Q:能否简单介绍Fe3O4的性质?
A:黑色的Fe3O4是铁的一种混合价态氧化物,熔点为1597℃,密度为5.17g/cm?,不溶于水,可溶于酸溶液,在自然界中以磁铁矿的形态出现,常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率。
(也有文献指出Fe3O4的熔点为1538℃,不溶于酸)
Q:磁铁用火烧会失去磁性,Fe3O4的磁性受温度影响吗?
A:铁磁性和亚铁磁性物质在Curie温度以上发生二级相变转变为顺磁性物质。Fe3O4的Curie温度为585℃。
Q:这几种磁性有什么区别呢?
A:可将物质的磁性分为五类:
(a) 抗磁性(反磁性):物质中全部电子在原子轨道或分子轨道上都已双双配对、自旋相反,没有永久磁矩。
(b) 顺磁性:原子或分子中有未成对电子存在,存在永久磁矩,但磁矩间无相互作用。
(c) 铁磁性:每个原子都有几个未成对电子,原子磁矩较大,且相互间有作用,使原子磁矩平行排列。
(d) 亚铁磁性(铁氧体磁性):相邻原子磁矩部分呈现不相等的反平行排列。
(e) 反铁磁性:在Néel温度以上呈顺磁性;在低于Néel温度时,磁矩间相邻原子磁矩呈现相等的反平行排列。
Q:铁只有Fe3O4这种氧化物具有顺磁性吗?
A:这是不正确的,如γ—Fe2O3同样具有亚铁磁性。
不幸的是,在中学阶段,这种物质完全没有被提及。
Q:为什么Fe3O4有高的电导率?
A:可以将Fe3O4不平常的电化学性质归因于电子在Fe2+与Fe3+之间的传递。 重点
Q:我们化学老师说Fe3O4可以看成FeO·Fe2O3?
A:这种写法较好说明了Fe3O4中含有Fe(II)和Fe (III)。缺点是这种类似复盐的化学式写法容易使学生误认为Fe?O?是混合物(或固溶体)。此外,这并不能表明Fe3O4的真实结构。
Q:也可以看成Fe(FeO2)2,即铁酸(III)亚铁(II)?(或称偏铁酸亚铁或铁酸亚铁)
A:Fe3O4为反式尖晶石结构,属于立方晶系,氧原子处于立方密堆积结构,一半的Fe3+占据四面体位置,Fe2+和另一半Fe3+占据八面体位置。晶体中并不含FeO22-离子。其真实结构可较好地表示为Fe(III)[Fe(II)Fe(III)]O4 重点
Q:Fe3O4中,铁元素的化合价是多少?
A:Fe3O4中铁元素的氧化数为+2和+3,其中三分之一是正二价的Fe,三分之二是正三价的Fe,表观氧化数为正三分之八。
Q:化合价与氧化数有什么关系?表观氧化数是什么?
A:化合价包括共价、离子价、配位数和氧化数(氧化态)几个概念。当分子中原子之间的共享电子对被指定属于电负性较大的原子后,各原子所带的形式电荷分别称为它们的氧化数。对于Fe?O?,氧化数与离子价同义。离子价是在离子型晶体或分子中,或在溶液与熔融盐中,离子所带的电荷。表现(平均)氧化数可直接由化学式决定,有较大的人为因素。与之相对,共价化合物的(实际)氧化数要根据分子的微观结构进行判断。
Q:为何要引入表观氧化数的概念?
A:引入表观氧化数的概念是为了使氧化还原反应的判断、配平和计算更为方便、快捷。
Q:为何将Fe3O4称作混合价态氧化物而不是混合氧化物?
A:这是为了避免出现歧义。若称作混合氧化物容易与氧化物的混合物混淆。 Q:Fe3O4是混合物吗?
A:不,Fe3O4是纯净物。它的组成大致是固定的,铁原子与氧原子的个数比约为3:4.
(由于晶体缺陷,原子个数比并不是准确值,但通常可以忽略)
Q:为什么铁丝在氧气里燃烧会生成四氧化三铁?
A:通常的解答是比较铁的氧化物的标准摩尔生成Gibbs自由能的大小,得出Fe3O4的热力学稳定性最大,因此产物是Fe3O4。但此处使用这个方法不太恰当。
较好的方法是通过分别计算比较高温时生成三种铁的氧化物相互转化的反应的摩尔Gibbs自由能变得出结论。已有文献对此进行的分析。
(查阅文献时请注意,ΔG=ΔH-TΔS并不是Gibbs-Helmholtz方程,请勿将两者混淆)
Q:既然Fe3O4热力学最稳定,为什么在常温下铁发生氧化反应,生成的铁锈主要成分是Fe2O3·χH2O呢?这不是说明Fe2O3通常最容易生成吗?
