非过渡金属的应用

1、非过渡金属的应用,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 5002000Ah，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200400mAh，已广

2、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

3、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I

4、nP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

5、、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

6、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，

7、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

8、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