磷化工前沿技术导读.docx

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1、磷化工前言技术导读feigeoer十一五国家科技支撑计划“高纯磷化工产品工业化关键技术与示范工程”重点对湿法磷酸技术、高聚合度聚磷酸镂、工业级、食品级和半导体级磷酸等产业进行了攻关和技术突破。磷化工行业作为基础化工工业,产品用途广，需求量大，是国民经济中具有重要作用的一个行业，始终得到国家政策大力支持。产业结构调整指导目录（2011年本）把“硫、钾、硼、锂等短缺化工矿产资源勘探开发及综合利用，中低品位磷矿采选与利用，磷矿伴生资源综合利用”、“10万吨/年及以上湿法磷酸净化生产装置”列为鼓励类产业。石油化工“十二五”发展规划提出“重点支持和鼓励中低品位磷矿特别是胶磷矿精选和利用技术；开发和推广磷

2、矿伴生资源综合利用技术、磷石膏综合利用技术、湿法磷酸净化技术”。从工信部官网获悉，为更好地服务于新型城镇化和绿色建筑发展，工业和信息化部、住房城乡建设部9月1日联合印发了关于促进绿色建材生产和应用行动方案（以下简称方案），要求以建筑垃圾处理和再利用为重点，加强再生建材生产技术和工艺研发，提高固体废弃物消纳量和产品质量。十三五”时期，我国磷化工产业优化产品结构、搞好磷化工的深加工和精细化极为重要。磷化工包括磷矿、元素磷、磷酸、磷酸盐、磷肥、磷化物、磷系农药、有机磷酸酯等八大类产品。二维(2D)材料被预期将在国际半导体技术蓝图(FrRS)所指的2028年硅材料末日接棒，其中最知名的就是石墨烯(gr

3、aphene)；科学家们也正在研究其他“梦幻材料”，包括过渡金属硫化物(transitionmeta1dicha1cogenides,TMD),如二硫化铝(mo1ybdenumdisu1phide,MoS2)o现在又有一种新的2D材料黑磷(b1ackphosphorus)被视为能解决石墨烯的一些问题。黑磷没有石墨烯的缺点一一石墨烯缺乏能隙(bandgap)而且与硅不相容；与硅的相容性可望促进硅光子元件(si1iconPhotoniCS)技术的发展，届时各种芯片是以光而非电子来传递数字信号。率领该研究团队的美国明尼苏达大学教授Mo1i表示：“我们首度证实了晶体黑磷光电探测器(photodetec

4、tor)能被转移到硅光子电路中，而且性能表现跟错(germanium)一样好一一这是光电探测器的黄金标准J磷在自然界是一种具备高度活性反应的物质一一这也是为何它们被用来制造火柴一一不过将磷在烤箱中以精确的温度烘烤后，它的颜色会变黑，不但性质变得非常稳定,还转变成一种纯晶体型态，能剥离到硅基板上。明尼苏达大学的研究人员使用20个单层（mono1ayer）的黑磷打造第一款元件证实其光学电路，据说可达到3Gbps的通讯速度。高性能光电探测器仅使用几层黑磷（红色部分），就能感测波导（绿色部分）中的光；也可用石墨烯（灰色）调节其性能（来源：Co11egeofScienceandEngineering,U

5、niversityofMinnesota）黑磷超越石墨烯的最大优点就在于拥有能隙，使其更容易进行光探测；而且其能隙是可通过在硅基板上堆叠的黑磷层数来做调节，使其能吸收可见光范围以及通讯用红外线范围的波长。此外因为黑磷是一种直接能隙（direct-band）半导体，也能将电子信号转成光；1i表示：“我们的短期目标之一是制作黑磷电晶体，而长期目标则是在硅晶片中实现黑磷雷射元件J有机兀-共朝功能材料作为一种新型的有机光电材料，已经在场效应晶体管（FETs）、非线性光学材料（N10）、太阳能光伏电池（SOIarCen）以及有机电致发光二极管（O1EDS）等领域展现出了非常广泛的应用前景。将杂原子引入兀

6、-共辗体系是一种有效地调节材料光电性能的方法，如磷原子的引入。近年来有机磷光电材料以其独特的结构特点引起了研究者越来越多的关注，然而，相对其他已经得到广泛研究的有机光电材料而言，含磷共钝材料才刚刚起步。如合成了含有苯并吠喃结构的新型磷杂环戊二烯、含有苯并映喃介机构单元睡咯衍生物、开发了一条通过磷杂环戊基卡宾迁移转化为相应的磷杂苯的新方法，为磷杂苯在有机光电材料的应用做好铺垫。创新研究成果磷杂环戊二烯类材料，二睡吩并磷杂环戊二烯类材料,二苯并磷杂环戊二烯类材料，磷杂聚苯撑乙烯材料，亚氨基鳞类材料，等等。正当前科学技术飞速发展，高分子合成材料被广泛应用于国防、工农业生产、城市建筑和日常生活等各个领