A:其实这也是不严谨的认识。
铁与空气接触就会在其表面上形成氧化物,此时,氧化物膜本身的化学组成并非均匀。如一块低碳钢可以为三种氧化物膜所覆盖:与金属接触的是FeO,与空气接触的一侧是Fe2O3,中间则是Fe3O4.更确切地说,也许是三种氧化物的饱和固溶体的混合物构成钢铁表面的氧化膜层。
同时,氧化物膜的厚度也视氧化时的不同环境条件而变化。室温下,干燥空气中相对较纯的铁上氧化物的厚度不超过20埃(1埃=0.1纳米)但在潮湿空气中氧化物膜的厚度明显增加,可以看到表面上的锈斑。此时氧化物的沉积是分层的,接近金属的一侧是致密的无定形无水层,接近空气一侧是厚的多孔水化层
事实上,几乎所有实际固体的表面上都存在不同的结构不完整性和组成不均匀性,简单地用标准摩尔生成Gibbs自由能作为判断依据是不合理的。
Q:为什么铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气?氢气不会还原Fe3O4吗?
A:两个反应发生的温度不同。高温时氢气可以还原Fe3O4,在温度较低时,铁则可以置换水蒸气中的氢。同样可以借助计算反应的摩尔Gibbs自由能得出结论。
Q:怎样制取Fe3O4?
A:可由将水蒸气通过赤热的铁、FeO的部分氧化或由Fe3O4加热到1400℃以上制得。对于Fe3O4纳米粒子则有化学共沉淀法、溶胶-凝胶法等多种制备方法,下面进行详述。
Q:Fe3O4能否在铁表面形成致密氧化膜?有抗腐蚀效果吗?
A:Fe3O4有抗腐蚀效果,如钢铁制件的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用,在钢铁制件表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜,以用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。 2013来,有关纳米Fe3O4制备的文献大量涌现,一些新型的制备工艺也不断出现。传统制备纳米Fe3O4的方法主要有沉淀法、水热(溶剂热)法、微乳化法、溶胶-凝胶法。新兴的制备方法如微波法、热解羰基前躯体法、超声法、空气氧化法、热解-还原法、多元醇还原法等正逐渐成为学者们研究的热点。在相关制备Fe3O4的方法中,新型的表面活性剂、制备体系也都有所突破。表面活性剂已经不仅仅局限于SDS、PEG、CTAB、柠檬酸、油酸等,用NSOCMCS、聚丙烯酰胺作修饰剂也有于报道。制备体系也相继出现乙醇-水体系、正丙醇-水、丙二醇-水体系等。
1、沉淀法
沉淀法由于其工艺操作简单成本较低,产品纯度高,组成均匀,适合于大规模生产,成为最常用的纳米颗粒的制备方法。同时,通过向沉淀混合液中加入有机分散剂或络合剂可提高纳米粒子的分散性,克服纳米粒子易团聚的缺点。常用的沉淀法有共沉淀法、水解沉淀法、超声沉淀法、醇盐水解法和螯合物分解法等。
(1) 共沉淀法
共沉淀法在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂,让所有离子完全沉淀。为了获得均匀的沉淀,通常将含有多种阳离子的盐溶液慢慢加入到过量的沉淀剂中进行搅拌,使所有离子的浓度大大超过沉淀的平衡浓度,尽量使各组分按比例同时析出来。
其原理是Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O。具体如右图。
沉淀法制备纳米粒子时,Fe2+、Fe3+的摩尔比直接影响产物的晶体结构;溶液的pH值、离子浓度、反应温度等均影响微粒的尺寸大小。如何通过控制反映条件制备晶体结构单一、颗粒尺寸均匀的纳米颗粒是沉淀法所面临的主要问题。外沉淀剂的过滤、洗涤也是必须考虑的问题。
共沉淀法得到的四氧化三铁纳米粒子多为球形结构,粒径较小(5~10nm)。但由于该反应的温度比较低,所以得到的粒子的结晶性相对较差。而且,该法制备的纳米Fe3O4微粒沉淀在洗涤、过滤和干燥时颗粒间易发生团聚,会影响纳米Fe3O4的性能。
(2) 水解沉淀法
