非过渡金属的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,非过渡金属的应用,组员：谢涛，巫佳伟，何智聪，李炜兴，谢锐钦，温喜灵,内容概要,一、锌空气电池的应用与发展,二、砷化镓,-,高效率的太阳电池,三、纳米氧化锌的应用,四、氧化铝的多种变体,五、阻燃剂,-,纳米超细氧化铋,一、锌空气电池的应用与发展,原理：,中性锌空气电池：,2Zn+4NH4Cl+O22Zn(NH3)2Cl2+2H2O,纽扣式锌空气电池,低功率大荷电量的锌空气湿电池,高功率锌空气电池,2Zn+4NH4Cl+O22Zn(NH3)2Cl2+2H2O,性能特征和用途：,电池的荷电量一般比同体积的锌锰电池大,3,倍以上。大型锌空气电池的电荷量一般在,500,2000Ah,，主要用于铁路和航海灯标装置上。纽扣形锌空气电池的电荷量在,200,400mAh,，已广泛用于助听器中。,锌电池的现状与发展方向,现状,：“空气电池”以它技术的先进性足以表明是电动车最理想的动力电源。具体特点如下：,a.,属再生能源；,b.,利用空气作为能源；,c.,无需充电；,d.,容量大；,发展,：就室内设备市场而言，便携式轻便装置（包括视频和,GPS,）已越来越被人们所采用，它们表现出耗电大的特征，标准电池要面对这样的需求时就会有问题，它们与电能的需求还不同步。为了挤进这一市场，并赢得一席之地，锌,空气电池必须具有再充电能力，新型电池的开发工作仍在进行之中。,二、砷化镓,-,高效率的太阳电池,GaAs,的特点与性能：黑灰色固体，熔点,1238,。它在,600,以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧化性的酸侵蚀。砷化镓可作半导体材料，其电子迁移率高、介电常数小，能引入,深能级杂质,、电子,有效质量,小，能带结构特殊，可作磊晶片。,GaAs,的应用：由于传送讯号的射频元件需要工作频率高、低功率消耗、低杂讯等特色，而砷化镓本身具有光电特性与高速，因此砷化镓多用於光电元件和高频通讯用元件。砷化镓可应用在,WLAN,、,WLL,、,光纤通讯,、卫星通讯、,LMDS,、,VSAT,等微波通讯上。,空间太阳电池主要性能,电池效率,25,，,AM0,条件下太阳电池效率电池类型面积（,cm2,）效率（,%,）电池结构一般,Si,太阳电池,64cm2 14.6,单结太阳电池先进,Si,太阳电池,4cm2 20.8,单结太阳电池,GaAs,太阳电池,4cm2 21.8,单结太阳电池,InP,太阳电池,4cm2 19.9,单结太阳电池,GaInP/GaAs 4cm2 26.9,单片叠层双结太阳电池,GaInP/GaAs/Ge 4cm2 25.5,单片叠层双结太阳电池,GaInP/GaAs/Ge 4cm2 27.0,单片叠层三结太阳电池 聚光电池,GaAs,太阳电池,0.07 24.6 100XGaInP/GaAs 0.25 26.4 50X,，单片叠层双结太阳电池,GaAs/GaSb 0.05 30.5 100X,，机械堆叠太阳电池,问题提出：为什么GaAs的光转化效率大于硅？,三、纳米氧化锌的应用,纳米氧化锌的主要性质,：,1,、,表面效应,：伴随着粒径的减小，表面原子数的迅速增加，纳米粒子的表面积、表面能都迅速增大。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性。伴随表面能的增加，其颗粒的表面原子数增多，表面原子数与颗粒的总原子数的比值增大，于是便产生了“表面效应”，即“表面能”与“体积能”的区分就失去了意义，使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化，导致纳米材料具有许多奇特的性能。,2,、,体积效应,：纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应，这种体积效应为实际应用开拓了广阔的新领域,纳米氧化锌的应用：,纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用,四、氧化铝的多种变体,氧化铝有多种变体,其中最为人们所熟悉的是,型氧化铝和,型氧化铝，二者均为白色无定形粉末,主要应用：,型氧化铝,在,型氧化铝的,晶格,中，氧,离子,为六方紧密堆积，,Al3+,对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，,晶格能,很大，故熔点、沸点很高,型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、,阻燃剂,、填充料等；高纯的,型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代,大规模集成电路,的板基,型氧化铝,型氧化铝是氢氧化铝在,140-150,的低温环境下脱水制得，工业上也叫,活性氧化铝,、铝胶其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，,Al3+,不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中,型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或,强碱,溶液，将它加热至,1200,就全部转化为,型氧化铝,型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强工业品常为无色或微带粉红的圆柱型,颗粒,，耐压性好在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强,干燥剂,，其干燥能力不亚于,五氧化二磷,，使用后在,175,以下加热,6-8h,还能再生重复使用,目前世界上用拜耳法生产的氧化铝要占到总产量的,90%,以上，氧化铝大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到,10%,阻燃剂,-,纳米超细氧化铋,纳米超细氧化铋在阻燃剂方面的应用前景：,阻燃剂是用以改善材料抗燃性、阻止材料被引燃及抑制火焰传播的物质，主要用于合成高分子材料和天然高分子材料,(,包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等,),的阻燃。选用阻燃剂时主要考虑：用量少，阻燃效率高；使用简便，成本低廉；无毒或基本无毒，燃烧时产生的有毒和腐蚀性气体量及烟量少。,按阻燃机理，当氯化物的沸点和金属元素与,Cl,形成的化学键强度都比较低时，氧化物的阻燃能力较强。在,298K,时，,Sb,和,Bi,与氯与形成化学键的键能分别为,(36050),、,(305,土,8)kJ/mol,，,SbCl3,和,BiCl3,的沸点分别为,506.2,、,720 K,。可见与常用的,Sb2O3,一样，,Bi2O3,是一种阻燃能力较强的阻燃剂,铋是一种环境友好的金属，铋阻燃剂不仅能阻燃，而且有消烟作用，着火时不会产生大量有毒烟雾。在另一方面，虽然铋比锑贵，但铋的用量仅为锑的,1/6,。氧化铋正部分替代氧化锑用于阻燃剂行业。,纳米超细氧化铋由于其粒度细小使高分子材料具有特殊的延展性，如果采用纳米氧化铋对高分子材料进行阻燃处理，可以实现难燃性和自熄性，其阻燃性能比微米级提高,1,个数量级，尤其是纳米氧化铋粒子直径小于化纤纤维的直径，可加入到化纤原料母粒中，这样纺丝后在化纤中均匀分布阻燃材料，从而使得纤维本身具有高效阻燃性。纳米氧化铋不影响材料的机械性能，用纳米氧化铋制备的聚合物,/,层状无机物纳米复合材料既具有阻燃性能，着火时又能有效控制有毒气体的释放及大量烟雾的生成。,Thank you for glancing at it,