1-112号元素电子排布式研究报告

——一、我国截至112号元素电子排布式目前，发现的原子量最大的元素是锕系元素，共118种，其中最后一位元素即第118号元素，其电子排布式为，即，具有74个质子和102个中子，其质量为钚（Pm），原子序数为95。自然界存在的化学元素由轻到重排列，构成元素周期表。自然界中已知存在元素共118种。天然放射性元素是指自然界中以天然形式存在的放射性同位素。它们在地球内部广泛分布并不断发出放射线，是人类利用的重要放射性源。但绝大多数天然放射性元素的半衰期都较长，不可能对人类造成危害。只有极少数几种天然放射性元素具有较强的放射性，被称为“凶猛元素”。比如镭、钋、铀、氡等，它们的半衰期相对较短，即使是微量的辐射也能对人体造成严重的伤害。过去几十年来，随着科学技术的发展，人们对天然放射性元素的研究日益深入。同时，也发现了越来越多新性质的元素。迄今为止，已发现的人工合成的元素共有138种，其中只有六种人工合成的元素未发现有同位素，其余的均已发现相应的同位素。现在已知最重的人工合成元素是锿（Cm），其原子序数为96，于1952年美国科学家华莱士和汤因比两人分别用回旋加速器通过质子轰击氮气而合成成功。二、我国稀有元素综合利用进展我国是一个稀有金属矿产资源比较丰富的国家，多数稀有金属储量位居世界前列。我国的稀土等稀有金属在现代农业、先进制造业和电子信息产业等领域应用广泛。稀有金属已成为支撑未来新兴产业发展的关键战略资源。（一）在先进制造业领域应用1．作为功能性材料应用于永磁材料。根据相关资料显示，全球钕铁硼永磁材料的市场份额超过90％，我国占比接近30％。目前，我国是全球最大的钕铁硼永磁材料生产国。预计2025年全球钕铁硼的需求量将达到221000吨，年均增长率为4．2％。伴随新能源汽车行业的快速发展，钕铁硼作为电动汽车和风电等行业的核心基础材料需求将进一步提升。2．作为高性能合金应用于航空航天等关键零部件制造。高性能合金是具有优异性能的金属基体合金，能够在高温、高压、高剧烈度和有毒有害环境下长期工作。航空航天、海洋工程、石油化工等高端装备对高性能合金的需求旺盛。近年来，我国在高性能合金研发方面取得显著成果，部分产品已经达到国际先进水平。在航天领域，神舟飞船和天宫空间站等核心舱段所采用的高性能合金叶片已经成功实现批量生产。3．作为抛光材料应用于半导体行业。抛光液是半导体生产线上重要的基础原材料之一，能够将半导体晶圆表面粗糙度降低至纳米级水平，从而提升集成电路的集成度和性能。目前抛光液主要依赖进口，而且价格昂贵。由于国内抛光液在稳定性、精度等方面的技术短板，导致产品无法满足大规模产业化需求。但是近年来，国内抛光液技术实现了重大突破，产品性能逐渐达到国际先进水平，有望替代进口产品并逐步实现国产化替代。（二）在新能源领域应用1．基于稀土的储氢材料应用于新能源车。氢燃料电池是一种高能效、无污染的新型发电技术。稀土的储氢材料可以有效降低氢气储存的压力和体积，提高储氢效率。目前市面上主流的储氢材料主要是稀土化的钙钛矿复合材料。预计2025年全球氢能市场规模将达到约1200亿美元，2030年将超过5000亿美元。随着新能源车市场的快速扩张以及加氢站建设提速，稀土储氢材料将在促进氢能源汽车发展方面发挥重要作用。2．基于稀土的发光材料应用于照明行业。稀土发光材料具有亮度高、颜色丰富、功耗低等特点，可以广泛应用于指示灯、路灯、显示屏等领域。据统计，全球稀土荧光粉市场规模超过12亿美元，预计2025年将达到16亿美元。3．基于稀土的锂电池应用于电动工具等领域。稀土对锂电池的能量密度和温度适应性等方面具有重要作用。目前市面上主流的锂电池主要是镧铈氧化物锂电池和钴酸锂电池。随着电动工具行业的快速发展以及无人机等领域的应用推动，稀土锂电池的市场前景广阔。（三）在电子信息领域应用1．基于稀土的催化剂应用于锂离子电池。稀土化合物对锂离子电池具有很强的催化活性，可以有效提高电池的能量转换效率。