水解沉淀法就是利用碱性物质的水解释放OH-,常用的碱性物质有尿素、己二胺等,这些物质释放OH-的速度比较慢,在制备纳米Fe3O4微粒时有利于生成颗粒均匀的纳米颗粒,通常这种方法能制备出颗粒分布在7nm到39nm的纳米颗粒。
(3) 超声沉淀法
超声能在溶剂中产生空化效应,产生的空化气泡在10~11秒的极短时间内塌陷,泡内产生5000K左右的高温。该系列空化作用与传统搅拌技术相比更容易实现介观均匀混合,消除局部浓度不均,提高反应速度,刺激新相的形成,而且对团聚还可以起到剪切作用,有利于微小颗粒的形成。超声波技术的应用对体系的性质没有特殊的要求,只要有传输能量的液体介质即可。Vijayakumar.R等用高强度超声波的辐射,从乙酸铁盐水溶液制得粒径为10nm,具有超顺磁性的Fe3O4颗粒。
(4) 醇盐水解法
利用醋酸钠在水中电离生成醋酸根的还原作用,在高压反应釜中180℃左右将Fe部分还原Fe,Yonghui Deng等用FeCl?醋酸钠和乙二醇在高压反应釜中加热200℃8h即制得了具有超顺磁性的Fe3O4纳米颗粒。
(5) 螯合物分解法
该法原理是金属离子与适当的配体形成常温稳定的络合物,在适宜的温度和pH值时络合物被破坏,金属离子重新释放出来与溶液中的OH-离子及外加沉淀剂、氧化剂作用生成不同价态不溶性的金属氧化物、氢氧化物、盐等沉淀物,进一步处理可得一定粒径甚至一定形态的纳米粒子。
2、水热(溶剂热)法
水热(溶剂热)反应是高温高压下在水溶液(有机溶剂)或蒸气等流体中进行的有关化学反应的总称。水热法是近十余年发展起来的一种制备纳米粉体的合成,用此法所制备的Fe3O4粒径小、粒度较均匀、不需要高温煅烧预处理,并可实现多价离子的掺杂。然而,由于水热法要求使用耐高温、高压的设备,因而此法成本较高,难以实现规模化生产。
水热法制备纳米Fe3O4大多采用无机铁盐(FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、FeSO4)和有机铁盐(二茂铁Fe(C5H5)2)作为先驱体,以联氨、聚乙烯基乙二醇、PVP等作为表面活性剂,在低于200℃的碱性溶液条件下合成。
Shouheng Sun用水热方法制备了粒径可控的超顺磁性Fe3O4颗粒。首先以Fe(acac)?为Fe源制备粒径为4nm的Fe3O4颗粒,然后以粒径为4nm的Fe3O4颗粒为晶种,通过控制保温时间等因素分别制备了粒径分别为6、8、12、16nm的Fe3O4纳米颗粒。
Zhen Li等报道了采用常见的FeCl3·H2O替代价格昂贵的Fe(acac)3作为前驱体,制备了Fe3O4纳米颗粒。
Yadong Li等报道了以FeCl3·6H2O、NaAC、EG、PEG为原料制备了单分散性的Fe3O4纳米颗粒,且粒径尺寸可调。
3、微乳化法
微乳化法是指两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液,也就是双亲分子将连续介质分割成微小空间而形成微型反应器,反应物在其中反应生成固相,由于成核、晶体生长、聚结、团聚等过程受到微反应器的限制,从而形成包裹有一层表面活性剂并且有一定凝聚态结构和形态的纳米颗粒。
微乳液法制备纳米催化剂,具有所需设备简单、实验条件温和、粒子尺寸可控等优点,这是其它方法所不能比拟的。因此,成为纳米催化剂合成中令人十分关注的技术。关于微乳液法制备纳米催化剂方法的研究多集中于对粒子尺寸的控制上,关于对粒子单分散性的控制研究还比较少。
4、溶胶-凝胶法(sol-gel)
该法是利用金属醇盐的水解和聚合反应制备金属氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶,再浓缩成透明凝胶,凝胶经干燥热处理后制得氧化物超微粉的。Sol-gel方法的缺点是采用金属醇盐作为原料致使成本偏高,且凝胶化过程合成周期长。同时,应用sol-gel法制备粒径100nm以下的纳米颗粒还未见报道。
此外,其它制备方法如微波法、热解羰基前躯体法、超声法、空气氧化法、热解-还原法、多元醇还原法等相继有报道。
