趋势。为了降低能耗，除了设备需要大型化外，还将改进现有粉碎和分级设备，提高粉碎、分级设备的效率；为了降低磨耗，除了优化粉碎工艺，还将改进与物料接触的设备的材质。
优化表面改性效果将主要从表面改性方法、改性设备和改性剂配方三个方面着手：①根据粉体的制备工艺和表面改性剂的种类选择，改善碳酸钙粉体和表面改性剂在改性过程中的分散性及相互接触或作用机会的均等性的表面改性方法和工艺；②选择能使粉体和表面改性剂在改性过程中良好分散及相互接触或作用机会的均等的表面改性设备；③根据树脂基料种类和应用要求选择表面改性剂及改性助剂。
降低表面改性成本将主要从表面改性剂、表面改性能耗、表面改性工艺几个方面着手。表面改性剂是碳酸钙表面改性作业的主要成本构成因素之一，为了减少表面改性剂的用量，将提高表面改性剂的分散性，使其尽可能在碳酸钙颗粒表面单层包覆。表面改性大多是需要加热的作业，要消耗电能和热能。为了降低改性过程的能耗，除了简化工艺外，还将改进表面改性设备或装置。改性过程中粉体物料的损失不仅增加了改性产品的生产成本，而且污染车间环境。为此，将尽可能采用连续、密闭的表面改性设备，并尽量减少粉体物料的输送环节和缩短输送距离。
四、结语
2006年国内重质碳酸钙的产量约510×104t，较上年增长10%以上；其中1250目（d97＝10μm）以上的超细重质碳酸钙约200×104t，占总产量的40%左右。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场，2006年消费量达到约200×104t；造纸行业是重质碳酸钙需求增长最快的行业之一，该领域2006年消费量约190×104t；2006年涂料、油墨、橡胶、牙膏等领域消费重质碳酸钙约110×104t；国内碳酸钙2006年出口量120878 t。
2000年以来，国内重质碳酸钙粉碎分级技术取得了显著进步。大型重质碳酸钙生产厂主要采用球磨与分级组合工艺和滚轮磨生产工艺，中小型超细重质碳酸钙生产厂主要采用辊磨机；湿法超细碳酸钙浆料主要采用3000 L以上的大型搅拌磨机。
表面改性是重质碳酸钙最主要的加工技术之一。目前主要采用表面有机包覆改性方法，主要采用硬脂酸盐、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等表面改性剂，主要改性设备为SLG型连续粉体表面改性机、高速加热搅拌机、涡旋磨等。
在“十一五”期间，预计国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长，2010年将达到850×104t左右，生产能力将达到900×104t左右，出口量将达到30×104t。
提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
参考文献
［1］刘英俊.碳酸钙在塑料中应用的若干问题.中国非金属矿工业导刊，2007（3），3-7
［2］宋宝祥，王妍，宋光.造纸非金属矿物材料消费现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊，2007（1），10-14
［3］周铭，侯翠红.碳酸钙在涂料中的研究现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊，2006（2），3-6
［4］郑水林，祖占良.非金属矿物粉碎加工技术现状.中国非金属矿工业导刊，2006（增），3-8
［5］郑水林.非金属矿物材料.北京：化学工业出版社，2007，92-130
［6］郑水林.碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊，2007（2），3-6
Production and Development of Ground Calcium Carbonate in China
Zheng Shuilin
（School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology（Beijing Campus），Beijing 100083，China）
Abstract：The production and application of ground calcium carbonate，especially the grinding technology and equipments，classification technology and equipment，surface-modification technology used for production of ground calcium carbonate in China have been the development trends of market and processing technology of ground calcium carbonate have been prospected.
Key word：ground calcium carbonate，production，application，processing technology.
