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氧化铝方面院校排名 哈尔滨工业大学学生痴迷数学20年没人认可,你怎么看?...

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哈尔滨工业大学学生痴迷数学20年没人认可,你怎么看?...

哈尔滨工业大学铝空气电池专利浅析

序号

标题

申请号

申请日

1

多孔石墨烯的制备方法及石墨烯基铝-空气电池的制备方法

CN813.4

2013-07-23

2

铝空气电池循环过滤系统及方法

CN549.1

2015-09-12

3

一次性铝空气电池

CN431.6

2016-09-12

4

一种基于水力旋流作用的铝空气电池电解液循环系统

CN049.9

2017-03-14

5

铝空气电池电堆

CN150.7

2015-09-14

1、多孔石墨烯的制备方法及石墨烯基铝-空气电池的制备方法专利浅析

现有技术问题:由于铝空气电池具有比能量高、原材料来源丰富、使用安全、稳定性能好等特点,受到人们的广泛关注。用金属铝做阳极的铝空气电池作为一种新电池在市场上出现也已经有二十多年的时间了。但铝-空气电极仍存在不少问题,铝阳极的腐蚀和析氢作用,空气电极的极化现象严重,氧气的扩能能力偏低,空气电极对氧气的利用率较低。近几年,针对铝-空气电极中空气电极所存在的这些缺点,国内外研究学者对铝阳极的研究已经越来越成熟,阴极空气电极成为铝-空气电池的另一个研究热点。当空气电极具有导电、有催化活性、透气率高、不透液等特点时,电池的比能量可以得到很大提高。目前研究较多的铝-空气电池阴极催化剂主要有二氧化锰类、钙钛矿类、金属有机大环螯合物类和贵金属类,但迄今为止这些催化剂都未得到广泛运用。石墨烯材料是一种由单层石墨片组成的纳米材料,具有优异的导电性、力学性能及催化活性,已成为物理、化学和材料学等众多学科研究人员的关注热点。目前已有报道将石墨烯运用于锂-空气电池、钠空气电池等金属空气电池,但仍未见报道将石墨烯运用到铝-空气电池当中,因此,将石墨烯作为阴极催化剂运用到铝-空气电池当中具有非常重要的意义。

技术特征:多孔石墨烯的制备方法及石墨烯基铝-空气电池的制备方法,属于材料合成及应用领域。所述多孔石墨烯按照如下步骤进行制备:以氧化石墨为前驱体,在马弗炉中对其进行高温热处理,然后分散在乙醇里,超声波处理制备石墨烯催化剂。所述石墨烯基铝-空气电池的制备方法包括空气电极扩散层的制备、石墨烯催化层的制备、空气电极的组装三步骤。

有益效果:在将石墨烯运用到铝-空气电池之后,其恒流放电电压平台比钙钛矿、二氧化锰等催化剂的要高,电池的稳定性也明显提高。另一方面,石墨烯的制备方法简单,性能优异,因此能大量生产,降低催化剂的制作成本,提高电池的催化效果。

2、铝空气电池循环过滤系统及方法专利浅析

现有技术问题:当前全球能源供给日趋匮乏,人们正在积极探索新的能源。燃料电池由于其高效、洁净等诸多优点,已成为当今世界新能源领域的开发热点之一。铝-空气电池作为一种燃料电池,以空气中的氧气作为正极活性物质,纯铝作为负极活性物质。铝-空气电池由于能量密度大,成为高能量、大功率备用电源的优先选择。由于采用的电解液不同,铝-空气电池的反应机理亦不同。碱性条件下铝-空气电池的主要反应如下:阳极反应: Al+4OH-=Al(OH)4-+3e-阴极反应: O2+2H2O+4e-=4OH-电池的总反应为:4Al+3O2+6H2O+4OH-=4Al(OH)4-存在如下腐蚀反应:2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2在碱性条件下,电池放电电压较高,可适用于小功率电源,也可适用于中高功率电源。中性条件下,反应产物为不可溶的氢氧化铝胶体,目前一般在电解液中添加特殊的抑制剂,使胶体以结晶化粉末的形式从阳极上脱落,避免其影响电池反应的进行。而在碱性条件下反应开始的产物为可溶的Al(OH)4-,后期有氢氧化铝析出,因此碱性性铝-空气电池在设计上比较复杂,辅助设施也较多。目前铝-空气电池应用技术取得了很大的发展,但是仍未能实现大规模应用。主要原因在于一些相关技术尚未十分成熟,仍存在一些问题亟待解决。国内关于铝-空气电池的相关研究报道极少,也没有对铝-空气电池电解液循环过滤的研究。国外研究中提到一般的中、高功率大型铝-空气电池组需要电解液循环系统。电解液循环过程中添加特殊的抑制剂,使电池反应产物三水铝石结晶沉淀,通过过滤的方法将其除去,但是分离装置及其过程尚不可知,也没有相关的研究和报道。国内关于铝-空气电池的相关研究和报道极少,远远落后于国外对铝-空气电池的研究。因此有必要设计一种电解液循环过滤系统,用特殊方法使三水铝石结晶析出以便从电解液中分离,保证电池反应顺利进行,延长电池工作时间。

