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    死亡元素:氟的传奇历史 !
    时间:2023-12-19 查看:1184

    氟(Fluorine)是一种非金属化学元素,化学符号为F,原子序数为9。氟是卤族元素之一,属周期系ⅦA族,在元素周期表中位于第二周期。氟元素的单质是F2,它是一种淡黄色有剧毒的气体。氟气的腐蚀性很强 ,化学性质极为活泼,是氧化性最强的物质之一 ,甚至可以和部分惰性气体在一定条件下反应 。

    氟是人体骨骼和牙齿中不可缺少的元素,适量的氟可以增加骨骼的硬度 、抑制口腔细菌的生长。氟也是国民经济发展的重要元素,在汽车、电子信息、建筑材料 、石油化工、金属、玻璃、农业等领域都发挥着重要作用 。

    然而 ,在化学元素发现史上,氟元素的发现可谓是参加人数最多、持续时间最长、危险性最大的研究课题。

    “制氟之战”拉开序幕

    关于氟元素的记载,最早可以追溯到1529年,德国矿物学家阿格里克拉曾在手记中记录,矿工在钢铁冶炼炉中加入一种矿石,这种矿石可以提高炉温,除去硫、磷等杂志,并且还能和炉渣形成共熔物,使得矿渣和金属铁更易分离。这种矿石便是后来为人熟知的萤石。

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    到了1670时,德国一个名为施瓦哈德的玻璃工在偶然之下把萤石和硫酸混在一起 ,产生的气体使他的眼镜蒙上了一层薄雾 ,让他意识到这种气体能够腐蚀玻璃。于是他开始利用这一方法对玻璃进行雕刻,制成拥有各式花样的玻璃艺术品,Becoming a glass sculptor highly appreciated by the imperial court and family,赚到不少钱,但对这一技术的原理,他始终一无所知 。

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    1780年 ,瑞典化学家卡尔·威尔海姆·舍勒对这一现象十分着迷,他猜测萤石与硫酸接触产生的这种气体,很有可能含有某种未知的活泼元素,为了验证自己的猜想,他进行了多次实验,但他因中毒早早离开人世,未得答案 。

    后来,很多化学家们都积极投入到对这一气体的研究当中,他们发现萤石与硫酸混合后得到的混合物,性质与盐酸十分相似,但比盐酸稳定,而且对于玻璃和一些硅酸盐矿物的腐蚀性非常强。
    1810年时,英国化学家戴维通过实验得出结论:氯气是一种元素而非化合物 ,并指出酸中也许不一定含有氧元素 。

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    这一发现给法国化学家安培带来了很大启发,他根据研究指出 ,这种萤石与硫酸产生的混合物中可能含有一种和氯相似的元素,他将这种元素命名为fluorine(氟)。得知这一结论的戴维,开始使用他最擅长的电解法尝试分离出氟单质 。

    至此 ,化学家们的“制氟之战”拉开序幕。

    与氟的激烈交锋

    戴维对电解装置进行了多次改进 ,反复试验 ,最终都以失败告终 ,Also forced to stop research due to severe symptoms of fluorosis 。The study was also forced to stop due to severe symptoms of fluorosis.

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    同一时期,法国化学家盖·吕萨克和泰纳合作开展了电解法制氟的实验,同样因中毒而终止了实验。
    1834年,戴维的学生法拉第也曾对电解法制氟进行尝试 ,但实验均未成功。