7、域。由于绝大部分高分子合成材料容易燃烧,应用时会引起火灾是个严重突出问题，故对阻燃材料的研究是当前人们迫切关注的大问题。为了充分利用我省极为丰富的磷矿资源和对磷的深度加工。计划研究四个类型的含磷有机物，即磷酸酯高分子，磷酸酰胺高分子，聚氯化磷氮(PNC1_2)_n,THPCP(CH_20H)+_4CI)聚合物的研究。近来对磷酸酯类高分子物作了初步的合成和性能的实验,是在聚乙烯醇分子链上引入磷磷酸钙包括羟基磷灰石是生物体骨骼和牙齿等硬组织的主要无机成分，具有良好的生物相容性，被广泛应用于硬组织修复和替换、药物和基因载体及医学成像等生物医学领域。磷酸钙在生理体液环境(pH=7.4)很稳定，但当PH

8、降低至酸性环境中其溶解度增大，因此根据体内PH值的变化可以设计出PH响应的药物控释系统。所制备的磷酸钙纳米结构材料具有良好的生物相容性、高药物/蛋白装载量和优良的缓释和PH响应释放性能，在生物医学领域具有良好的应用前景。目前本质阻燃高聚物还由于合成、加工及价格等方面的局限，大多仍处于实验室研制阶段，但它代表阻燃高分子材料的发展方向值得关注。关于本质阻燃环氧树脂，目前主要包括分子中含DOPO侧基的阻燃环氧树脂、分子中含磷酸酯基的阻燃环氧树脂2类。中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室陈仙辉教授课题组与复旦大学张远波教授、封东来教授和吴骅教授课题组合作，在二维类石墨烯场效应晶体管研究中取得重要进

9、展，成功制备出具有几个纳米厚度的二维黑磷场效应晶体管。他们成功制备出基于具有能隙的二维黑磷单晶的场效应晶体管。与其他二维晶体材料相比，二维黑磷单晶材料更加稳定，但其单晶在常压下不容易生长。实验显示，当二维黑磷材料厚度小于7.5纳米时，其在室温下可以得到可靠的晶体管性能，其漏电流的调制幅度在10万量级，电流-电压特征曲线展现出良好的电流饱和效应。晶体管的电荷载流子迁移率还呈现出对厚度的依赖性，当二维黑磷材料厚度在10纳米时,获得最高的迁移率值大约1000平方厘米每伏每秒。这些性能表明，二维黑磷场效应晶体管在纳米电子器件应用方面具有极大的潜力。磷酸盐是目前世界各国应用最广泛的食品添加剂,它广泛应用

10、于食品生产的各个领域,对食品品质的改良起着重要的作用.目前我国已批准使用的磷酸盐共8种，包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、酸式焦磷酸钠、焦磷酸二氢二钠等1,在食品中添加入这些物质可以有助于食品品种的多样化，改善其色、香、味、形,保持食品的新鲜度和质量,并满足加工工艺过程的需求,在食品中是很重要的品质改良剂.磷酸盐基无机胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷灯的粘结构表现出较强的粘结强度，作为基体在耐火材料、涂料、设备维修和密封修补、陶瓷复合材料、铸造和军事领域等应用广泛。如磷酸铝胶粘剂，磷酸镁胶粘剂，磷酸错胶粘剂，磷酸铝胶粘剂，磷酸铝铝胶粘剂。在磷酸盐无机胶粘剂的研发和

11、改进中，仍有大量的工作要做。高纯电子级磷酸，食品和药用磷酸盐，草甘瞬除草剂,磷系阻燃剂的市场：电子级磷酸属高纯磷酸，是电子行业使用的一种超高纯化学试剂，属于微电子化学产品之一，广泛用于超大规模集成电路，大屏幕液晶显示器等微电子工业。开发磷精细化工产品，不能等市场，要主动开展应用研究，推广应用研究成果，主动进入市场，否则在市场竞争中会被动、滞后。磷精细化工产品都具有高纯、专用、超细、特种功能、特种用途、（即包含两大类：精细化学品和功能化学品），是将初级磷化工产品采用高技术进行深加工而制成的高附加值磷化工产品.开发精细磷化工产品不完全是合成更多的新产品，而是在原有初级磷化工产品上采用特殊的、精细化的、在对现有无机物在极端条件下进行再加工从而改变物质的微结构，开发具有新的功能，满足高新技术的各种需求的新产品。