科学家们找到了一种有效利用来自太阳的可见光来分解二氧化碳的方法，为缓解全球变暖的新方法打开了大门。 在过去的一个半世纪里，人类活动产生的二氧化碳（CO2）排放量急剧上升，被视为全球变暖和异常天气模式的主要原因。因此，许多领域的研究重点是降低我们的二氧化碳排放及其在大气中的水平。
一个有希望的策略是利用光催化剂--吸收光能并将其提供给反应、加速反应的化合物来进行化学分解，或被称为"还原"二氧化碳。有了这种策略，在不使用其他人工能源的情况下，以太阳能为动力减少二氧化碳成为可能，为通往可持续发展的未来打开了大门。
由日本名古屋工业大学的川崎真司博士和石井洋介博士领导的科学家团队，一直处于实现高效的太阳能辅助二氧化碳减排的努力的前沿。他们最近的突破发表在《自然》的《科学报告》上。
科学家们试图通过将AgIO3与碘化银（AgI）相结合来解决这一效率问题，后者可以有效地吸收和利用可见光。然而，AgIO3-AgI复合材料有复杂的合成过程，使其大规模制造不切实际。此外，它们的结构没有为光激发电子（由光吸收激发的电子）从AgI到AgIO3的转移提供有效途径，而这是复合材料催化活性的关键。
"我们现在开发了一种新的光催化剂，它将单壁碳纳米管（SWCNTs）与AgIO3和AgI结合在一起，形成一种三组分复合催化剂，"川崎博士说，"SWCNTs的作用是多模式的。它同时解决了合成和电子转移途径的问题"。这种三组分复合材料的合成过程很简单，只涉及两个步骤。1. 使用电化学氧化方法将碘分子封装在SWCNT内；以及2. 通过将上一步骤的结果浸入硝酸银（AgNO3）的水溶液中制备复合材料。
使用该复合材料的光谱观察显示，在合成过程中，封装的碘分子从SWCNT中获得电荷并转化为特定的离子。然后这些离子与AgNO3反应，形成AgI和AgIO3微晶体，由于封装的碘分子的初始位置，这些微晶体均匀地沉积在所有的SWCNT上。用模拟太阳光进行的实验分析表明，SWCNTs也作为导电途径，光激发的电子通过它从AgI移动到AgIO3，使二氧化碳有效地还原成一氧化碳（CO）。
SWCNTs的加入也使得复合分散体可以很容易地被喷涂在薄膜聚合物上，从而产生灵活的光催化电极，这种电极用途广泛，可用于各种应用。
Ishii博士对他们的光催化剂的潜力充满希望。他说："它可以使太阳能减少工业二氧化碳排放和大气中的二氧化碳成为一种易于规模化和可持续的基于可再生能源的解决方案，解决全球变暖和气候变化问题，使人们的生活更安全和更 健康 。"
该团队说，下一步是 探索 将他们的光催化剂用于太阳能制氢的可能性。
喜欢就 关注我们吧，订阅更多最新消息
第一作者：钮峰
通讯作者：涂文广教授，周勇教授，邹志刚教授
通讯单位：香港中文大学（深圳）理工学院
论文DOI：
全文速览
通过醇和胺的C-N偶联是工业中合成不同有机胺的重要反应路径，而这一过程往往需要在高温高压等较苛刻的条件下进行。因此，本工作中，我们设计了一种基于CdS-Pd单原子体系催化剂用于实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得二级胺。通过实验研究发现，Pd与CdS表面的悬挂S原子原位配位形成单一Pd-Sx物种。该催化剂的可见光催化C-N偶联的二级胺产率接近100%，同时释放出可观的绿色能源氢气（ mmol gcat-1h-1）。机理研究与分析表明，苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种而形成H-Pd-Sx中间体。最后，吸附的H又容易脱附，加成到苄烯苯胺的N上，实现氢转移，完成亚胺的加氢过程，得到最后所需要的二级胺产物苄基苯胺。整个过程中，H的吸脱附可以循环进行，因此Pd-Sx配位物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外，该光催化剂体系具有较好的底物适应性和循环能力。这一工作将为温和条件下实现高效C-N偶联反应提供一种新的思路。
背景介绍
随着工业的发展与进步，有机胺广泛应用于农业、医药、家居、军工等领域，其合成在工业生产中有着越来越明显的重要性。基于“借氢机制（氢转移）”，通过胺与醇的C-N偶联被认为是一种较为绿色的合成有机胺的理想路径。这一过程主要包含醇的脱氢、亚胺的生成以及亚胺的加氢这三个主要步骤。其中醇的脱氢是整个反应的决速步骤。然而，基于这一机制，在热催化合成有机胺的过程中存在一些缺点：（1）醇的脱氢决速步骤需要较苛刻的条件（高温高压）；（2）易发生过度偶联，使得产物分布广，不利于分离；（3）反应中使用的催化剂多为高负载量的负载型贵金属催化剂（如Ru/Al2O3、Pd/Al2O3、Rh/Al2O3等），成本较高。因此，开发出高效低成本的催化剂具有一定的挑战性。近年来，利用光氧化还原技术实现常温常压条件下有机胺的合成引起了广泛的关注。研究者们通常采用一些贵金属有机配合物分子进行均相催化反应，但反应后催化剂难以进行分离，在实际工业生产中难以大规模应用。而采用传统的半导体光催化剂进行多相催化反应，则可以有效解决这一难题。然而仅仅依靠半导体本身的催化能力，很难达到较高的催化活性，实际应用过程中往往需要通过负载一些助催化剂或表面修饰来提高催化性能。近些年，单原子催化被认为是较有前景的领域。单原子催化剂由于其独特的电子结构和较高的原子利用效率而表现出优异的催化活性，被广泛应用于光催化水分解制氢、二氧化碳还原、固氮和有机物降解等领域。因此，我们课题组设计开发了一种单原子光催化剂CdS-Pd，该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应，获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的途径。