    1836年 ,爱尔兰科学院的乔治·诺克斯和托马斯·诺克斯两兄弟试图用氯与氟化汞反应制取氟单质 ,但在实验过程中中毒倒下 ,被紧急送往医院救治。
    比利时化学家保林·鲁耶特和法国化学家杰罗姆·尼克雷也先后开展了进一步的研究  ,最终因此中毒,为科学献身 。
    1906年 ,莫瓦桑因为在氟单质制备和氟化合物合成上的outstanding成就获得诺贝尔化学奖,成为了因对化学元素的发现做出贡献而获得诺贝尔化学奖的第二人 。
    成功制备出氟单质以后,莫瓦桑开始进行氟化物的研究,成为了first place制备出许多新氟化物的化学家,他制备了气态的氟代甲烷、氟代乙烷、异丁基氟,通过碳与氟的反应合成了许多氟碳化合物 ,其中最引人注目的就是四氟代甲烷,Because it was the predecessor of the later high-efficiency refrigerant Freon 。
    莫瓦桑将自己研究氟的成果编成了《氟及其化合物》一书 ,作为后人研究氟及其化合物的参考资料。

    结语:关于氟的更多可能
    氟元素成功制备的百余年后 ,含氟化合物广泛运用于人类生活中的方方面面,为生产力的发展与人类社会的进步做出了重要贡献,传统产业如玻璃生产、陶瓷制作、金属冶炼等,新兴行业如新能源电池 、半导体等,都有氟的踪影。
    氟化学开拓者们将自身的智慧与执着化为利器 ,在未知的氟领域艰辛摸索,开拓了通往真理的道路 ,而他们面对未知领域时一往无前的探索精神将如灯塔的光一般,Leading us towards deeper and broader directions,寻见关于氟的更多可能。


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    1854年,法国化学家埃德蒙·弗雷米多次用电解法电解熔融的无水氟化钙、氟化钾和氟化银 ,生成的气体很快将铂电极腐蚀,始终未能收集到氟。
    1869年 ,英国化学家比尔·哥尔也决定尝试用电解法分解氟化氢制备氟单质,但由于不了解氟的性质,实验中产生的少量单质氟与氢气发生了剧烈的化合反应,引发了爆炸事故 。

    这时 ,很多科学家已经意识到:氟是一种非常活泼的元素,要将这种元素从化合物中分离出来十分困难。

    攻克 :梦寐以求的氟单质

    1872年,一个名叫亨利·莫瓦桑的年轻人成为了埃德蒙·弗雷米的学生,开始了自己的化学研究之路。
    当制备单质氟的研究课题交到莫瓦桑手上时,他并未对这个难倒了众多化学家的难题感到气馁,反而下定决心要攻克这一难题 。

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    莫瓦桑依据文献中的实验记载,进行了多次实验 ,但都没有成功,还因为尝试用氟化砷来进行电解而中毒 ,Forced to interrupt the experiment。

    最终 ,莫瓦桑改进了电解装置,设计了铂制U形管装置,用萤石制成塞子 ,并用冷冻剂为实验装置降温,降低反应温度 ,终于在通入电流后得到了无数科学家梦寐以求的氟。这一年是1886年 ,距离安培将其命名为氟已经过去了七十六年 。