技术特征:一种铝空气电池循环过滤系统,包括储液槽、压力泵、铝空气电池电堆、热交换器、温度传感器、电池反应产物沉降槽和过滤器,其特征在于所述沉降槽中装有超声装置和晶种添加装置,储液槽带有电解液自动补加装置。2.根据权利要求1所述的铝空气电池循环过滤系统,其特征在于所述储液槽的出料口经压力泵与铝空气电池电堆的进料口相连,铝空气电池电堆的出料口经热交换器和温度传感器与电池反应产物沉降槽的进料口相连,电池反应产物沉降槽的出料口经过滤器、压力表与储液槽的进料口相连。3.一种利用权利要求1或2所述铝空气电池循环过滤系统进行铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述方法步骤如下:步骤一:铝空气电池电堆开始工作后,压力泵在铝空气电池电堆供电下工作,将电解液从储液槽中通入铝空气电池电堆;步骤二:从铝空气电池电堆流出的反应后的电解液在热交换器中加热,达到40-80℃后,进入电池反应产物沉降槽,电解液达到电池反应产物沉降槽体积1/2-2/3后,压力泵停止工作,停止供液;步骤三:电解液进入电池反应产物沉降槽后,超声装置开始工作,同时,添加Al(OH)3晶种,在温度、超声、晶种的三重作用下,三水铝石会快速沉降;步骤四:沉降完成后的电解液进入过滤器,在过滤器的作用下,进一步过滤,保证三水铝石去除干净,同时压力泵可继续工作,使需要处理的电解液继续进入电池反应产物沉降槽沉降;步骤五:过滤完成的电解液会在储液槽中收集,同时由于反应后电解液浓度下降,需要补充高浓度电解液,以维持浓度恒定。4.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述步骤二中,温度为80℃。5.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述超声时间为60min。6.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述超声时间为40-60min。7.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述超声时间为60min。8.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述晶种添加量为5-30g/L。9.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述晶种添加量为20g/L。10.根据权利要求3所述的铝空气电池循环过滤的方法,其特征在于所述高浓度电解液的浓度为15mol/L。

技术效果:在沉降槽中安装有超声装置和晶种添加装置,对于铝空气电池电堆反应过程中产生的三水铝石具有极强的过滤能力和过滤效率;储液槽可自动补加高浓度电解液,保证电池工作过程中电解液浓度的恒定。

3、一次性铝空气电池专利浅析

现有技术问题:当前全球能源供给日趋匮乏,人们正在积极探索新的能源。燃料电池由于其高效、洁净等诸多优点,已成为当今世界新能源领域的开发热点之一。铝-空气电池作为一种燃料电池,具有能量密度大、铝阳极材料来源丰富、无污染、可靠性高、安全性好等优点,因而在众多燃料电池电池中脱颖而出,其应用前景被世界各国看好。美国、加拿大、前南斯拉夫、印度、英国等国都在进行积极研究。由于良好性能的空气电极成功研制,使得铝-空气电池的研究取得了很大的进展。国外在大、中、小功率铝-空气电池的研究方面取得了很大的进展。

技术特征:一种一次性铝-空气电池,其特征在于所述一次性铝-空气电池至少包含一个由铝电极、空气电极、吸湿剂、电解质和电池壳构成的单体电池,所述吸湿剂由吸湿材料和离子交换膜构成,吸湿材料和电解质表面由离子交换膜包覆,吸湿剂一侧贴于铝电极表面,另一侧与空气电极接触,通过电池壳控制铝电极和空气电极间距固定。

技术效果:无需补加电解液,可以从空气中吸收水分,自己生成电解液,从而减轻了电池质量,使电池具有超高的能量密度。

4、一种基于水力旋流作用的铝空气电池电解液循环系统专利浅析

现有技术:铝空气燃料电池是以空气中的氧气作为正极活性物质,以具有高能量密度的高纯铝或铝合金作为电池负极,以KOH、NaOH作为电解液,从而将金属铝中蕴藏的大量化学能转变成为电能。与现行其它化学电源相比,铝空气电池具有以下独特的优势:一是比能量高,其比能量理论上可高达8718 Wh/kg,目前实际可达到300~400 Wh/kg,远高于其他各种电池。二是铝空气电池具有非常稳定的放电电压和较高的瞬时输出功率。

影响铝空气电池使用的关键问题之一是电解液反应产物的处理,同时放电过程中铝电极在强碱溶液中会发生自腐蚀反应,其成流反应和腐蚀反应的产物均为铝酸盐,在一定条件下铝酸盐会生成氢氧化铝和氧化铝晶粒,在电解液中不易直接滤除。电解液中铝的腐蚀产物含量过高会引起铝阳极钝化、空气电极毒化,导致铝空气电池电压下降,并且Al(OH)3在电解液中蓄积越多会导致电解液变粘稠,不利于反应产物扩散,降低铝空气电池的比容量。

目前国内关于铝空气电池电解液中反应产物的处理与分离报道极少,已有的设计也存在过滤系统能耗高、成本高、体积大、氢氧化铝和氧化铝颗粒无法回收利用等问题。

技术特征:一种基于水力旋流作用的铝空气电池电解液循环系统,其特征在于所述铝空气电池电解液循环系统由铝空气电池组、电解液储液桶、隔膜泵和沉淀收集装置构成,其中:所述电解液储液桶的上部设有出液口,底部设有排污阀,出液口经管道与隔膜泵的入口相连;所述沉淀收集装置由旋流器和沉淀收集箱构成,旋流器进液口经液体加速管与隔膜泵的出口相连,旋流器顶部出液口经管道与铝空气电池组进液口相连,铝空气电池组出液口经管道与电解液储液桶相连,旋流器底部出液口经旋流器底流管与沉淀收集箱相连;沉淀收集箱的上部设有出液口,底部设有排污阀,出液口经支路与电解液储液桶和隔膜泵之间的管道相连,支路上设有单向阀和管路阀门。

技术效果:该系统设计结构简单、能耗少、维修方便,极大地减少了铝空气电池组电解液用量。

5、铝空气电池电堆专利浅析

现有技术:当前全球能源供给日趋匮乏,人们正在积极探索新的能源。燃料电池由于其高效、洁净等诸多优点,已成为当今世界新能源领域的开发热点之一。铝-空气电池作为一种燃料电池,具有能量密度大,铝阳极材料来源丰富,无污染,可靠性高,安全性好等优点,因而在众多燃料电池电池中脱颖而出,其应用前景被世界各国看好。美国、加拿大、前南斯拉夫、印度、英国等国都在进行积极研究。由于良好性能的空气电极成功研制,使得铝-空气电池的研究取得了很大的进展。国外在大、中、小功率铝-空气电池的研究方面取得了很大的进展。