海岩冰等用FeSO4溶液加入氨水溶液在微波炉中8s即得到黑色的Fe3O4纳米颗粒。Alivasatos等用热解羰基前躯体法制备出了单分散的γ-Fe3O4纳米粒子,此后该法在制备单分散的磁性氧化物纳米粒子中得到了广泛的应用。Liu等采用多元醇还原法,利用乙酰丙酮亚铁和乙酰丙酮合铂在高温液相中的还原反应制取了直径为3nm的FePt磁性纳米粒子,该粒子在表面活性剂的保护下呈现单分散状态。孟哲等人在室温下pH=10左右的环境中采用氧化诱导、空气氧化Fe(OH)2悬浮液成功制备出高纯度、磁性强、球形分布的Fe?O?超细粉体。 在当代电气化和信息化社会中,磁性材料的应用非常广泛。四氧化三铁磁性材料作为一种多功能磁性材料,在肿瘤的治疗、微波吸收材料、催化剂载体、细胞分离、磁记录材料、磁流体、医药等领域均已有广泛的应用,这种材料很有发展前景。
近日,上海、广东、福建、重庆、天津、山东等多个省份发布制造业高质量发展“十四五”规划,指出要大力发展多种化工新材料。
一、重庆市
1.新材料产业发展重点概述
先进有色合金:电子、 汽车 、航空航天、轨道交通等领域用新型高强、高韧、耐蚀铝合金材料及大尺寸制品,高性能镁合金及其制品,钛合金结构件及紧固件,铜合金精密带材和超长线材制品等高强高导铜合金。
高端合成材料:聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯弹性体、水性聚氨酯涂料、合成革等聚氨酯产品,尼龙66、尼龙6、长碳链尼龙等聚酰胺产品,PET、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等聚酯产品,PMMA等聚甲基丙烯酸甲酯产品,VAE、PVB树脂等聚烯烃产品,聚碳酸酯产品,聚甲醛产品,BDO产品,以及合成材料主要原料。
其他新材料:玻璃纤维及制品、 碳纤维材料、气凝胶材料、石墨烯材料、功能性膜材料等。
2.具体内容
(1)先进有色合金
加快氧化铝项目建设,积极谋划电解铝、再生铝项目,构建与后端铝加工制造能力相适应的上游材料本地供应保障体系。推动现有铝加工企业加强铝合金纯净化冶炼与凝固技术研究、高强高韧大规格型材板材加工技术等技术研发,规划实施好高端铝材系列项目,不断丰富铝及铝合金产品种类;
加快航空用高强韧钛合金工程化、产业化步伐,积极引育上游原料企业,进一步完善本地钛合金产业体系。发挥镁合金领域技术优势,推动现有企业加快高性能镁合金及变形镁合金、镁合金锻件、耐蚀镁合金等产品开发,拓展应用场景,进一步壮大镁合金产业;
推动现有铜加工企业加快精密带材和超长线材、铜合金引线框架、电子铜箔等铜合金产品开发。
(2)高端合成材料
发挥本地MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、AA(己二酸)产能优势,加强环氧化合物、聚醚多元醇等项目规划建设,推动PTMEG(聚四氢呋喃)、聚氨酯树脂等领域现有企业进一步扩大产能,完善壮大聚氨酯产业链;
依托本地AA产能优势,加强ADN(己二腈)—HDA(己二胺)、尼龙66盐(己二酸己二胺盐)、尼龙66(聚己二酰己二胺)等产品规划建设, 积极引育长碳链尼龙、耐高温尼龙等领域企业,打造聚酰胺产业链;
依托本地MMA(甲基丙烯酸甲酯)项目优势,加强丙酮等原料项目规划建设,扩大MMA产能,积极引育PMMA(聚甲基丙烯酸)领域企业,打造聚甲基丙烯酸甲酯产业链。依托本地PTA(对苯二甲酸)条件,加强EG(乙二醇)、PG(丙二醇)、BG(丁二醇)等原料项目规划建设, 推动企业进一步提升PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)产能,加快PET工程塑料产品开发,打造聚酯产业链;
依托乙炔、醋酸乙烯产品和技术优势, 发展VAE(醋酸乙烯—乙烯共聚)、EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚)、T-PVA(热塑性聚乙烯醇)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、EVOH(乙烯—乙烯醇共聚物)树脂等聚烯烃产业链;