本文亮点
1. 本工作通过Pd原子与CdS表面的悬挂S原子原位配位制备了一种CdS-Pd的单原子光催化剂，该催化剂可以实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得近100%产率的二级胺N-苄基苯胺以及较高的产氢活性。
2. 实验和理论计算结果证实了，相比于Pd纳米颗粒助催化剂负载的CdS，单一Pd-Sx物种能够有效捕获光生电子，使其具有较长的寿命，而且氢在Pd-Sx物种上的吸脱附能力较强，从而可以作为有效的氢转移载体实现亚胺的加氢，得到目标产物二级胺。
3. 此外，在优化的反应条件下，该催化剂具有较好的稳定性，以及对不同醇类和取代胺的C-N偶联反应具有良好的底物适应性。
图文解析
本工作中，首先我们采用水热法制备了六方晶系结构，颗粒尺寸约为50 nm的纳米球形CdS，其带宽约为（ 图1 a ）。随后，在可见光催化C-N偶联反应过程中加入PdCl2溶液原位合成单原子催化剂CdS-Pd SAs。作为对比，我们采用浸渍法制备了Pd纳米颗粒负载的CdS催化剂CdS-Pd NPs。从图1b的XPS图谱可以看出，光催化反应后的CdS中事实上存在Pd元素。结合能 eV和342 eV分别对应Pd 3d5/2和Pd 3d3/2，表明Pd以2+价态形式存在，而非单质态。因此，我们可以初步推测反应后，Pd与CdS进行了一定的配位。
图1 CdS和CdS-Pd SAs单原子催化剂的结构表征
为了进一步确定反应后Pd的状态以及与CdS的配位环境，我们对样品分别进行了X射线精细结构谱（XAFS）和球差电镜的表征。从图3d可以明显看出反应后的CdS表面上的Pd物种既不是二价态也不是单质态，而是以一定配位的形式存在。通过对样品CdS-Pd SAs中Pd的K-edge EXAFS图谱进行拟合，可以得出Pd-S的配位数约为3（ 表1 ）。通过进一步的HAADF-STEM和 EDS mapping图可以清晰地看到Pd以单原子形式均匀地分散在CdS上（ 图1 e-j ）。因此，综合上述表征方法，我们可以初步证实在光催化反应过程中，PdCl2以Pd-S配位键的形式将Pd原子锚定在了CdS载体上，为光催化反应过程提供一定的反应活性中心。
表1 样品CdS-PdSAs中Pd的EXAFS拟合数据
CN , coordination number; R , bonding distance; σ 2, Debye-Waller factor; Δ E0 , inner potential shift.
为了进一步研究CdS表面的S对催化反应的影响，我们首先对CdS进行了不同程度的表面修饰（400 oC高温煅烧：CdS-400；双氧水表面腐蚀：CdS-H2O2）。从图2 a可以看出，采用不同的手段修饰后，CdS的结构并未发生明显变化，仍然是结晶度较好的六方晶系结构。CdS、CdS-400和CdS-H2O2的能带分别为、和 eV，即能带结构也未发生明显变化（ 图2 b ）。从图2 c和d可以明显看出， CdS通过表面修饰之后，Cd 3d和S 2p均向高结合能偏移，而且偏移程度随着修饰强度增强而增大。这主要是由于CdS修饰后产生了一定的S空位，使得表面部分Cd暴露，从而改变了Cd和S的周边电子云密度分布。
图2 修饰前后的CdS结构表征
在常温常压氮气气氛下，我们采用苯甲醇和苯胺的C-N偶联作为模型反应对所制备的催化剂进行可见光催化活性评价（ 图3 ）。首先我们确定了暗反应、无光催化剂以及只有PdCl2的情况下该模型反应没有任何催化活性。在添加PdCl2的条件下，我们对不同的半导体光催化剂进行了活性筛选，发现只有CdS能有效地进行光催化C-N偶联生成二级胺（N-苄基苯胺），产率高达 mmolgcat-1h-1。而其他半导体催化剂在反应过程中只能催化生成亚胺（N-苄烯苯胺），且普遍产率较低（< mmolgcat-1h-1）。
图3 可见光催化C-N偶联反应的催化剂活性筛选
基于CdS对该反应的催化特异性，我们测试了其苯胺的转化率及产物的选择性随时间的变化曲线。从图4b可以看出，随着反应的进行，苯胺的转化率不断提高，当反应达到16 h后，底物苯胺几乎完全转化。随着反应的进行，亚胺（N-苄烯苯胺）的选择性不断降低，而二级胺（N-苄基苯胺）的选择性不断提高，表明反应过程中逐步完成了亚胺的加氢过程。