技术特征:一种铝空气电池电堆,其特征在于所述电堆由前面板、厚格栅、格栅、空气电极、加强格栅、电池外骨架、厚电池外骨架、铝电极、铝电极座、后盖及空气流道构成,其中:所述前面板和后盖之间设置有电池外骨架和厚电池外骨架,电池外骨架的个数至少为一个,厚电池外骨架的个数为一个;所述前面板和电池外骨架之间、后盖和厚电池外骨架之间均依次设置有厚格栅、空气电极和加强格栅;所述电池外骨架和厚电池外骨架之间依次设置有加强格栅、空气电极、格栅、格栅、空气电极和加强格栅;所述铝电极插在铝电极座上,铝电极座插在电池外骨架和厚电池外骨架的顶部;所述厚格栅的凸台面向前面板和后盖,与前面板和后盖之间形成空气流道;所述电池外骨架和厚电池外骨架之间的两个格栅的凸台相对设置形成空气流道;所述位于电池外骨架和厚电池外骨架两侧的加强格栅的凸台相对放置在铝电极两侧,形成空

大力发展特色矿业循环经济 打造国内一流特大型能源...

义马煤业集团公司是一家以煤炭生产为主,火力发电、氧化铝、化工、建材等多元综合发展的跨行业、跨所有制、跨地区的特大型企业集团,在2006年中国企业500强中排名第490位,是河南省管15家重点企业之一,现有员工5万多人。集团现拥有8家全资子公司、2家控股子公司和32家分公司。2006年全公司生产原煤1789万吨,实现经营总额96亿元、利税7.9亿元,其中:非煤产值52亿元。截至2006年末,公司总资产100亿元,净资产28亿元。义煤集团曾两次被命名为“中国煤炭工业优秀企业(金石奖)”,2005年被中国管理科学研究院命名为“全国企业管理创新示范单位”,同年荣获“第十一届国家级管理现代化创新成果一等奖”。

近年来,义煤集团以科学发展观为指导,坚持节约发展、清洁发展、安全发展,大力发展具有义煤特色的矿业循环经济,积极推进矿区资源利用高效化、产业发展链条化、园区建设系统化、土地使用集约化,转变经济增长方式,优化产业结构,倡导节能减排,初步实现了企业与资源、环境和社会的协调发展。“十一五”期间,义煤集团将借助战略重组和资本运营等手段,全面推动特色矿业循环经济发展,打造国内一流特大型能源化工集团。

一、发展特色矿业循环经济是资源型企业持续发展的必然选择

1.发展循环经济是经济社会持续发展的内在要求

工业革命以来,人类在创造巨大物质财富的同时,也付出了巨大的资源和环境代价。在推进工业化的初期,人类还没有深切体会到自然资源供给和环境容量的有限性。随着人口的持续增加,经济规模的不断扩大,尤其是20世纪70年代,发生了两次世界性能源危机,经济增长与资源短缺之间矛盾凸显,引发人们对经济增长方式的深刻反思。传统增长模式“资源――产品――废弃物”是单向式直线过程,创造的财富越多,消耗的资源就越多,产生的废弃物也就越多,对资源环境的负面影响就越大。人类在发展过程中,深切感到资源并非取之不尽、用之不竭的,要持续发展,客观上要求转变增长方式,探索新的发展模式。在此情况下,循环经济增长模式应运而生。循环经济增长模式是“资源――产品――废弃物――再生资源”的反馈式循环过程,可以更有效地利用资源和保护环境,以尽可能小的资源消耗和环境成本,获得尽可能大的经济效益和社会效益。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革,适应了经济社会发展的内在要求。

2.发展矿业循环经济是煤炭行业转变经济增长方式的根本途径

我国是富煤、贫油、少气的国家,境内查明煤炭储量约5.6万亿吨,占全世界的11.6%,已探明煤炭储量1万亿吨,居世界第3位;我国又是世界第一产煤大国,煤炭产量占世界的37%。煤炭是我国的主要能源,提供了75%的工业燃料、76%的发电能源、80%的民用商品能源和60%的能源化工原料。在未来相当长的时期内,我国仍将是以煤为主的能源结构,煤炭对我国的经济社会发展有十分重要的战略地位。尽管我国煤炭资源相对丰富,但人均占有量相对偏少,不足世界人均占有量的一半。从开发利用现状分析,存在着“资源开发秩序乱,资源回收率低;矿区环境保护投入少,综合治理滞后;安全基础依然薄弱,安全生产形势严峻;科技水平差距大,创新能力不足;生产力落后,产业集中度低;企业负担沉重,职工收入水平低”等问题,严重影响着煤炭工业的可持续发展。为此,国家相继制定了《能源发展十一五规划》和《煤炭工业十一五规划》,明确提出煤炭工业要实现可持续发展必须大力发展循环经济,到2010年,煤矸石综合利用率要达到70%;矿井水综合利用率达到70%;煤层气开发利用率达到70%。“十一五”是全面建设小康社会的关键时期,煤炭工业要保障国民经济和社会发展需要,要实现“三个70%”,必须转变经济增长方式,大力发展特色矿业循环经济,加快结构调整,走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少和可持续的发展道路。