依托碳酸二甲酯项目,结合规划建设的MTO(甲醇制烯烃)项目和丙酮项目, 规划发展双酚A项目,打造聚碳酸酯产业链;
依托甲醇资源和POM(聚甲醛)技术优势, 扩大POM规模;
依托本地乙炔资源, 发展BDO(1,4—丁二醇)、PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)/PBS(聚丁二酸丁二醇酯)等下游环节,壮大可降解塑料产品规模。
(3)高性能纤维及复合材料
利用原料基础,推动相关企业研发制造 高性能PVA(聚乙烯醇)功能纤维、差别化氨纶、特种聚酯纤维、聚酰胺纤维、PU(聚氨酯)超纤等产品。 推动现有玻璃纤维及制品企业加强无碱玻璃纤维先进池窑拉丝等技术研发,加快超细、高强高模等高性能玻璃纤维与制品,增强性复合材料,以及微纤维玻璃棉高效绝热及过滤材料、微纤维棉衍生品等产品开发。面向 汽车 、智能终端等整机产品结构件需求, 积极引育碳纤维、陶瓷纤维等其它高性能纤维及增强复合材料领域企业。
(4)气凝胶材料
以硅基气凝胶为切入,延伸上游有机硅源、无机硅源、功能性硅烷等气凝胶前驱体及基材产业链,形成气凝胶产品集群及多种硅基化学品的新型高端硅产业基地。加快气凝胶绝热毡、气凝胶隔热板、气凝胶隔热纸等产品开发,积极拓展气凝胶在航空航天、管道保温、建筑建材、新能源 汽车 、冷链物流、高 科技 服装等领域应用场景。加强超临界干燥技术、常压干燥技术、铝基气凝胶、锆基气凝胶和碳基气凝胶等技术储备,不断丰富气凝胶产品种类。
(5)石墨烯材料
推动现有石墨烯企业加强石墨烯大规模制备工艺改进优化,加快导电剂、导热膜、散热剂等产品开发,积极拓展石墨烯在环境治理、节能储能、电子信息、保温隔热等领域应用。
(6)电子化学品
发挥重庆市化工产品功能因子多的特点,发展精细化学品。面向电子、 汽车 等产业发展需求,积极引育电子用化学品、新型涂料等领域企业。
(7)未来材料
发挥重庆市在碳基材料和半导体两个领域技术积累优势,以碳纳米管材料为切入,积极引育纳米材料领域企业,搭建纳米材料在集成电路、新能源、医药等领域应用场景,争取实现工程化应用。加强智能材料、仿生材料、超材料、低成本增材制造材料和新型超导材料等领域研发布局。面向空天、深海、深地等国家重大工程建设需求,推动现有企业加强极端环境所需特种材料研发,形成一批创新成果。
二、上海市
1.新材料产业发展重点概述
重点发展化工先进材料、精品钢材、关键战略材料、前沿新材料等制造领域,延伸发展设计检测、大宗贸易等服务领域。推动先进材料高端化、绿色化发展,加强材料基础研究、工程化转化和产业化应用衔接,系统性开展材料综合性能评价、质量控制工艺及工程化研究,加快布局公共研发转化平台和中试基地,提升材料企业创新和产学研联合转化能力。建设新材料应用中心,强化集成电路、生物医药、航空航天等重点领域关键材料的自主保障,完善上海市新材料产业重点指导目录,着力打造与战略性、基础性、高技术竞争性地位相匹配的现代化材料产业体系。
2.先进材料产业集群重点领域
(1)化工先进材料
以安全环保、集约发展为重点,支持化工先进材料产业链向精细化、高端化延伸,提高高端产品占比; 大力发展高性能聚烯烃、高端工程塑料、特种合成橡胶、黏合剂等先进高分子材料,重点突破高端表面活性剂、电子化学品、高纯溶剂、催化剂、医药中间体等专用化学品 ,加快布局创新平台,支持龙头企业搭建面向产业链上下游的中试共享平台,支持建设上海国际化工新材料创新中心。到2025年,以上海化工区为主要载体,努力建设成为参与全球竞争的绿色化工产业集群,产业规模达到2700亿元。
(2)精品钢材
以绿色转型、精品提升为重点,优化钢铁产业产品结构,巩固提高第二、三代高强度和超高强度 汽车 用钢、高能效硅钢、高温合金等产品技术优势;突破高性能能源与管线用钢、高品质耐磨等高端产品的制造与深度开发技术,发展短流程炼钢;发展以特种冶金技术为核心的耐高温、抗腐蚀、高强韧的镍基合金,以及钛合金、特殊不锈钢、特种结构钢等。到2025年,以宝山基地为主要载体,打造高附加值精品钢材产业集群,产业规模保持1000亿元左右。
