为什么半导体单层材料缺少析氢活性位点

判断析氢反应催化剂性能好坏的标准

催化剂通常能使电解水的活化能大大降低，从而降低电解水的过电势。催化剂的优劣决定了电解水所需要的总电压以及电能转换为氢能的转化效率。比如，两根石墨电极组成的电解池通常需要大于2 V的电压才能产生氢气和氧气，因为石墨不是理想的催化剂，而两片不锈钢电极组成的电解池需要大约1.6-1.8V的电压就能产生氢气和氧气。研究新型的催化剂来增加能量转换效率是能源领域十分受关注的焦点。

在酸性环境中，铂是析氢反应的催化剂，几乎没有任何过电势以及非常小的塔菲尔斜率(电流增加10倍所需要的额外电压)，是几乎理想化的催化剂，但是由于铂贵金属资源稀缺，科学家正在寻找一些廉价催化剂(过渡金属硫化物，碳化物以及磷化物)。氧化铱是析氧反应的催化剂，但是同样依赖于稀缺资源，同时由于高电位以及酸性环境，极少物质能能同时展现析氧反应催化活性和稳定性，所以目前为止还没有找到氧化铱的替代品。

在碱性环境中，铂和氧化铱依然是很好的催化剂，但是由于氧化物和氢氧化物在碱性环境的稳定性，能有更多低原子数过渡金属化物的选择。比如，镍基合金展现出了优良的析氢反应的催化活性和稳定性，镍铁基复合材料和一些钙钛矿材料展现出了优良的析氧反应的催化活性。

最新研究显示，在极端条件下人工合成的贵金属氮化物具有一些不寻常的，甚至是独一无二的性质，它们可以用于半导体、超导体和防腐器材。

过渡金属氮化物在理论上和技术上都很重要，因为它们具有很强的硬度和耐久性，而且因为在光学、电子学和磁学上的独特性质，它们在很多方面都很有用。

美国劳伦斯•利沃摩尔国家实验室、华盛顿卡内基研究所、英国原子武器研究所的科学家们利用金刚石砧压腔产生高压、激光产生高温，首次人工合成了贵金属铱的氮化物。贵金属是那些不容易与其它元素形成化合物的元素。结合实验结果和第一性原理模型，科学家们还得到了已知的氮化铂的结构和体积d性模量（反映材料硬度的量）。实验结果证实，由于它们的耐久性和可靠性，它们在半导体工业中很有用。

利沃摩尔实验室化学与材料科学理事Jonathan Crowhurst说：“这个工作扩展了我们对氮化铂和氮化铱的认识，证明了这些氮化物的存在性，并且说明它们奇特的物理性质至少会在大规模合成生产中发挥作用。例如，氮化铂的体积d性模量比已知的超硬立方氮化硼还要大。”

目前，半导体工业中应用的是氮化钛，它具有很高的强度和耐久性，但是新氮化物的耐久性比氮化钛更强。

氮化铂的合成条件是大约50吉帕（五十万个大气压强）和2000开尔文，氮化铱的合成条件也差不多：47吉帕和1600开尔文。

接下来，研究人员计划找到一种把新氮化物投入工业生产的方法。

这项研究以《氮化铂和氮化铱的合成与特征》的标题发表在3月3日的Science杂志上，作者包括Jonathan Crowhurst、Babak Sadigh、Cheryl Evans、James Ferreira和Art Nelson。

谭华海译自：physorg.com网站 2006年3月3日

一种产制覆有高表面积氮化铁，氮化钛或γ－氮化铝之基板以供的电容器或电池组构型中作为电能储存元件之方法，此方法包括：（a）用一选自卤化铁，卤化钛或卤化铝之金属卤化物及一液态挥发性载体之溶液或浆液来涂覆一固态基板之一或二个平坦的蚀刻表面，该基板是一薄片型；（b）在介于约150及400℃间之温度下使步骤（a）之涂有金属卤化物表面膜一载体之基板与氧，空气或其结合物接触约5至602 分钟以分别转化卤化铁，卤化钛或卤化钼成薄片状之氧化物且除去液态挥发性载体；（c）如所需地重复步骤（a）和（b）以在基板上得到金属氧化物之累积厚度，此累积之金属氧化物涂层具有高的表面积，且除去挥发性载体；（d）在介于约150及400℃下，在氧，空气或其结合物中（c）之涂有金属氧化物膜的基板约1至3小时以转化至少约95％金属氯化物成金属氧化物；（e）以少于约每分钟40℃之速率在氮气氛中缓慢地增加涂有金属氧化物之基板的温度至介于500至800℃；（f）在介于约500至800℃间使步骤（d）中所产制之涂有氧化物之基板与选有过剩流动之气态氨或氢气和氮气之混合物中之氮源接触1至6小时，此处理将95％以上之氧化物涂层分别转化成氮化铁，氮化钛或γ－氮化片层在基板上，该氮化物层具有高表面积且是导电的；且（g）冷却至室温且回收步骤（e）中所产制之涂有高表面积氮化物之基板。

人工种植牙的优势：

优势一：稳固牢靠，有些朋友经常会遇到这样的情况，全口假牙戴不住，说话、吃东西时很容易脱落。种植牙全固定式种植体固位好，比传统假牙戴的稳固、牢靠。因此，咀嚼效率较传统假牙有大幅度提高，患者即可尽情地吃、畅快地说、自信地笑。

优势二：舒适美观。种植牙没有传统镶牙方法中的钩或套，因而十分美观，如同长出的新牙，被称为人类的第三副牙齿。同时，种植牙因假牙基托小，甚至无基托。因此非常舒适，无异物感，对发音影响小。此外，种植牙也不会像配戴笨重的活动假牙般出现牙肉疼痛。

优势三：持久，不伤邻牙。种植牙的长远安全性已在欧美国家获得认可。同时，它不影响健康邻牙，其靠自身牙根独立存在，且无需磨两侧健康牙，也不会造成假牙同健康牙接触面食物嵌塞而使健康牙造成新的龋坏。

材料：

种植牙材料分为牙根材料和牙冠材料两部分，牙冠材料可以根据患者意愿灵活处理，而牙根材料则是有严格的规定，在种植牙漫长的历史探索中，种植牙牙根用的材料很多，如黄金、宝石、铅、铁、铱、铂、银等，也有瓷、橡胶、象牙等。

随着工业的发展，出现了高强度和抗腐蚀性良好的金属材料，如钴铬合金、钛、钽等。

目前，常用的种植牙材料主要是钛，涂层也以钛或钛合金为基材。钛的理化性质以质轻、不锈和高强度加工性能好着称，其耐磨性好，耐腐蚀性好，主要是表面形成氧化膜，被氧化性常温下稳定，空气中加温到800度以上氧化激烈。

具有半导体性d性模量低，与骨相近，能产生共振生物相容性好，无毒无副作用，无磁性，无刺激，在体内稳定湿润性好，不易附着有机物等，几乎具备了以上所有要求的性能，在医疗上的应用十分广泛，如人工骨及关节、心脏瓣膜、心脏起博器等。故对人体没有损害，到目前为止，也没有发现排异反应现象。

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