3.发展特色矿业循环经济是义煤集团做强做大做久的战略选择

近几年来,义煤集团通过资源整合,占领了一些煤炭资源,但与不断增长的市场需求和义煤的发展目标相比,还是很有限的。义煤集团要做强做大,单纯依靠增加煤炭产量来拉长经济增长是不明智的,也实现不了可持续发展。对此,义煤集团有十分清醒的认识,专门邀请有关大学和研究院所制订了《义煤集团发展战略》和《义煤集团“十一五”发展规划》,把发展特色矿业循环经济列入集团公司一项重要发展战略,提出了发展的目标、方针和措施,把“提高煤炭回采率,加强伴生资源与煤炭共探联采、综合利用,循环经济园区建设,矿区环境治理”作为四大发展重点,强力推进科技进步、自我创新和产业结构调整,由单一煤炭生产向产业多元化发展转变,拉长产业链,提高产业集中度,走专业化、规模化、集约化、效益化、清洁化发展之路,形成义煤特色,实现经济增长方式由粗放式增长转变为集约式增长,真正把企业做强做大做久。义煤集团按照发展战略和发展规划,确立发展方向和目标,积极实践和探索,取得了明显成效。

二、走新型工业化道路,打造具有义煤特色的矿业循环经济

1.采用先进技术,提高煤炭回采率

近几年来,义煤集团始终坚持实施科技兴煤战略,依靠科技进步发展煤炭主业,积极推广应用综放、炮放、沿空送巷等新技术、新工艺,加快技术改造和产业升级,强化技术吸收和改进、注重技术创新,积极与有关院校开展联合,解决重大技术难题,在瓦斯防治、特殊地质条件煤炭开采技术、防灭火等方面取得了一系列成果。在煤炭开采中广泛推广“一次采全高放顶煤工艺”,使煤炭回采率显著提高,达到72%以上。同时,在煤炭生产中提高块煤率,调整产品结构,提高产品附加值,优质优价,实现增收不增产、增效不增产。

2.拓展和延伸产业链,提高共伴生资源利用率

为促进矿区可持续发展,义煤集团以煤炭共伴生资源(煤矸石、煤泥、矿井水、煤层气、铝矾土)综合利用为突破口,积极拓展延伸产业链条,逐步形成了“资源――产品――废弃物――再生资源”的反馈式循环经济模式。

(1)煤矸石、煤泥的综合利用。

煤炭开采出来以后,被运到洗煤厂(选煤厂)进行洗选,原煤被分离为精煤和煤矸石、煤泥,精煤作为优质的工业燃料和原料直接出售,煤矸石、煤泥留下来进行进一步加工利用。

一是以煤矸石、煤泥、洗中煤利用为起点,发展电力和建材产业,形成“煤――矸石(煤泥)――电”产业链。义煤集团现有矸石山15座,煤矸石累计积存量已达1860多万吨,占地面积600余亩而且每年新排放煤矸石约160万吨、煤泥30万吨、煤灰10万吨,既占用大量土地,又严重污染环境,直接影响到企业的可持续发展。面临困扰煤炭行业的这一难题,义煤集团积极发展煤矸石、煤泥、洗中煤、劣质煤电厂和新型建材,实现煤矿固体废弃物的就地转化,变废为宝。先后规划建设了三座煤矸石、煤泥、洗中煤电厂,总装机容量148兆瓦,年利用煤矸石、煤泥、洗中煤和劣质煤170万吨。

二是利用煤矸石、粉煤灰发展新型建材,形成“煤――矸石(粉煤灰)――建材”产业链。义煤集团依托当地丰富的石灰石、煤矸石、粉煤灰等资源,先后开发建设了煤矸石(粉煤灰)水泥、新型矸石砖、免烧砖等一批综合利用建材项目。目前,义煤集团已建成矸石砖厂和粉煤灰免烧砖厂各一座,年产矸石砖8000万标块、粉煤灰免烧砖8000万标块;在建3条年产6000万标块矸石砖生产线,近期即将建成投产。届时,义煤集团将达到年产3.4亿标块矸石砖(粉煤灰砖)的规模,年可利用煤矸石、粉煤灰70多万吨。同时,利用煤矸石和粉煤灰作为水泥添加料生产普通硅酸盐水泥,现已形成年产新型干法水泥200万吨的生产规模,年消耗煤矸石、粉煤灰可达80万吨以上。

三是对矸石山进行绿化、复垦。对于已自燃的矸石山,如北露天矸石山,进行绿化、复垦。近几年,选择对土壤适应性强的剌槐树在矸石山栽种,先后绿化矸石山2000多亩;在风化程度高、有机质较厚的矸石山上进行复垦造田,计1600多亩。通过对矸石山的绿化、复垦,改善了矿区环境,增加了农业用地,促进了一产的发展。

(2)矿井水的综合利用。

目前,义煤集团年均涌水量2500立方米/时。义煤集团相继投资3000多万元,建设了10座矿井水处理站,加强对矿井水的综合开发和利用,以节约用水,降低生产成本,满足不同的用水需求。经过处理后的矿井水主要用作:①用作工业用水。把跃进矿井水处理后用作跃进综合利用电厂和跃进2×5万千瓦煤泥电厂辅机的冷却用水,引曹窑矿井水经多级沉淀净化后作为氧化铝、钡盐厂的工业用水。②引水上山发展一产。千秋矿把经过处理后的矿井水输送到山上发展一产,灌溉农田面积在2000亩以上。③用作生产、生活用水。处理后50%的矿井水回流井下复用(主要用于综采、综掘、防尘、防灭火等)。另外还有一部分经生物、化学处理净化后作为生活用水。对矿井水进行综合开发利用,减少了对地下水资源的开采,客观上起到了保护地下水资源的作用。据估算,义煤集团对矿井水的利用率在70%以上,每年利用矿井水1300万立方米,和打水源井相比较,每年可减少支出约2000万元,企业经济效益和社会经济效益十分显著。