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    新能源汽车电池类型全解析

    一、锂离子电池 1. ‌三元锂电池‌‌技术特点‌ :正极材料含镍 、钴 、锰(NCM)或镍 、钴、铝(NCA),能量密度高(160-250 Wh/kg) ,低温性能优异(-30℃仍可工作) ,但热稳定性差(热失控温度约200℃)‌。‌适用场景‌:高端乘用车,适合长续航需求及寒冷地区‌ 。 2. ‌磷酸铁锂电池(LFP)‌‌技术特点‌:正极材料为磷酸铁锂,热稳定性ji佳(热失控温度800℃),循环寿命长(超2000次),成本较低,但低温性能差(-10℃以下衰减明显)‌。‌适用场景‌:中低端车型 ,适合对安全性要求高且预算有限的用户。  3. ‌钴酸锂电池‌‌技术特点‌ :能量密度极高(约200 Wh/kg),但高温稳定性差、成本高昂且循环寿命较短‌。‌适用场景‌:早期高端车型,现逐渐被三元锂电池替代‌ 。 二 、燃料电池 1. ‌氢燃料电池‌‌技术特点‌:通过氢氧化学反应发电,仅排放水;加氢速度快(3-5分钟),续航可达600公里以上,但氢气储运成本高、基础设施不足 。‌适用场景‌ :商用车及试点乘用车,适合环保要求高且加氢便利的场景。2. ‌碱性燃料电池(AFC)‌‌技术特点‌ :采用液态碱性电解质 ,效率高但需纯氢燃料,早期用于航天领域,商业化应用受限‌。‌适用场景‌:特殊领域(如航天、固定电站) ,民用场景较少‌。3. ‌熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)‌‌技术特点‌ :工作温度高(650℃) ,燃料适应性广(可处理天然气 、沼气等),但启动时间长、材料成本高‌。‌适用场景‌ :工业发电及大型固定电站‌。 三 、其他电池类型 1. ‌镍氢电池‌‌技术特点‌:循环寿命长 、稳定性好,但能量密度低(60-120 Wh/kg),自放电率高 ,需定期维护‌ 。‌适用场景‌:混合动力汽车,逐步被锂离子电池替代‌。2. ‌铅酸电池‌‌技术特点‌ :成本低廉、技术成熟 ,但能量密度极低(30-50 Wh/kg)、体积大、寿命短‌。‌适用场景‌:低速电动车及备用电源,无法满足主流电动汽车需求‌。3. ‌石墨烯电池‌‌技术特点‌:充电速度极快(8分钟充至80%)、循环寿命长,但制造成本过高 ,尚处实验室阶段‌。‌适用场景‌:未来技术储备,短期内难以商业化‌。  4. ‌固态电池‌‌技术特点‌:采用固态电解质,能量密度超300 Wh/kg,安全性高(无电解液泄漏风险),但量产工艺复杂 、成本极高‌ 。‌适用场景‌:高端车型 ,预计2030年前后规模化应用‌。  四、适用场景总结‌长续航需求‌ :三元锂电池(高端车型)>固态电池(未来技术)>氢燃料电池(商用车)‌。‌安全性优先‌:磷酸铁锂电池(主流选择)>固态电池>镍氢电池。‌‌低成本场景‌:磷酸铁锂电池>铅酸电池>镍氢电池 。‌‌极端低温环境‌  :三元锂电池>氢燃料电池>固态电池。‌

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    2025-06-04

    锂盐双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)的制备及锂电池应用展望

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    2025-05-30

    氟化玻璃技术革新引领产业升级,多领域应用拓展打开市场新空间 ——新材料研发与产业化进程加速,助力“双碳”战略落地 近年来 ,随着新能源、高端制造等领域的快速发展,氟化玻璃作为高性能材料的重要分支,在技术突破与产业化应用上迎来多重进展 。从光伏发电到红外光学 ,从精密蚀刻到环保涂料,氟化玻璃正以创新姿态推动产业绿色转型,成为新材料领域的热点赛道。 一、技术突破:全氟化物玻璃陶瓷与蚀刻工艺双创新 1