据统计，全球稀土催化剂市场规模超过20亿美元，预计2025年将达到30亿美元。2．基于稀土的磁性材料应用于传感器等领域。稀土磁性材料具有高剩磁感应强度、高能量密度等特点，可以广泛应用于电子罗盘、地磁传感器、振动传感器等领域。据统计，全球稀土磁性材料市场规模超过50亿美元，预计2025年将达到70亿美元。3．基于稀土的光电材料应用于显示器等领域。稀土发光材料在液晶显示屏（LCD）和有机发光二极管（OLED）等领域具有广泛的应用前景。据统计，2020年中国LCD面板产量达到了2亿片，占全球总产量的38％，为全球最大的LCD生产基地；全球OLED面板产量达到了3千万片，同比增长了75％，预计到2025年将达到9千万片。随着LED照明市场需求的增加以及OLED屏幕在手机、平板电脑等领域的应用推广，稀土光电材料市场需求将持续增长。（四）在生物医药领域应用1．基于稀土的药物应用于抗癌治疗方案中。稀土具有独特的磁性和光敏性等特性，已被成功应用于肿瘤治疗。研究表明，将稀土与某些药物配合使用可以有效地抑制肿瘤细胞的生长和转移。目前已有多种稀土顺磁性药物用于治疗脑瘤、乳腺癌和肺癌等恶性肿瘤。2．基于稀土的医学成像设备应用于精准医疗领域。稀土超导核磁共振成像（MRI）仪具有超高的空间分辨率和时间分辨率，可以精确地观察人体内部的结构和组织情况，为临床医生提供更加准确的诊断结果。此外，稀土还可以用于制造高性能的生命科学仪器和实验室设备，推动精准医疗技术的快速发展。3．基于稀土的生物传感器应用于环境监测领域。稀土化学反应灵敏且响应迅速，能够用于检测环境中的有害物质。目前稀土生物传感器已被广泛应用于水质监测、气体分析和食品溯源等领域，有望在未来成为环境监测领域的重要工具。（五）在农业领域应用1．基于稀土的功能性肥料应用于高效农业生产中。稀土可以改善土壤结构、提高土壤肥力、促进植物生长，进而提高农作物产量和品质。目前国内外已有多家公司开发出了基于稀土的功能性肥料产品并投入市场应用。2．基于稀土的农药应用于农业病虫害防治中。稀土对许多病虫害具有较好的杀灭效果并且对环境较为安全。通过将稀土与其他成分结合制成农药制剂，不仅可以提高药效还能降低毒性和副作用，已成为当前农药研究的重要方向之一。3．基于稀土的植物生长促进剂应用于现代农业种植中。稀土可以调节植物的生长发育和代谢过程，促进根系生长和养分吸收，进而提高农作物的产量和质量。目前国内外有许多企业已经开始使用含有稀土元素的植物生长促进剂来提高农作物的生产效率。（六）在环保领域应用1．基于稀土的净化剂应用于废水处理过程中。稀土元素可以与水中的重金属形成稳定的络合物并与之分离出来，从而起到净化水质的作用。一些研究报道表明，稀土净化剂对废水中的铅、汞、镉等重金属具有较好的去除效果且具有操作简便、成本较低的优点。2．基于稀土的功能性材料应用于废气处理过程中。稀土元素可以将有害气体转化为无害或者低毒气体，从而起到净化空气的作用。一些稀土催化材料已成功应用于汽车尾气处理装置中，取得了良好的去除效果。3．基于稀土的环境监测仪器应用于大气和水污染监测中。稀土元素可以用于制造高精度的环境监测仪器，如光谱仪、激光雷达和气体分析仪等设备，有助于实时监测大气及水中污染物含量的变化情况并确保生态环境的安全稳定。三、我国稀有元素保护政策和规划建议我国政府高度重视稀有元素的开发利用及其生态安全问题。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出：“做强做优做大我国战略性新兴产业”“加快培育壮大新材料、新能源、智能制造、电子信息等产业”，这为稀有元素的开发利用提供了难得的发展机遇同时也提出了新的要求挑战。