(3)煤层气的综合利用。

长期以来,义煤集团在煤炭开采中产生的瓦斯直接排放到空气中,也没有把瓦斯看作污染物。近两年来,义煤集团开始重视瓦斯对环境的污染,并着手进行综合治理。2006年10月,义煤集团耿村矿、千秋矿瓦斯发电项目建成投产,总装机容量4000千瓦。下一步,义煤集团将根据各矿的实际情况,对瓦斯进行抽采利用,争取到2010年瓦斯综合利用率达到70%,大幅降低对环境的污染。

(4)煤系地层中铝矾土的综合开发利用。

义煤集团陕渑煤田煤系地层中普遍伴生着赋存好、品质较高的铝矾土层。为使与煤伴生资源得到充分合理有效地开采利用,近年来义煤集团采用煤铝共探联采技术,进行了有益的尝试,取得了良好的成效。在资源集中地科学选址,相继建设了耐火材料厂、棕刚玉厂、氧化铝厂、建材厂等资源型企业。坚持优化设计、联合布置、合理开采、分装分运、综合利用,使伴生的铝矾土得到有效的开采利用,既减少了重复勘探、开采造成的成本升高和资源浪费问题,又充分发挥了矿井现有工程、设施、设备的作用,延长了矿井服务年限。同时,还缓解了矿井因煤炭资源枯竭而报废造成的就业压力。

3.加快产业化聚集和规模化提高步伐,构建循环经济工业园区

(1)依托资源优势,构建张村煤(电、气)铝化循环经济工业园区。为了充分发挥义马地区丰富的煤、电、气、铝矾土等资源优势,解决环境遭到破坏、产业格局单一、抗风险能力小等诸多问题,义煤集团在项目布点上科学布局,把有相当关联度的钡盐厂、耐火材料厂、棕刚玉厂、塑料编织袋厂和氧化铝厂规划建设在渑池县张村镇,形成了一个产品、副产品和废料循环利用的工业园区。义煤集团引入系统论指导园区建设,分别对园区输入系统、自身循环系统、输出系统等三大系统的功能进行不断补充和完善,一个现代化、高标准、示范性的循环经济工业园区初步建成。首先从园区输入系统着手,实施煤铝共勘联采,降低采矿成本,提高资源利用率。义煤集团曹窑矿井下与煤伴生有丰富的铝矾土资源,实施煤铝联采,大大降低了采掘成本,提高了效益。其二,把距园区最近的曹窑矿外排的矿井水经多级沉淀引入张村工业园区用作工业用水,大大提高了水资源的利用率。其三,架设专用线路、铺设供气管道把内部电厂、气化厂的电、煤气引入张村工业园区,降低了园区企业的生产成本,减少了燃煤造气对环境的污染。其四,加强园区自身循环系统建设。煤、铝矾土、重晶石、矿井水、电、煤气等资源进入工业园区后,义煤集团通过对园区企业实行统一管理,建立企业内部市场运作机制,强化就近采购和市场价采购,园区企业间产品、副产品互相循环的产业链条初步形成:钡盐厂产生的副产品――生石灰直接供给一墙之隔的氧化铝厂,氧化铝厂的产品――氧化铝直接供给园区内企业――耐火材料厂、棕刚玉厂,纺织袋厂为其他4个厂生产不同类型的包装袋。其五,加强对流出园区赤泥、钡渣等废料进行制砖和生产水泥,形成一条吃干榨净的绿色产业链。经过认真实施,园区由于物料的循环使用和综合利用,每年产生的经济效益达5000万元以上,同时也给当地带来了巨大的环境效益和社会效益。

(2)构建跃进煤电汽建循环经济工业园区。义煤集团依托邻近的跃进矿、千秋矿有丰富的煤矸石、煤泥和中尾煤资源,在两矿不到2平方千米的土地上,规划建成了有相当关联度的综合利用电厂2个、年产8000万块的矸石砖厂和粉煤灰免烧砖厂各1座,实现产业链的拓展和延伸。首先,跃进、千秋两矿外排的矿井水经净化后用作工业和生活用水,满足了大部分用水需求。其二,园区企业热源得到了较好的利用。两个电厂实施热电联供,供热面积达11万平方米,改善了周边矿区和义马市的工业和居民用热需求。利用矸石砖厂余热用作职工洗澡和冬季厂区取暖,热源得到了充分利用。其三,煤矿生产的原煤经过洗选,煤矸石、中尾煤用作电厂燃料发电和砖厂制砖,电厂粉煤灰用来生产免烧砖。园区初步形成了煤、电、汽、建循环经济产业链,资源得到了较为充分的利用,实现了节能减排,促进了矿区经济的发展。

4.积极推进沉陷区治理和棚户区改造,统筹城乡发展

义马矿区开采历经半个世纪,个别矿已超过百年,煤矿地质环境问题充分暴露,治理的艰巨性、迫切性和难度都很大。近几年来,国家为了解决“四矿”问题,先后出台了一系列优惠政策支持老矿区的改造。义煤集团与三门峡市、洛阳市达成共识,实施统筹规划,把矿区治理与新农村建设和地方小城镇建设有机结合起来,促进了地企共同发展。

(1)实施沉陷区治理。煤矿由于多年开采,地下采空面积不断增大、地面沉陷日趋严重,造成大量土地不能耕种,地面设施受到破坏,住宅不适于居住。为此,义煤集团启动了历史上最大的沉陷区治理工程,在义马市区和周边两个矿区规划建设三个功能齐全的住宅小区,总建筑面积达到32万平方米,总占地18公顷,计划搬迁4994户,涉及近2万城乡人口,复垦面积134公顷,相对新增农业和工业用地120公顷。

(2)实施棚户区改造。义煤集团在河南省和三门峡、洛阳市等省市政府的大力支持下,启动了河南煤炭行业规模最大的棚户区改造工程。义煤集团集中改造的棚户区共有18片,拆除建筑面积104余万平方米,搬迁居民2.4万户、7.11万人,拟新建183万平方米,占地1800亩,总投资14亿~15亿元,相对新增农业和工业用地140公顷。

