贵金属材料微结构与物理、化学性质的基础理论与应用研究.pptVIP

贵金属材料微结构与物理、化学性质的基础理论与应用研究 陈敬超 稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室 云南省新材料制备与加工重点实验室 昆明理工大学 2010年8月 A界面与稳定性研究 Pt–Rh Microstructure of the wire with the diameter. ?=0.4 mm: (a) transversal cross-section, (b) longitudinal cross-section; ?=0.08 mm: (c) transversal cross-section, (d) longitudinal cross-section. 贵金属与微结构的化学性质与催化活性研究 石油化工用贵金属催化材料 煤化工用贵金属催化材料 发动机尾气净化用贵金属催化材料 微结构与活性位点间的关系 微结构与对应的催化目标与催化活性 固体火箭发动机燃料催化剂 目标：研究贵金属微结构与催化活性位点间的相互关系，开展微结构与与相关催化活性性能的研究，提出满足石油化工、煤化工、汽车尾气净化、特种催化、能源转换、磁记录等新型材料制备技术。 * * 一、贵金属元素 金、银、铂族金属 Au 金 Ag 银 Rh 铑 Pd 钯 Ru 钌 Ir 铱 Os 锇 Pt 铂 按原子结构填充 Ru、Rh、Pd、Ag——4d贵金属 Os、Ir、Pt、Au ——5d贵金属 贵金属有很强的原子键，使它们具有很大的原子间力和最大的堆积密度（配位数为12），由此决定了贵金属具有特殊的物理、化学和力学性质，是国民经济重要行业、部门在较长时期内无可替代的关键材料，对保障国家安全十分重要。 三、贵金属材料 纯金属和高纯金属 电位计绕组材料 高温材料 电刷材料 电接点材料 测温材料 电阻应变材料 弹性材料 磁性材料 钎料/浆料 化合物材料 催化与净化材料 敏感材料 生物医学材料 材料类别 ……… 络合物/化合物 金属/合金 复合材料 液态/浆料 粉末 块体材料 丝、箔、带、管、粒等加工材料 薄膜材料 产品形式 四、贵金属材料的工程应用与重大需求 1. 航天工程 火箭发动机耐热涂层 地球同步轨道卫星推进系统燃烧室材料 火箭点火引爆合金 火箭方向、姿态控制的仪表材料(如陀螺仪的导电游丝)、精确测温材料，应变材料 空间飞行器防辐射涂层 空间飞行器电气接点材料、电子器件钎料 性能要求高、稳定可靠、防空间辐射等 侦察卫星天线材料 发动机测温材料 2. 航空工程 航空发动机耐高温材料：铂族金属为基的难熔金属间化合物或以这些金属间化合物为弥散相的铂族金属超合金 航空发动机点火接点材料 飞机方向、姿态控制的仪表材料(如陀螺仪的导电游丝)、精确测温材料，应变材料 性能要求高、稳定可靠、长寿命等 3. 环境工程 贵金属因其具有特殊的物理化学特性和显著的催化活性，是众多领域中不可替代的环境功能材料。贵金属环境功能材料主要包括环境治理材料、环境污染监测材料及环境友好材料等。 汽车尾气净化 水净化 有害气/液体敏感材料 高效率、低成本、长寿命、敏感性高 4. 国防工程 武器装备火控系统用钎料 目标跟踪系统用封装材料 微光夜视/红外系统用钎料 武器装备用滑动电刷材料 性能要求高、稳定可靠、长寿命、保障武器装备精度等 5. 化学与能源工程 化工催化材料：均相/异相催化剂 质子交换膜燃料电池催化电极材料 储氢材料 太阳能电池浆料 贵金属光、电、热转换及敏感材料 高效率、低成本、可再生 贵金属除具有优良的物理化学性能外，还具有催化功能，特别是铂族金属，它在所有元素中具有最强的催化功能，不仅催化活性高，而且具有特殊的选择性，有多种多样的催化作用，在石化工业中被广泛地用于制造催化剂。 6. 信息工程 贵金属具有良好的化学稳定性，高电导率和热导率，特有的电学、磁学、光学等性能，广泛用于微电子技术，如半导体器件的欧姆接触、线路、键合、密封等，成为提高半导体器件性能必不可少的金属。随着微电子材料向多功能化、复合化、低维化和智能化方向发展，贵金属材料也面临挑战，得到迅速发展。 欧姆接触用贵金属材料 半导体集成电路(ICs)用线路和电极材料 铂族金属硅化物及金属化系统 键合金丝 含贵金属的化合物半导体 液体金属离子源(LMIS)用铂族合金 贵金属钎料、薄膜、靶材材料 7. 生命科学 医用电子器件电极材料（体内植入、体外用） 同位素辐射源封装材料 外科种植材料 抗菌和杀菌材料 生物传感器材料 贵金属同位素、化合物可用于肝、肺、肾、乳腺、脑等疾病及肿瘤的诊断治疗 贵金属抗癌药物（顺铂、碳铂等） 高效、低毒、长作用 五、贵金属材料基础理论研究的重大需求 贵金属材料的微结构是指组成材料的电子结构和原子排列方式，它决定了材料性质与使用