    ——新材料研发与产业化进程加速,助力“双碳”战略落地  近年来 ,随着新能源 、高端制造等领域的快速发展 ,氟化玻璃作为高性能材料的重要分支 ,在技术突破与产业化应用上迎来多重进展 。从光伏发电到红外光学 ,从精密蚀刻到环保涂料,氟化玻璃正以创新姿态推动产业绿色转型,成为新材料领域的热点赛道 。  一、技术突破 :全氟化物玻璃陶瓷与蚀刻工艺双创新1. 低声子全氟化物玻璃陶瓷研发进展 国内某公司在低声子全氟化物玻璃陶瓷材料领域取得重要突破,解决了传统氟化物玻璃因稳定性差导致的透明化难题。该材料凭借超低声子能量特性 ,在中波红外光学器件、医疗激光设备等领域展现出独特优势,未来可广泛应用于科研与工业检测系统。  2. 玻璃蚀刻液专利提升制造精度    新研发的新型玻璃蚀刻液,通过氟化钾 、氟化钠与氟硅酸铵的协同作用 ,结合羧甲基纤维素等添加剂,显著提高了蚀刻均匀性 。该技术可优化微电子玻璃器件加工工艺,为半导体和显示面板行业提供更高精度的解决方案。  二、应用场景扩展:光伏与新能源领域成核心驱动力 1. 全球最薄光伏玻璃量产     我国成功量产厚度仅1.6毫米的光伏玻璃,兼具高透光率与抗腐蚀性。这一突破不仅满足了光伏组件轻量化需求 ,还通过盐卤资源的高效利用,推动“千年盐都”向千亿级新材料产业集群转型 。   2. 氟化碳材料助力新能源电池   新开发的氟化碳材料,作为锂氟化碳电池核心正极,已应用于航天探测器电池 ,并拓展至民用无人机 、汽车电子等领域 。其近期获得的天使轮融资将加速产线智能化改造,进一步降低材料成本,推动产业化进程。  三 、产业链协同:产学研融合加速技术转化1. 产学研合作模式深化    国内某公司与上海交通大学的技术合作 ,实现锂电级PVDF树脂与环保涂料的“双突破”,推动氟材料产业链向高端化延伸 。此类模式通过整合高校研发资源与企业产业化能力,缩短了技术转化周期。  2. 资本涌入助推技术落地   2025年1-4月 ,融资事件达6起,涵盖单壁碳纳米管、磁光晶体等高附加值产品。资本的青睐不仅缓解了企业研发压力,更通过市场机制加速了氟化玻璃相关技术的规模化应用 。  四、市场趋势:传统玻璃承压,氟化玻璃逆势增长当前传统浮法玻璃行业面临高库存、低利润与需求疲软三重压力 ,部分产线被迫冷修。相比之下 ,氟化玻璃凭借其在新能源与高端制造中的不可替代性逆势增长。例如 ,光伏玻璃需求受“双碳”政策驱动持续攀升,2024年产量同比增长14.33% 。此外,节能玻璃、红外光学玻璃等细分领域亦成为企业转型的重要方向。  五 、挑战与展望:成本与标准制定成关键尽管氟化玻璃前景广阔,但其发展仍面临挑战 :  - 成本控制:如氟化碳材料依赖高价原料,需通过全产业链优化降低成本 ;  - 环保标准 :无PFOA涂料等环保型产品的推广需符合国际法规,倒逼企业技术升级 ;  - 产能匹配:新兴应用需求激增与产能布局滞后之间的矛盾亟待解决。   结语氟化玻璃的技术革新与市场拓展 ,不仅是材料科学的进步,更是全球能源转型与产业升级的缩影。随着“双碳”目标的推进,氟化玻璃有望在光伏、新能源电池、高端光学等领域释放更大潜力,成为新材料产业高质量发展的标杆。未来 ,政策支持 、资本投入与技术突破的协同效应,将进一步推动这一领域迈向国际竞争前沿。欢迎咨询我司产品:氟化镁 、氟化钠等高纯氟盐系列产品!