三、坚持科学发展观,创造美好未来

在省国资委的直接推动下,2007年5月底,义煤集团与永煤集团、省煤气集团、省燃化公司进行战略性重组,联合组成河南煤业化工集团,6月初完成工商注册,注册资本60亿元。河南煤业集团发展方向是“以煤为主,发展煤化工”,重点打造“煤炭――煤化工”产业链,发展目标是:打造中部第一、国内一流、国际知名的特大型能源化工企业,并以此为平台,进一步整合资源,做强做大,力争尽快进入中国100强企业前50位。义煤集团作为河南煤业化工集团的重要成员,将以此重要战略机遇为契机,继续坚持科学发展观,科学谋划、超前发展,走新型工业化道路,大力发展循环经济,打造国内一流能源化工集团。

(1)加强煤炭资源整合,做强做大煤炭主业。煤炭企业作为资源型企业,其发展核心还是要依靠资源,一要有足够资源储备,二要利用先进技术合理开采资源,三要提高资源的附加值。义煤集团将充分发挥大集团的资金、技术和人才优势,跨地区、跨省界、跨国界占领煤炭资源,为企业的持续发展储备足够资源。争取经过3~5年,煤炭产量达到1亿吨以上,产值达到400亿元以上、利润60亿元以上。

(2)依托煤炭资源优势,加快煤化工产业的发展。义煤集团将抓住300万吨煤制油项目即将落户三门峡地区这一重大机遇,积极参与项目的各项前期筹备工作,积极推进“煤――油――化”产业链的形成和发展。同时,依托河南省煤气集团现有煤气化项目和千秋、跃进矿的低热值煤炭资源,积极推进与美国SES公司合作步伐,加快合资建设日产1000万标方煤气项目,满足年产100万吨甲醇用气需要,并进行二甲醚、醋酸等下游产品开发,充实“煤――气――化”产业链。争取经过5~10年的发展,投入400亿元以上,使煤化工产业年新增产值400亿元以上、利润80亿元以上。

(3)依托丰富的铝矾土、煤炭等资源优势,打造铝深加工基地。在三门峡市政府的支持下,义煤集团与广新外贸集团等大企业将加快推进三门峡市100万吨/年铝深加工产业基地建设。双方利用义翔铝业公司现有铝土矿资源,把氧化铝产能扩大到100万吨/年,同时延长产业链,建成50万吨/年铝材深加工及为其配套的相关项目,形成铝矿开发加工利用到生产铝型材、铝板带、铝合金等产品系列,实现从铝土矿到铝制品完整的铝工业体系。项目总投资100亿元以上,全部建成投产后,年可新增销售收入200亿元以上、利润40亿元以上。

(4)依托石灰石、煤矸石、粉煤灰等资源,做大新型建材产业。在搞好现有年产180万吨新型干法水泥生产线生产经营基础上,加快第二条线的建设,并配套建设余热发电项目,使水泥年产量达到400万吨以上、产值10亿元、利润2亿元以上,打造豫西最大的水泥生产基地。同时,依托矿区丰富的煤矸石、粉煤灰等资源,在现有千秋矸石砖厂和跃进免烧砖厂的基础上,再规划建设4~5条矸石砖和免烧砖生产线,争取在5年内使矸石砖和免烧砖产量达到4.5亿块,年销售收入达到1.5亿元、利润3000万元。

(5)提高煤矸石、矿井水、煤层气等煤炭伴生资源的利用率,推进电力、建材等产业的发展。到2010年,煤矸石、矿井水、煤层气等资源利用率均要达到80%以上。

(6)围绕矿区配套服务,促进建筑、机械制造产业的发展。依托现有豫建公司和永兴公司,打造豫西最大、实力最强的建筑企业。依托机电总厂,整合现有机械制造资源,造成河南一流煤机制造企业。

经过几年的发展,把义煤集团真正成为国内一流的大型能源化工集团。

四、关于发展循环经济的几点建议

(1)建议各级政府要从税收、财政、产业政策等方面建立有利于循环经济发展的保障机制,鼓励扶持资源型企业发展矿业循环经济,实现经济发展和社会发展的和谐统一。

(2)煤炭及伴生资源配置向大企业集团倾斜,提高资源利用率。对煤炭及伴生资源实行战略资源管理,实行保护性开发,依法维护煤炭资源使用者的合法权益。加大对浪费资源企业惩治力度,甚至制定回采率达不到规定要求企业的退出机制及政策。禁止将国家规划矿、国有重点煤矿后备资源矿区和实行保护性开采的稀缺煤种化整为零,人为分割成小块井田招标拍卖。煤炭及其伴生资源(如铝矾土)配置向大集团倾斜,发挥其技术优势、人才优势,提高资源利用水平。

(3)政策保持连续性,保障综合利用企业的发展。当前,国家出台了一系列关停小火电的政策,对实现“十一五”节能减排目标有十分重要的意义。但煤炭企业现有的矸石、煤泥、中尾煤综合利用电厂不属于小火电机组。建设矸石电厂的主要目的是为了充分利用煤矿固体废弃物,减少堆存占地,减轻环境污染,并尽量把这些能量加以回收,而不是为了单纯发电。对此类电厂不宜采取“一刀切”,强行进行关闭。否则,就会增加固体废弃物的排放、污染和占地,达不到节能减排的目的,更实现不了国家能源发展“十一五”规划和煤炭工业“十一五”发展规划提出节能减排的“三个70%”。

(4)加快煤炭科技进步,积极倡导绿色开采和利用技术创新。煤矿资源的高效开采和利用,离不开先进的科学技术,离不开政府的资金扶持。对在环境保护方面进行技术研究的矿山,政府可考虑给予一定的税收优惠和费用支持,提高资源保护和技术改造给企业带来的现实收益,鼓励企业增加技术创新投入,创建高产、高效、低耗、节能、环保型矿井。