为了进行对比，我们采用浸渍法提前将Pd纳米颗粒沉积到CdS表面上并进行光催化活性评价。从图4c我们发现，沉积Pd纳米颗粒的CdS催化活性是单一CdS活性的4倍。这主要是由于Pd纳米颗粒作为助催化剂可以有效地提高光生载流子的分离效率。而当我们将Pd以PdCl2的形式加入到反应体系中时，催化活性是单一CdS活性的约倍。而且产物中出现了二级胺（N-苄基苯胺）。也就是说反应体系中原位加入PdCl2能够促使该反应完成加氢过程，有效实现氢转移。因此，我们可以初步推断，光催化反应过程中Pd和CdS表面悬挂的S作用产生的Pd-S物种对实现C-N偶联起到至关重要的作用。此外，在反应过程中我们可以检测到氢气的生成。从图4d可以看出，单一的CdS在反应过程中几乎不产生氢气。而CdS-Pd SAs产氢速率达到 mmolgcat-1h-1，是CdS-Pd NPs的约倍，CdS的近10倍。这一结果也与苯胺转化率的差异相吻合。
为了验证CdS表面的S与Pd作用形成了Pd-S物种，从而提高了C-N偶联反应性能，我们对CdS进行了不同程度的表面修饰。从图4e可以明显看出，随着表面修饰的增强，反应的活性逐渐下降，而且产物苄基苯胺的选择性也随之下降。这也就意味着，当我们遮盖或者去除部分S位点，反应底物在催化剂表面的吸附性能下降，从而导致反应活性降低。另一方面，由于S空位的增多，使得Pd原子很难与S进行配位产生Pd-S物种，从而无法完成C-N偶联反应过程中的氢转移，也就不能得到饱和的目标产物二级胺N-苄基苯胺。
图4 可见光催化活性评价
为了研究在光催化反应过程中不同自由基的作用，我们进行了捕获实验。从图5a可以看出，当体系中加入叔丁醇和苯醌来分别捕获•OH和•O2-，反应的活性基本没有发生变化，说明体系中的这两种自由基对反应基本没有贡献。而当体系中加入草酸铵捕获光生空穴后，产率降为原来的1/3，加入过硫酸钾捕获光生电子后，产率降为0。这一结果表明，光生电子和空穴在光催化C-N偶联反应中有着重要作用。
接着，我们采用超快光谱（TAS）来揭示光照下不同催化剂的载流子衰减动力学。图5b为不同催化剂的瞬态吸收图谱以及拟合曲线。采用双指数模型拟合可获得两个弛豫时间τ1和τ2。Τ1代表导带电子到过渡态的捕获时间，τ2代表电子与过渡态或者价带空穴复合的时间。通过对比，CdS-Pd Sas的弛豫时间明显要长，也就是说，在反应过程中CdS表面单原子态的Pd配位物种Pd-Sx可以作为电子陷阱来捕获光生电子，提高载流子的分离效率，从而加速光催化C-N偶联。另外，从CdS导带转移到过渡态Pd-Sx中间体的弛豫时间更长，更利于氢原子的吸附。
为了研究不同催化剂对于H的吸附以及转移能力，我们做了一个N-苄烯苯胺加氢的模型反应。从图5c可以明显看出，对于单原子态的CdS-Pd SAs催化剂，N-苄烯苯胺较容易实现光催化加氢到苄基苯胺产物，而单质态的Pd（CdS-Pd NPs）催化剂无法实现加氢过程。这也证明了单原子态的CdS-Pd SAs可以很好地吸附H并完成氢转移，从而实现加氢过程得到二级胺N-苄基苯胺。
基于以上的机理表征分析，我们可以给出一个可能的反应机理和路径（ 图5d ）。光催化反应前，当体系中同时加入CdS催化剂和PdCl2时，PdCl2很快吸附到CdS表面上与表面悬挂的S原子形成Pd-Sx的配位物种。当CdS被光激发后，表面的Pd-Sx配位物种可以有效捕获光生电子，形成•Pd-Sx中间态物种，同时光生空穴能够脱去苯甲醇上的质子，将其氧化成苯甲醛。然后生成的苯甲醛与苯胺进行亲核加成反应，产生醇胺中间体。由于醇胺非常不稳定，很快脱水生成亚胺。苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种形成H-Pd-Sx。最后，吸附的H又容易脱附，加成到N-苄烯苯胺的N上，实现氢转移，完成亚胺的加氢过程，得到最后的目标产物N-苄基苯胺。整个过程中，H的吸脱附可以循环进行，因此Pd-Sx物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外，过多的吸附H可以从H-Pd-Sx上脱附产生H2。
图5 反应机理表征及推测
我们通过DFT模拟计算进一步验证了为什么单原子态的CdS催化剂CdS-Pd SAs可以很好地实现光催化C-N偶联生成N-苄基苯胺（ 图6 ）。结合EXAFS拟合结果，我们以Pd-S三配位的形式作为计算模型来研究H吸附和反应过程。对于催化剂CdS-Pd NPs来说，在位点1和2的H吸附能分别为 eV和，而催化剂CdS-Pd SAs的H吸附能为 eV。通过过渡态能量搜索，可以得出，Pd纳米颗粒负载的CdS-Pd NPs的加氢能垒为 eV，而对于单原子态的CdS-Pd SAs来说，由于形成的Pd-Sx配位物种能够有效地吸附和脱附H，因此脱附的H直接加成到亚胺的不饱和C上，完成加氢过程。
图6 DFT模拟计算
总结与展望