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    2025-05-27

    三氟甲磺酸主含量测定技术突破推动行业高质量发展

    三氟甲磺酸主含量测定技术突破推动行业高质量发展——新型检测方法助力医药化工精准质控2025年5月23日 ,随着三氟甲磺酸在医药合成、化工催化、新能源材料等领域的广泛应用 ,其纯度检测技术的重要性日益凸显。近期 ,多项创新检测方法的研发与应用为三氟甲磺酸主含量测定提供了更高精度、更环保的解决方案,推动行业向标准化、高效化方向迈进。技术创新:高灵敏度检测方法涌现抑制电导-离子色谱法  针对三氟甲磺酸生产过程中残留的氟离子、氯离子及硫酸盐等杂质,研究人员采用高容量IonPac AS18阴离子交换柱和氢氧化钾梯度淋洗技术 ,成功实现了高浓度、高酸度基体下痕量杂质的分离检测 。该方法重复性高(RSD<3%),检出限低至0.1 mg/L(氟离子),显著优于传统离子对色谱法。高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)  在药物杂质检测领域 ,HPLC-MS技术通过C18色谱柱和梯度洗脱程序,结合质谱高灵敏度特性 ,可精准测定三氟甲磺酸残留溶剂 。例如 ,拉洛他赛原料中基因毒杂质三氟甲磺酸乙酯的检测限低至1.81 ppb,回收率稳定在95.4%~111.4%,为药物安全提供保障 。气相色谱-质谱联用(GC-MS)  针对三氟甲磺酸酯类基因毒性杂质,顶空衍生化-GC-MS技术通过衍生剂与目标物反应生成稳定产物,结合质谱选择性监测模式,实现了痕量检测(定量限6.15 ppb),填补了该领域技术空白。我司产品三氟甲磺酸主含量测定采用滴定法,具体如下:1.仪器设备及试剂50mL碱式滴定管、1mL微量滴定管  、NaOH标准溶液、酚酞指示剂2.分析步骤①用量筒量取30ml高纯水并加入250mL玻璃锥形瓶中,将具塞的锥形瓶擦拭干净,称重 ,记为 m0  。②取1.5mL三氟甲磺酸样品加入到锥形瓶中,盖紧 ,摇匀 ,待瓶温降至室温 ,当雾状物消失后,再次称重,记为m1,摇匀。③加 2-3滴酚酞指示剂,用0.5mol/LNaOH标准溶液滴定至溶液恰由无色变为粉色,且30秒内不变色,则记为终点 ,记录消耗Na0H标准溶液的体积为V ,同时做空白实验(用1mL微量滴定管滴定),并记录消耗NaOH标准溶液的体积,记为V0。3.计算 :式中:X一三氟甲磺酸主成分含量,%;C---NaOH标准溶液的浓度,mol/L;V一样品消耗NaOH标准溶液的体积 ,mL ;V0一空白消耗NaOH标准溶液的体积,mL;M0一加入样品前容量瓶的质量 ,g;M1一加入样品后容量瓶的质量 ,g。行业应用:从实验室到产业化的跨越医药领域:三氟甲磺酸作为强酸催化剂 ,其纯度直接影响药物合成效率。例如,采用GC-MS法精准控制拉洛他赛原料中的基因毒杂质,确保药品安全性。化工制造:通过优化制备工艺,生产纯度达99.5%以上的1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐 ,其检测流程涵盖pH值测定、重金属分析及分光光度法,助力离子液体材料的高端化。食品安全 :江苏省农科院开发的三氟甲烷磺酸水解-HPLC法,可高效检测小麦中结合态脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON) ,水解条件温和(60℃ 、1.0 mol/L酸浓度),为粮食毒素监控提供新手段。 标准化进程 :检测方法规范化我国已逐步建立三氟甲磺酸检测标准体系,涵盖重量法、紫外线吸收法、光谱法等多种技术。例如:GB/T 6048-2006 规定了三氟甲磺酸的质量分析流程 ;ISO/IEC 7597:2016 针对快速溶出试验提出明确要求。此外,CMA和CNAS认证的第三方检测机构提供权威报告,推动行业检测结果互认。未来展望:绿色化与智能化并进随着环保需求升级,甲基磺酸(MSA)体系因低污染特性逐步替代传统酚磺酸体系。我国自主研发的MSA高速镀锡技术,通过优化镀液稳定性,降低锡耗(1.3% vs 传统4.6%) ,同时支持500 m/min高速生产,为三氟甲磺酸在高端制造中的应用开辟新场景 。未来,结合人工智能与自动化仪器的智能检测系统有望进一步提升检测效率,而微流控芯片等微型化技术或将推动现场快速检测的普及。 结语  三氟甲磺酸主含量测定技术的突破,不仅保障了下游产品的质量与安全,更推动了医药、化工、食品等多行业的升级转型。随着技术创新与标准完善,我国在高端化学品检测领域正迈向全球领先地位。 

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    2025-05-23



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