为此需要制定和完善相关法律法规体系以规范稀有元素的市场秩序；构建稀有元素产业发展的相关机制以保障产业健康可持续发展；加大科技创新力度以推动稀有元素产业技术升级；完善人才培养体系以满足稀有元素产业人才需求；加强国际合作交流以提升我国稀有元素产业的国际影响力和竞争力；积极宣传稀有元素产业的重要性以增强社会公众的认识和支持度；最后对稀有元素产业实施宏观调控以保障产业平稳健康发展；等等。（一）加强稀有元素战略研究应建立稀有元素专门的研究机构，系统开展稀有元素的形成原理、分布规律、成矿作用、资源潜力以及加工利用等方面的研究工作并不断拓展新的研究方向和技术路线；加强跨学科领域的联合攻关和产学研深度融合以促进科技创新成果向现实生产力转化；培养一批高素质的专业科技人才以保证稀有元素科学研究工作的持续推进和发展创新；积极举办学术交流会议和专业培训活动以增强科研团队的整体素质和能力建设；鼓励和支持企业和社会力量参与稀有元素的基础研究和技术开发以进一步明确稀有元素的市场定位和发展路径；及时跟踪和发布国内外稀有元素的研究进展和技术应用信息以提升行业整体竞争能力；等等。（二）健全稀有元素产业政策一要完善稀有金属矿业权管理制度及其配套政策体系避免稀有金属矿业权内部流转和市场化配置不畅的问题；二要积极推动稀有金属商业化开采进程加大财政资金投入引导社会资本投入推动矿山基础设施建设和资源勘探开发工作；三要鼓励企业加大研发投入掌握自主知识产权构建完整的产业链条提高稀有金属产品的附加值和市场竞争力；四要加强国际合作交流积极参与全球稀有金属矿产资源的开发利用和管理维护我国在全球资源市场中的权益；五要建立健全稀有金属市场体系完善交易制度规范市场秩序打击非法交易和商业欺诈行为保护消费者权益；六要加强稀有金属环境保护工作严格限制和规范稀有金属冶炼加工企业的环境监管和污染排放努力实现可持续发展；七要大力推进稀有金属再生利用体系建设完善废旧物品回收利用政策鼓励相关企业加大技术研发投入实现资源循环利用减少环境污染；八要加强稀有金属安全生产管理严格执行相关法律法规规范企业生产经营行为防止事故发生减少人员伤亡和财产损失；九要积极推动稀有金属产业发展战略研究完善政策支持体系为行业发展提供良好的政策环境和服务保障；十要做好稀有金属产业发展规划引导产业有序集聚发展优化产业布局促进产业升级和结构调整；等等。（三）加快稀有元素技术研发应依托国家重点实验室、工程技术研究中心以及各类科技园区等创新载体平台建立稀有元素研究开发中心组织开展跨学科、跨领域的协同创新活动着力解决稀有元素的高层次理论创新和技术瓶颈问题；加强企业主导的产学研深度融合促进科技成果转化为现实生产力不断提高稀有元素的研发能力和水平；鼓励高校、科研院所与企业共同建立产学研一体化创新基地培养一批高水平创新人才和技术技能型人才推动科技成果转化为实际生产力；积极推动国际科技交流合作引进国外先进的研究成果和技术手段不断提升我国稀有元素领域的自主创新能力；加强知识产权保护力度维护市场公平竞争秩序鼓励企业进行技术创新和产品升级提高核心竞争力；不断加大对稀有元素科研团队的支持力度培养一批高素质的专业人才和技术管理人员为稀有元素的研发与应用工作提供强有力的人才保障；等等。（四）明确稀有元素产业发展方向应根据国家战略需求和发展目标合理确定稀有元素产业发展的方向重点扶持优势企业和重点项目积极培育新的经济增长点推动产业健康可持续发展；根据市场需求变化和技术进步趋势不断调整产业结构优化产品结构提高产品附加值延长产业链条打造若干具有国际竞争力的优势产业集群；鼓励企业采用新技术新工艺新设备新材料加快技术改造提升产品质量档次扩大产品市场份额增强企业品牌意识；积极推动信息化与工业化深度融合有效发挥信息化对稀有元素产业发展的支撑作用；不断创新商业模式和管理模式提高运营效率和服务水平降低生产成本增强企业盈利能力和抗风险能力；加强人力资源队伍建设完善职业培训体系提高员工素质和技术水平缓解人才供需矛盾逐步打造一支规模宏大专业齐全技能熟练素质优良的人才队伍；等等。（五）加强稀有元素市场监管应加强对稀有元素的市场监管完善市场准入制度鼓励公平竞争打击非法经营活动