(3)关键战略材料
以强化保障、应用带动为重点,围绕集成电路、生物医药、高端装备、新能源等重点领域,突出应用需求带动, 提升先进半导体、碳纤维及其复合材料、高温合金、高性能膜材料、先进陶瓷和人工晶体等关键战略材料的综合保障能力; 支持重点应用领域企业建设市级新材料应用中心,开展重大战略项目的协同攻关。到2025年,打造若干百亿级关键战略材料产业集群。
(4)前沿新材料
以前沿布局、示范应用为重点, 加快高温超导、石墨烯、3D打印材料等前沿新材料研发、应用和产业化 。建成中国首条公里级高温超导电缆示范工程,建设上海高温超导产业基地,推动高温超导带材向量产阶段转化并加快应用; 加快石墨烯在消费电子、智能穿戴、交通轻量化和环境治理等领域的应用;推进3D打印专用高分子材料、陶铝新材料、金属粉末等专用材料及成型技术的开发应用。 到2025年,建设成为国内领先的前沿新材料研发和生产基地。
(5)先进材料服务
以检验检测、平台服务为重点,推动先进材料企业提供产品和专业服务解决方案,鼓励科研机构开展早期研发介入合作和定向开发服务,加快先进材料配方、设计等环节的攻关,缩短产品研发周期;围绕原料检测、环境试验、质量检验、工艺分析等领域,发展第三方综合性检验检测服务;推进材料领域的大宗商品贸易平台和资源综合利用平台建设,提供涵盖大宗商品信息发布、采购、销售、配送、供应链金融、物流跟踪等在线服务。到2025年,打造先进材料专业化、高端化服务品牌,提升产业整体竞争力。
三、广东省
1.绿色石化发展要点概述
(1)提升炼油化工规模和水平,支持高质量成品油、润滑油、溶剂油等石油制品和有机原料发展;
(2)以工程塑料、电子化学品、功能性膜材料、日用化工材料、高性能纤维等为重点,加快石化产业链中下游高端精细化工产品和化工新材料研制。
(3)围绕安全生产、绿色制造、污染防治等重点,加快推进石化原料优化、能源梯级利用、可循环、流程再造等工艺技术及装备研发应用,加快推进单位产品碳排放达到国际先进水平。
(4)逐步形成粤东、粤西两翼产业链上游原材料向珠三角产业链下游精深加工供给,珠三角精细化工产品和化工新材料向粤东、粤西两翼先进制造业供给的循环体系。到2025年,石化产业规模超过2万亿元,打造国内领先、 世界一流的绿色石化产业集群。
2.绿色石化重点细分领域发展空间布局
(1)炼油石化
依托广州、惠州、湛江、茂名、揭阳等市,加强油气炼化,发展上游原材料。
a.广州
加快推动中石化广州分公司绿色安全发展项目投资建设,促进油品质量升级,建设园区化、集约化、技术先进、节能环保、安全高效的石化基地;
b.惠州
以中海油惠州石化炼油、中海壳牌乙烯和埃克森美孚惠州乙烯项目为龙头,大亚湾石化园区为依托,建立上中下游紧密联系、科学合理的石化产业链;
c.茂名
以中石化茂名炼油和乙烯项目为核心,茂名高新技术开发区和茂南石化区为依托,形成高质量成品油、润滑油、溶剂油、有机原料、合成树脂、合成橡胶、液蜡等系列特色产品;
d.湛江
以中科广东炼化一体化项目、巴斯夫新型一体化项目为龙头,加快石化产业园区建设,发展清洁油品、基础化工材料,形成较完整的炼油、乙烯、芳烃等石化产业链;
e.揭阳
加快中石油广东石化项目及相关石化项目建设,加强与大亚湾石化区联系合作,重点发展清洁油品、化工原料等产业。
(2)高端精细化学品和化工新材料
依托广州、深圳、珠海、佛山、东莞、江门、惠州、中山、肇庆、茂名、湛江、揭阳、汕头、汕尾、清远等市,发展下游精深加工产业。
a.广州
巩固精细化学品及日用化学品发展优势, 发展合成树脂深加工、高性能合成材料、工程塑料、化工新材料、日用化工等高端绿色化工产品;
b.深圳
重点发展高附加值精细化工产品、新型合成材料、工程塑料、特种化学品;
c.珠海
建设丙烷脱氢、顺丁橡胶、润滑油调和、丁辛醇、丙烯酸、精细深冷胶粉等天然气副产品深加工产业链, 重点发展新能源锂电池材料、功能高分子材料、新一代电子信息材料等新材料产业;