总的来说，我们设计开发了一种CdS-Pd单原子光催化剂，该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应，获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。结合实验以及模拟计算，我们推测Pd在光催化反应过程中与CdS表面的S原位配位形成Pd-Sx中间物种，而这一中间体可以提高载流子分离效率以及有效地进行H的吸脱附，构成Pd-Sx •Pd-Sx H-Pd-Sx Pd-Sx的循环过程，实现氢转移，完成亚胺的加氢过程，得到目标产物N-苄基苯胺。整个过程中，Pd-Sx中间体可以作为有效氢转移的桥梁实现加氢过程。此外，该催化剂体系具有较好循环能力和底物适应性。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的思路。
作者介绍
钮峰 ，博士毕业于法国里尔大学（法国国家科学研究中心）（导师Andrei Khodakov教授和Vitaly Ordomsky研究员）。2020年8月加入香港中文大学（深圳）邹志刚院士团队从事博士后研究。以第一作者在ACS Catalysis，Green Chemistry，Solar Energy Materials & Solar Cells等期刊上发表SCI论文12篇。目前主要研究方向为多相热催化、光催化能源转化。
涂文广 ，2015年获南京大学物理学院博士学位。2015至2020年在新加坡南洋理工大学从事研究博士后研究工作。2020年6月起任职于香港中文大学（深圳）理工学院。主要从事于低维光电材料表界面结构的精准设计与构建，实现太阳能驱动下的小分子转换，取得了一系列重要成果，迄今为止已在Nature Communications, Advanced Material, Advanced functional Material, ACS Catalysis, ACS Energy Letters等期刊上发表论文70余篇, SCI被引超过8000次，H指数为44。
周勇 ，香港中文大学（深圳）兼职教授。2009 年9月被南京大学物理学院按海外人才引进回国工作，加入南京大学环境材料与再生能源研究中心，聘为教授。主要从事：1、人工光合成二氧化碳转化为可再生碳氢燃料；2、光电材料的设计和构建；3、高效、低成本钙钛矿太阳能电池产业化应用研究。近五年来，以第一作者或通讯作者在 国际重要期刊上发表论文超过 60 篇，其中包括 J. Am. Chem. Soc. (1 篇)、Adv. Mater. (2 篇)、Adv. Funct. Mater. (1 篇)和 Nano Lett. (1 篇)，受邀以第一作者或通讯作者撰写 2 篇综述论文。近五年论文他引超过 1600 次，5 篇论文入选 Web of Science 统计的“过去十年高被引论文”, H 指数 46。光催化还原 CO2 研究成果作为主要研究内容，荣获 2014 年国家自然科学二等奖(排名第四)。主编三本英文专著（Springer 等出版社出版）。多次受邀在国内外相关学术会议上做邀请报告或主持会议。担任 Current Nanoscience 中国地区编辑和 Mater. Res. Bull.编委。主持承担国家基金委、 科技 部 973 项目等项目。入选教育部新世纪人才（2010 年）、江苏省首届杰出青年基金(2012年)。
邹志刚 ，2003年凭为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家重点基础研究发展计划“973”项目首席科学家，教育部创新团队带头人，2015 年当选中国科学院院士，2018 年当选发展中国家科学院院士。主要从事新型可再生能源与环境材料方面的研究，邹院士在光催化领域做出了卓越的贡献，被媒体称为“光催化领域的前行者”。邹志刚院士已在 Nature等国际一流期刊上发表论文 602 多篇，H指数 74，连续 5年入选爱思唯尔材料科学高被引学者，是材料领域有国际影响力的学术带头人。申请中国发明专利 200 多项，其中 83 项已获授权；承担两届国家重大基础研究计划 973 项目、国家自然科学基金中日合作项目、 科技 部国际合作重大项目等多项科研项目；获国家自然科学二等奖 1 项、江苏省科学技术一等奖 2 项，作为第一完成人获第 46 届日内瓦国际发明展金奖及阿卜杜拉国王大学特别奖各 1项。
西班牙加泰罗尼亚化学研究学院公布了一项最新技术，仅仅通过一个步骤，成功将二氧化碳转化为化工业燃料甲醇，这项技术如投入工业实用不但可缓解困扰全球的温室效应，同时还可能解决国际能源危机。
西班牙加泰罗尼亚化学研究学院是在美国业内权威期刊《催化学报》上刊登这一最新研究成果的。据介绍，该学院研究小组在高压条件下对二氧化碳进行催化加氢，仅仅一个步骤之后，95%的二氧化碳就可以成功转化为甲醇。而甲醇则是化工行业中重要的燃料，可以直接转化为电力能源。目前，加泰罗尼亚化学研究学院已就此项技术申请了专利。
据分析，西班牙科学家发现的这项最新技术将为遏制全球气候变化起到关键作用，有可能成为控制和降低大气层中二氧化碳含量的主要途径，而最终产生的甲醇作为电力来源将为解决能源危机做出重要贡献。此外，世界气象组织在其最新报告中指出，目前二氧化碳全球排放量仍在不断上升并再次刷新历史记录。随着温室效应日益严重，全球气候变化现象在接下来的几年里将愈演愈烈，将会出现更多的极端天气。