(5)加强矿业秩序整顿,坚决关闭无证非法的各类小矿。无证非煤小矿,造成了资源浪费,影响和扰乱了市场秩序,成为安全事故频发、国家和职工个人生命财产遭受严重损失的祸端,必须下大力气加以整顿和治理,坚决关闭,还煤矿开采一片洁净的天空。

五、结束语

近几年来,义煤集团积极贯彻落实科学发展观,走新型工业化道路,逐步形成了“矿区资源利用高效化、产业发展链条化、园区建设系统化、土地使用集约化”独具义煤特色的矿业循环经济发展模式。义煤集团作为一个负责任的大企业,在迈向国内一流特大型能源化工集团的道路上,时刻不忘自己的社会责任,始终坚持节约发展、清洁发展、安全发展,实现地企同步持续发展,为建设和谐社会作出积极的贡献!

纳米材料在各个行业中的应用

纳米是英文namometer的译音,是一个物理学上的度量单位,1纳米是1米的十亿分之一;相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说,相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样,纳米是一个尺度概念,并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后,大约是在1―100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此,象铁钴合金,把它做成大约20―30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

在充满生机的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域,纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来,纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如,存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘,成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器,价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件,用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世,充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次,是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度(1~100urn)与物质中的许多特征长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象,认识新规律,提出新概念,建立新理论,为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础,也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题;纳米结构设计,异质、异相和不同性质的纳米基元(零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝)的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点,人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。 1研究形状和趋势纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术,带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究,在千年交替的关键时刻,迎接新的挑战,抓紧纳米材料和柏米结构的立项,迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代,纳米材料研究的内涵不断扩大,领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密,实验室成果的转化速度之快出乎人们预料,基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料,硬度比粗晶cu提高5倍;晶粒为7urn的pd,屈服应力比粗晶pd高5倍;具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注,晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望,根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位,世界发达国家的政府都在部署本来10~15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会(nsf)1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标;美国darpa(国家先进技术研究部)的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象;日本近年来制定了各种计划用于纳米科技的研究,例如 ogala计划、erato计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划,1997年,纳米科技投资1.28亿美元;德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划;英国政府出巨资资助纳米科技的研究;1997年西欧投资1.2亿美元。据1999年7月8日《自然》最新报道,纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意;美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究,决定加大投资,今后3年经费资助从2.5亿美元增加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。 2国际动态和发展战略 1999年7月8日《自然》(400卷)发布重要消息 题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴起”。在这篇文章里,报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍,从2.5亿美元增加到5亿美元。克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。为了加速美国纳米材料和技术的研究,白宫采取了临时紧急措施,把原1.97亿美元的资助强度提高到2.5亿美元。《美国商业周刊》8 月19日报道,美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一,《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域(其它两个为生命科学和生物技术,从外星球获得能源)。美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视,其原因有两个方面:一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测,估计能达到14400亿美元,美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说:纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流,在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一,纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。1999年7月,美国加尼福尼亚大学洛杉矾分校与惠普公司合作研制成功 100urn芯片,美国明尼苏达大学和普林斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘,这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系,10bit/s尺寸的密度已达109bit/s,美国商家已组织有关人员迅速转化,预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应,到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世,在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体,预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量,在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目,正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉,新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇,美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。 3国内研究进展我国纳米材料研究始于80年代末,“八五”期间,“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目,组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作,国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题,国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后,纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头,地方政府和部分企业家的介入,使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。目前,我国有60多个研究小组,有600多人从事纳米材料的基础和应用研究,其中,承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有:中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学,还有吉林大学东北大学西安交通大学天津大学、青岛化工学院、华东师范大学华东理工大学浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金(晶态、非晶态及纳米微晶)氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体,建立了相应的设备,做到纳米微粒的尺寸可控,并制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新,取得了重大的进展,成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷;在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变;在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果;在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属gd;设计和制备了纳米复合氧化物新体系,它们的中红外波段吸收率可达 92%,在红外保暖纤维得到了应用;发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法;发现全致密纳米合金中的反常hall-petch效应。近年来,我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果,引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成:利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术,用这种技术合成的纳米管,孔径基本一致,约20urn,长度约100pm,纳米管阵列面积达到 3mm 3mm。其定向排列程度高,碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列,在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备:首次大批量地制备出长度为2~3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1~2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备:首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3~40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒,并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功,推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是制备成功一维纳米丝和纳米电缆,该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后,许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶;发现了非水溶剂热合成技术,首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬(crn)、磷化钴(cop)和硫化锑(sbs)纳米微晶,论文发表在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石;在高压釜中用中温(70℃)催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉,论文发表在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金---从四氯化碳(cc14)制成金刚石”一文,予以高度评价。我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累,在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地,中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、中国科技大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性,还是成果的学术水平和适用性来分析,都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地,促进我国纳米材料研究的发展,培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接,加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。在过去10年,我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料,研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导cvd、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置,发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法,研制了性能优良的多种纳米复合材料。近年来,根据国际纳米材料研究的发展趋势,建立和发展了制备纳米结构(如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、mcm-41等)组装体系的多种方法,特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验,已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性,推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全,达到了国际90年代末的先进水平。综上所述,“八五”期间我国在纳米材料研究上获得了一批创新性的成果,形成了一支高水平的科研队伍,基础研究在国际上占有一席之地,应用开发研究也出现了新局面,为我国纳米材料研究的继续发展奠定了基础。10年来,我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400多篇,在国际上排名第五位,其中纳米碳管和纳米团簇在1998年度欧洲文献情报交流会上德国马普学会固体所一篇研究报告中报道中国科技工作者发表论文已超过德国,在国际排名第三位,在国际历次召开的有关纳米材料和纳米结构的国际会议上,我国纳米材料科技工作者共做邀请报告24次。到目前为止,纳米材料研究获得国家自然科学三等奖1项,国家发明奖2项;院部级自然科学一、二等奖3项,发明一等奖3项,科技进步特等奖1项;申请专利 79项,其中发明专利占50%,已正式授权的发明专利6项,已实现成果转化的发明专利6项。最近几年,我国纳米科技工作者在国际上发表了一些有影响的学术论文,引起了国际同行的关注和称赞。在《自然》和《科学》杂志上发表有关纳米材料和纳米结构制备方面的论文6篇,影响因子在6以上的学术论文(phys.rev.lett,j.ain.chem.soc .)近20篇,影响因子在3以上的31篇,被sci和ei收录的文章占整个发表论文的 59%。 1998年 6月在瑞典斯特哥尔摩召开的国际第四届纳米材料会议上,对中国纳米材料研究给予了很高评价,指出这几年来中国在纳米材料制备方面取得了激动人心的成果,在大会总结中选择了8个纳米材料研究式作取得了比较好的国家在闭幕式上进行介绍,中国是在美国、日本、德国、瑞典之后进行了大会发言。