d.佛山
重点发展高档涂料、高纯试剂、粘合剂、气雾剂、专用化学品、稀释剂等;
e.东莞
着力发展日用化工材料、高附加值中间原料、氟硅材料、高性能纤维等产品;
f.江门
以珠江西岸新材料集聚区为重点, 发展涂料及树脂、油墨、造纸化学品、塑料助剂、食品添加剂等产品;
g.惠州
着力推动炼化深加工、 高端化学品、化工新材料的发展 ,加快惠州新材料产业园区的规划建设;
h.中山、肇庆
重点发展日用化学品、林产化工、合成树脂、粘合剂、涂料等产品;
i.茂名、湛江等市
依托上游炼化基础,向上中下游延伸,推动化工新材料和专用化学品发展;
j.揭阳
加快发展高性能高分子材料、功能复合材料及高端精细化学品;
k.汕头
加强精细化工、高分子材料研发和产业化。汕尾、清远加快发展玻璃钢材料、航空材料、稀散金属、光电子材料、助剂、涂料等产品。
四、山东省
1.新能源新材料产业重大项目
光威碳纤维高效制备成套装备项目、山东蓝湾功能高分子材料系列项目、石炭纪纳米材料产业园项目、尼龙12新材料及深加工项目、日照航空航天超轻材料研发生产基地项目、中材锂电池隔膜项目、航空航天用钛合金材料研发制造项目、风电叶片拉挤梁和深海设备保护装置新材料项目、潍坊增材制造产业化项目等。
2.发展内容
聚焦落实碳达峰、碳中和部署要求,推动新材料产业品类实现智能化、轻量化、高端化,建设国家新材料产业发展高地。
做大做强氟硅材料、新型聚氨酯、特种橡胶、合成树脂等高分子材料,建设万华全球研发中心,打造烟台、青岛、淄博、滨州等先进高分子材料生产基地。 大力发展高端功能陶瓷、特种玻璃、高性能玻璃纤维等无机非金属材料,依托工业陶瓷研究设计院等科研机构,推动应用于航空航天、高铁、5G、风电新能源等领域的耐磨、耐高温、低介电新材料的研发及产业化,打造淄博、东营功能陶瓷新材料和泰安高性能玻璃纤维产业基地。 大力推动碳纤维T700、T800的产业化,积极开展碳纤维T1000、T1100、M60J、M65J、M40X的技术攻关,将威海、济宁、德州、泰安打造成为全国重要的碳纤维产业基地。 开发航空航天、海洋工程和医用金属材料及重大工程结构与基础设施用镁铝合金、高品质先进铜合金、纳米金属等特种金属材料。布局新一代增材制造技术研究,研制推广使用激光、电子束、离子束驱动的主流增材制造工艺装备。
五、福建省
突出精深加工、高值应用,加强核心技术攻关,着力做大做优先进基础材料,突破一批关键战略材料,提高新材料产业的支撑能力。
1.先进基础材料
大力推进有色、石化等量大面广的基础性原材料技术提升,重突破先进基础材料关键共性技术,推进优势产能合作,提升产业整体竞争力,实现基础材料由大变强。
(1)高性能有色金属材料重点
以高强高韧铝合金、高强变形镁合金、高强高导铜合金、耐蚀耐磨铜合金等先进有色金属材料为重点,发展重大工程急需、严重依赖进口的新一代大品种有色金属材料。
(2)化工新材料重点
巩固发展高性能聚烯烃、高端工程塑料、特种合成橡胶、新型涂层材料等先进高分子材料,大力发展氟新材料;提高化工新材料整体自给率,加快精细化工的绿色工艺和产品开发,重点突破高端表面活性剂、电子化学品等高端精细化工产品。
(3)先进无机非金属材料重点
建设国家级特种陶瓷材料生产研发基地,加快碳化硅纤维、氮化硅纤维和透波/吸波材料、陶瓷先驱体材料和陶瓷基复合材料的研究及产业化应用。
(4)高性能纤维及复合材料重点
突破高性能碳纤维、对位芳纶纤维的系列化、产业化技术,提高超高分子量聚乙烯纤维、芳砜纶纤维的产能,加速研制聚苯硫醚纤维和聚四氟乙烯纤维,开发纤维增强和颗粒增强的树脂基、金属基、陶瓷基先进复合材料及构件。
2.关键战略材料
围绕国家重大战略需求及我省产业提升需要,重点发展一批关键战略材料,提高材料成品率和性能稳定性,完善原辅料配套体系,产业化和规模应用。
(1)稀有稀土功能材料重点
引导厦门钨业、星技等企业大力发展稀土永磁、储氢、发光、催化等高性能稀土材料和稀土资源高效综合利用技术,提高稀土产品附加值。加设龙岩、三明稀土工业园,延伸稀土深加工及应用产业链,推汀金龙稀土永磁材料三期项目建设,加快产业集聚。加快建设