如果能将二氧化碳转化成碳氢化合物燃料，将有助于减少人类对化石燃料的依赖，使用太阳光驱动的光催化剂可以将二氧化碳还原成其他产物，然而，不幸的是，二氧化碳的分子结构非常稳定，其碳氧键解离能高达C=O解离能高达750kJ/mol，因此二氧化碳的光还原非常困难和复杂
近些年来，伴随着人类经济的发展，工业排放出来的温室气体增多，地球植被面积却在不断减少，导致了大气中二氧化碳含量的急剧上升，随之而来的全球变暖也成为了国际上热切关注的话题，再加上世界人口的急剧增长，地球的资源也正在面临着枯竭的危机。如果能将过多的二氧化碳转化为人类所需要的资源，未免不是一举两得的事，但是这种转化过程却是非常挑战科学家们的水平，二氧化碳之所以能够大量存在于空气中，是因为其分子结构非常稳定，碳氧键解离能高达C=O解离能高达750kJ/mol，想要让二氧化碳发生反应，是一件非常难的事，这对于科学家来说是一项很大的技术挑战。
可喜可贺的是，中国科学家在这方面有了新的突破，近期，题为：Selective visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction to CH4 mediated by atomically thin CuIn5S8 layers 的研究论文在 国际著名杂志Nature 子刊 Nature Energy 杂志（IF=54）发表，其研究主力是来自中国科学技术大学的孙永福和谢毅及其团队，他们在CO2光还原的方面取得了新的进展。
该团队开发了一种催化剂，单原子层薄的CuIn5S8层催化剂，将二氧化碳进行还原反应，拆分并保留原来的原子成分，最终形成新的物质甲烷（CH4),其最终的产物纯净度几乎达到100?甲烷是人们重要的燃料之一，如果这种技术能被广泛运用，可以说是解决了资源短缺这一大难题。
这次还原反应还有一个难点则是在于如何保证最终产物的单一性。CO2的光还原会产生大量的副产物，在还原过程中，必须保持高效率的还原速率，还需要保证控制产物的纯度，这对于反应中催化剂的控制则提出了很高的技术要求。
单原子层CuIn5S8对可见光驱动的CO2还原为CH4有着高的选择性，几乎接近100％，速率达到μmol/g/h。甲烷（CH4）属于典型的烷烃类物质，而稳定的反应中间体有利于这种物质的形成，并不是转化为一氧化碳（CO）。这种二氧化碳还原技术不仅仅是降低了整体的解离障碍，并且还从很大程度上保证了最终产物的单一性。
该项技术目前也还处于研发阶段，如果能够成熟并且被广泛运用，这不仅仅是在应对全球气候异常的现象上，还是在缓解地球资源短缺的问题中，都起到了很大的帮助作用。
美国能源部艾姆斯实验室的科学家们和合作者开发的一种新的催化剂可从储氢材料中轻松而有效地提取氢气。 该过程在温和的温度和正常的大气条件下发生，不使用金属或添加剂。这一突破提供了一个有希望的新解决方案，解决了在运输和其他应用中采用氢燃料的一个长期挑战。
氢燃料是全美范围内努力减少对化石燃料依赖的一个潜在解决方案。根据美国能源部的说法，改善氢气储存是推进氢燃料电池技术的关键。在艾姆斯实验室，科学家齐龙和黄文宇研究了从一类被称为液体有机氢载体或LOHCs的材料中提取氢气。
储存氢气的方法之一是化学储存。化学储存依赖于与氢分子反应并将其储存为氢原子的材料，如LOHCs。这种储存方式允许在环境温度下将大量的氢气储存在小容量中。然而，为了使氢气发挥作用，需要有催化剂来激活LOHCs并释放氢气。这个过程被称为脱氢。
齐龙解释说，目前有其他脱氢方法，但它们提出了一些挑战。一些方法依赖于金属基催化剂，其中涉及关键的铂族金属。这些金属的供应是有限和昂贵的。其他方法需要添加剂来释放氢气。这些添加剂不能重复使用，并导致更高的整体成本，因为它们需要在每个循环中添加。
研究人员开发的催化剂不需要金属或添加剂。“它相当简单，”齐龙说。“基本上，只要把不含金属的催化剂添加到LOHC中，然后氢气就会冒出来，即使是在室温下。”
该催化剂由氮和碳组成。其效率的关键在于氮的结构。催化活动可以在室温下进行，因为在碳化过程中形成了独特的紧密间隔的石墨状氮原子作为氮气组件。氮气组件可以催化裂解LOHCs中的碳氢键，并促进氢分子的解吸。这个过程是使该催化剂比其他使用中的催化剂更有效的原因。
研究人员解释说，根据美国能源部的车辆技术目标，储氢能力需要接近。他们对其研究的前景持乐观态度，希望用容量更大的分子来实现这一目标。“这项研究将对减少二氧化碳排放的目标产生积极影响，”黄文宇说，“我们需要开发更有效的催化系统。”
2019年，运输业占美国整体二氧化碳排放量的29%，齐龙说，这一过程的便捷和高效可能会在未来使运输业受益。这些好处来自于使用LOHCs和像这样的催化剂的组合。与目前的技术相比，这种组合可以在更低的成本和更温和的条件下从存储中提取可用的氢气。更大的氢密度可以为氢燃料电池提供更大的电量，从而为车辆提供更远距离的动力。