4 纳米产业发展趋势

(1)信息产业中的纳米技术:信息产业不仅在国外,在我国也占有举足轻重的地位。2000年,中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面:①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件,都要原器件,美国已经着手研制,现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件,这种器件已经在实验室研制成功,而且可能在2001年进入市场。 ②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件,这方面我国还很落后,但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间,所以,中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件,如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面,我国的研究水平不落后,在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等,可添加氧化锌纳米材料改性。

(2)环境产业中的纳米技术:纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境,必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备,可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm,该设备已进入实用化生产阶段;利用多孔小球组合光催化纳米材料,已成功用于污水中有机物的降解,对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物,有很好的降解效果。近年来,不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业,用于提高水的质量,已初见成效;采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显;治理淡水湖内藻类引起的污染,最近已在实验室初步研究成功。

(3)能源环保中的纳米技术:合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面,现在主要是净化剂、助燃剂,它们能使煤充分燃烧,燃烧当中自循环,使硫减少排放,不再需要辅助装置。另外,利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了,实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质,有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快,就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料,我国也在做,它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

(4)纳米生物医药:这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前,国际医药行业面临新的决策,那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后,用一种很少的骨架,比如人体可吸收的糖、淀粉,使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进,采用纳米技术可以提高一个档次。

(5)纳米新材料:虽然纳米新材料不是最终产品,但是很重要。据美国测算,到21世纪30年代,汽车上40%钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替,这样可以节省汽油40%,减少co2,排放40%,就这一项,每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外,还有各种功能材料,玻璃透明度好但份量重,用纳米改进它,使它变轻,使这种材料不仅有力学性能,而且还具有其他功能,还有光的变色、贮光,反射各种紫外线、红外线,光的吸收、贮藏等功能。

(6)纳米技术对传统产业改造:对于中国来说,当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱,可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉,用的是抗菌涂料,里面的果盘都采用纳米材料,发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展;其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势,中国纺织要在进入wto后能占据有利地位,现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传,提到应用了纳米技术,特殊功能的有防静电的、阻燃的等等,把纳米的导电材料组装到里面,可以在11万伏的高压下,把人体屏蔽,在这一方面,纺织行业应用纳米技术形势看好;第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶,可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能,而且釉不结霜,其它综合性能都很好;第四是建材工业中的油漆和涂料,包括各种陶瓷的釉料、油墨,纳米技术的介入,可以使产品性能升级。

1999年8月20日《美国商业周刊》在展望21世纪可能有突破性进展的领域时,对生命科学和生物技术、纳米科学和纳米技术及从外星球上索取能源进行了预测和评价,并指出这是人类跨入21世纪面临的新的挑战和机遇。诺贝尔奖获得者罗雷尔也曾说过:70年代重视微米的国家如今都成为发达国家,现在重视纳米技术的国家很可能成为下一世纪先进的国家。挑战严峻,机遇难得,我们必须加倍重视纳米科技的研究,注意纳米技术与其它领域的交叉,加速知识创新和技术创新,为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚的基础。
对于纳米科技,科学的态度是积极参与,脚踏实地地推动这一前沿科技的健康发展,既不需要商业炒作,也不需要科学炒作。
参考资料: http://bbs.texindex.com.cn/dispbbs.asp?boardID=2&ID=31153

刘永行的故事

姓名:刘永行 性别:男 出生年月:1948年6月 年龄:54 出生地:四川新津 教育:大学 主要公司:东方希望集团( www.easthope.com.cn ) 公司总部:上海 主要行业:饲料 资产:4.8亿美元(2001年10亿美元【和他的兄弟合并计算】)
1948年6月出生于四川省新津,1982年,与其另三个兄弟各自辞去公职共同创业。 名人名言网欢迎您的光临
1986年,刘氏兄弟创办专门研究饲料的希望科学研究所。两年后,刘氏“希望”饲料试验成功。
1991年,刘氏兄弟组建成都希望集团,刘永行任董事长。
1995年,刘氏兄弟分家,刘永行分得“希望”东方公司,任董事长。同年,刘永行创建“强大”集团,并任董事长。
2000年11月,刘永行被美国《福布斯》杂志评选为中国50名富豪第2位。其个人及其兄弟财产为10亿美元。
今年东方希望集团开始从饲料行业走进一些新的行业。最近刘永行宣布投资2.20亿美元,与一家国有企业共同投资某种原材料的加工和赖氨酸(饲料添加剂)的生产。和他的兄弟刘永好(第6位)在1995年分开之后,刘永行把东方希望建成了一个在竞争激烈的饲料行业中具有相当地位的企业,现在有约60家饲料厂。其他投资包括金融,乳业,还有北方的一个滑雪场。

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