中国厦门钨材料生产应用和研发基地,推动硬质合金材料、涂层技术等关键技术研发与产业化,重点发展硬质合金工具、刀具、数控刀片、整体刀具等高端产品。发挥三祥新材等企业作用,开发镁铝合金轻量化产品,发展纳米陶瓷材料、氧化锆功能陶瓷、氧化锆结构陶瓷高性能研磨材料等。
(2)锂电新能源材料重点
发挥厦钨新能源、青美、杉杉等企业作用,发展正极、负极、隔膜、电解液等关键材料和电池构件、包材等配套材料,研究开发高能量密度电极材料。推动厦门、三明、宁德等新能源电池材料生产基地建设,扩大锂电正极材料生产规模。加强钴、锂资源跟踪开发,加强冶炼副产品(伴生产品)中相关元素的应用提升镍钴锰酸锂镍/钴铝酸锂、富锂锰基材料和硅碳复合负极材料安全性、性能一致性与循环寿命。建立废旧电池回收体系,为电池材料生产提供保障。
(3)石墨烯重点
以福州和厦门为创新核心区,以厦门火炬高新区、泉州晋江和三明永安为产业集聚区打造两核三区产业发展格局加强石墨烯材料规模化制备和微纳结构测量表征等共性关键技术攻关。聚焦复合材料、能源材料、导热材料、电子信息器件、环保 健康 产品等石墨烯应用材料与功能器件领域开展应用技术研发,重点突破超薄石墨烯导热膜的低成本、连续成卷生产技术,石墨烯分散技术、表面修饰技术,以及石墨烯功能材料的产业化应用技术。
六、天津市
1.新材料发展要点概述
面向制造业高质量发展要求,发展新一代信息技术材料、生物医用材料、新能源材料、高端装备材料、节能环保材料和前沿新材料六大重点领域。到2025年,产业规模达到2400亿元,年均增长8%,建成国内一流新材料产业基地。
2.发展内容
(1)新一代信息技术材料
扩大8-12英寸硅单晶抛光片和外延片产能,加快6英寸半绝缘砷化镓等研发生产。开发生产高精度、高稳定性、高功率光纤材料,提升光电功能晶体材料研究开发和产业化水平。 推动ArF光刻胶、正性光刻胶材料绿色发展,改进光刻胶用光引发剂等高分子助剂材料性能,提升抛光液材料环保性。推进聚碳酸脂类改性材料在智能硬件壳体应用,增强产品美观性、耐磨耐热性和绝缘性。
(2)生物医用材料
加大钛合金椎弓根钉、纯钛接骨板等脊柱植入材料开发力度,提高关节类、创伤类骨科植入材料性能。重点开发生物仿生纳米药物控释材料,增强纳米粒子靶向、缓释、高效性能。 发展医用苯乙烯类热塑性弹性体等医用高分子材料,提升医用泌尿植入管、医用导管性能水平,提高密封塞等药用包装的安全性。
(3)新能源材料
重点突破高端钴酸锂等锂电池正极材料制备技术,发展硅碳附件、中间相炭微球等负极核心材料,推进六氟磷酸锂电解液材料生产线落地。 引入氢燃料电池关键材料企业,研发长寿命高分子质子交换膜,发展高性能碳纤维纸等气体扩散层基材。推进太阳能光伏硅材料扩大产能,加快发展铜铟镓硒等太阳能薄膜电池材料。
(4)高端装备材料
积极开展首批次应用示范,推进高强度止裂厚钢板及船用耐腐蚀钢产业化技术开发。面向国产大飞机需求,引入先进航天材料生产技术和工艺,发展飞机风扇、反推装置用碳纤、玻纤等高性能纤维材料。开展镁铝合金薄板产业化制备技术攻关,加快轻量化镁铝合金材料在 汽车 车身、底盘、轮毂等领域应用。开发综合性能稀土永磁材料,提升智能制造装备传感器、伺服电机用钕铁硼永磁体、钐钴永磁体性能。
(5)节能环保材料
发展混合基质膜、高性能中空纤维膜等气体分离和水处理膜材料,拓展膜材料在水污染、空气污染治理领域应用。推进硅气凝胶、碳气凝胶技术革新,降低气凝胶生产成本,扩大气凝胶在建筑节能、保温领域应用。重点开发低辐射镀膜玻璃、热反射镀膜玻璃等高档节能玻璃,加速产品优化升级。加快天津市生物基材料制造业创新中心建设,推进生物基聚乳酸材料技术开发及成果转化。
(6)前沿新材料
深化与中国航发北京航空材料研究院等高校院所合作,推进石墨烯材料产业基地建设,发展石墨烯防护装甲材料、石墨烯导电浆料、石墨烯弹性体材料等。推进高温超导电缆材料开发,革新高温超导薄膜技术,推动超导技术实用化。发展三维(3D)打印用合金粉末材料、纳米陶瓷材料,开发粉末雾化制备关键技术和快速制模工艺。