两位研究人员都强调，这项研究是支持美国在2050年前实现碳中和的重要一步，因为它提供了一种简单而有效的方法来使低碳化合物脱氢。
这项研究在发表于《科学进展》的论文中得到进一步讨论。
聚焦“双碳”目标、绿色发展与国家治理现代化，这既是时代的紧迫呼唤，也是我们的特殊使命。
从世界范围来看，人类经历了从对“增长的极限”的关注到确立以“双碳”目标推进全球气候治理共识的发展历程。从全球来看，从当年“增长的极限”的讨论到今天全球性的“双碳”共识，这实际上是人类在认识和改变自我方面的一次革命性思想进步。
从中国发展战略看“双碳”目标及其研究意义。从中国的角度来看，我们经历了从关注生态文明建设到确立“双碳”目标，这也是我们对中国式绿色现代化发展道路探索的时代自觉。中华人民共和国成立以来，党和政府就十分关注环境问题，注重植树造林和污染防治，并把保护环境作为一项国策。
从国家治理的研究视域来看“双碳”目标及其研究意义。以绿色发展引领国家治理现代化，这是我们对于国家治理现代化价值取向的一个重要认识，笔者也一直致力于国家治理的相关研究，这是人类文明绿色化发展的进程。
碳达峰、为什么设定碳达峰目标和中国碳排放峰值的多维探析。
1、碳达峰是指一定国家、地区或者企业的二氧化碳排放量在一定时间节点上达到历史最高值后由增转降的历史拐点，先是进入平台期，并在一定范围内波动，然后通过节能减排等使碳排放进入平稳下降阶段，通过继续努力走向碳中和目标。
2、从根本上说是因为空气中过多的二氧化碳会导致温室效应。从发生学的角度看，地球之所以产生生命、人类，是因为地球生命圈适合生命和人类的生产、生存与发展。现在我们应该说，地球生命圈之所以能够继续存在，与人类的生产生活和生存方式密切相关。
3、中国的碳达峰和碳中和对于世界的碳达峰和碳中和具有非常重要的地位和作用，我们也会由此而面临来自世界的巨大压力。其次，从碳排放的增速来看，当前中国每年的碳排放总量依旧处于上升期。这表明我们GDP增长要求更多的碳排放，而碳中和对GDP的影响也会很大。这也是一个很大的挑战。
成果简介
本文，浙江大学王树荣教授团队在《ChemElectroChem》期刊 发表名为“Preparation of Nitrogen and Sulfur Co-doped and Interconnected Hierarchical Porous Biochar by Pyrolysis of Mantis Shrimp in CO2 Atmosphere for Symmetric Supercapacitors”的论文， 研究以螳螂虾壳为原料，CO2为活化剂，通过一步热解活化制备多种N、O、S自掺杂生物质碳材料（MSCs）。
通过控制热解温度来调节碳材料的物理和化学性质。在这项研究中，MSCs 材料的最大比表面积 (SSA) 和孔体积分别为 m 2 g -1和 3 g -1在 700 C 时达到。此外，在表征试验中发现，氮和硫等杂原子已成功引入碳微观结构中。 MSC-750含有高达的N和的S ，虽然SSA只有 时，6MKOH对称超级电容器在1Ag-1下的比电容在所有样品中达到最大值 -1，这是由于其高含量的杂原子官能团产生的赝电容。
图文导读
图1、(a)–(d) 分别为样品 MSC-600、650、700 和 750 的 SEM 图像；(e) 和 (f) MSC-700 和 MSC-750 在高倍率下的形态学图像。
图2、(a)–(b) MSC-750的TEM图像；(c)–(i) MSC-750选定区域的TEM-EDS图像。
图3、(a) MSCs的拉曼光谱和 (b)XRD图。
图4、MSC的电化学性能
图5、(a) 奈奎斯特曲线；(b) 比电容的虚部（C“，vs 频率）；(c)-(f) 两个串联的硬币型超级电容器分别用于点亮白色和红色 LED。
小结
通过二氧化碳一步热解活化螳螂虾壳制备多元素共掺杂多孔生物质活性炭材料，并将其应用于对称超级电容器。这些结果表明MSC-750是一种很有前景的超级电容器电极材料，为水产品的高附加值加工利用开辟了新途径。
文献：
近日，电子 科技 大学材料与能源学院夏川教授以第一作者和共同通讯作者身份在国际著名期刊Nature Chemistry (《自然–化学》)上发表题为“General synthesis of single-atom catalysts with high metal loading using graphene quantum dots”的研究论文。该研究开发了一套高载量过渡金属单原子材料的普适性合成策略，实现了高达 40 wt.% 或 at.% 的高过渡金属原子负载，比目前报道的单原子负载量提升了几倍甚至数十倍。 该工作由电子 科技 大学、加拿大光源和美国莱斯大学三个单位共同合作完成。材料与能源学院的夏川教授为论文第一作者和通讯作者，美国莱斯大学的汪淏田教授和加拿大光源的胡永峰教授为论文通讯作者。该合作团队在电催化材料研究和电化学反应器设计领域建立了坚实的基础，并取得了丰硕的研究成果。 过渡金属单原子材料具有极高的原子利用率、独特的电子结构以及明晰且可调的配位结构，在各种电催化过程中展现出优异的活性。但常规单原子材料中金属原子密度较低（通常小于5 wt.%或1 at.%），大大限制了其整体催化性能及工业应用前景，因此发展出高载量过渡金属单原子材料普适性合成策略至关重要。现有“自上而下”和“自下而上”工艺对提高合成单原子材料的金属负载量有很大的局限（图1, a-b）。以碳材料负载的单原子为例，现有的“自上而下”方法通过在碳材料载体表面制造缺陷，然后通过缺陷稳定单原子。然而，无法精确调控缺陷尺寸导致缺陷位点的数目极大地受到限制，而且当金属负载量提高时，容易在大尺寸的缺陷位处形成团簇。“自下而上”方法则使用金属和有机物前驱体（如金属有机框架、金属-卟啉分子、金属-有机小分子）热解碳化的方式获得负载金属单原子的碳材料。在金属负载量过大时，金属原子之间将因为没有足够的隔离空间而导致热解过程中团簇或者颗粒的产生。 鉴于此，该团队发展了区别于现有“自上而下”和“自下而上”工艺的单原子催化材料制备方法（图1c），以突破单原子负载量的限制。该团队创新性地使用比表面大、热稳定性高的石墨烯量子点作为碳基底，对其进行-NH2基团修饰，使其对金属离子具有高配位活性。引入金属离子后可得到以金属离子作为节点、功能化石墨烯量子点作为结构单元的交联网络，最后热解即可得到高载量的金属单原子材料。相较于传统“自上而下”和“自下而上”的单原子催化剂合成方法，该研究报道的方法既保证了高含量金属离子初始锚定时的高分散性又能有效抑制后续热解过程基底烧结重构引起的金属原子团聚。 XAFS、HADDF-STEM等多种表征手段证明，由该法制得的负载型金属单原子催化材料在保证金属原子单分散的同时还能实现远超现有文献报道水平的金属载量。借助该方法，该团队成功制备出质量分数高达（原子分数为）的Ir单原子催化材料（图2），该负载量相较于文献报道的Ir单原子最高载量提升了数倍。 另外，该合成策略还具有普适性，能够用于制备其他贵金属或非贵金属的高载量金属单原子催化材料。例如，在碳基底材料上，Pt单原子的负载量最高可达 wt.%，Ni单原子负载量可达15 wt.%（图3）。 夏川，电子 科技 大学材料与能源学院教授，国家青年人才。研究方向为基于新能源的电催化、电合成、电化学生物合成，致力于实现碳平衡的能量与物质循环。在“液体燃料与基础化学品现场合成”这一特色方向开展了深入、系统的研究，在反应器与催化剂设计领域均取得丰硕成果，共发表学术论文50余篇，授权美国专利3项，H因子34，引用5200余次。近五年来，以第一作者/通讯作者身份在Science、Nat. Energy、Nat. Catal.、Nat. Chem.等国内外高水平期刊共发表论文20余篇，其中ESI高被引论文9篇，热点论文2篇。
在材料学科上，要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容，欢迎大家阅读参考!
论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
原材料
苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).
的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入 g CTAB， g 草酸以及 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备
采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.
复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.
仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为～.
比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.
2结果与讨论
形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
分析
图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
电化学性能分析
图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为 F/g.
图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
试验与研究
铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为，莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
产品的性能
结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论