碳元素范文精选

这种“碳”没有碳的原子，是以一种独特能量的方式存在，与目前认识的碳元素不同；现有条件无法发现它的形状、结构，在一定条件下检测发现它具有已知碳元素相同的能量特征X射线，它的能量特征X射线在没有碳原子的情况下存在，经仪器检测，标本中没有发现已知碳元素相关的晶体结构；这种碳不能直接观察到，化学性质孤僻，不与我们已知的氧、硅等元素发生化学作用。

对2007年在中国境内发现的一块独特陨石检测研究，发现了一个特殊的现象：标本切片具有铁陨石类似的维斯台登构造；标本通过电子探针探测出碳、硅、铁3种元素的能量特征X射线，定量分析3种元素的含量由多到少依次为Si>C>Fe；通过XRD粉晶衍射结构检测发现，只有晶体硅、四方α-FeSi2两种晶体结构，没有发现与已知碳元素相关的晶体结构；这种碳的能量特征X射线是在没有碳原子的情况下被检测到，物质元素与结构异常，像是存在一种暗物质、暗能量现象，这种“碳’不能直接观察到，化学性质孤僻，不与已知元素中的氧、硅等元素发生化学作用，具有已知碳元素相同的能量特征X射线，我把这种碳称为“暗元素碳”。

因为这种“碳”的存在，这块样品更像是存在方式不同的两个世界物质的混合体。标本中存在两种新的矿物：第一种元素特征为Si、C，原子含量比例接近1：1，晶体结构为正四面体晶体硅结构的矿物；第二种元素特征为Si、C、Fe，原子含量比例接近14：5：6，晶体结构为四方α-FeSi2结构的新型矿物。检测数据如下：电子探针数据（图1）；XRD粉晶衍射结构数据分析，正四面体晶体硅（d=3.1350、d=1.9193、d=1.6369）、四方的α-FeSi2（d=5.1617、d=2.3802、d=1.9011、d=1.8552、d=1.7819）。

对目前收集到的陨石研究，根据硅酸盐和铁镍的含量不同，大体将陨石分为铁陨石、石陨石、石铁陨石，而这块标本没有硅酸盐和镍元素，有一种地球上本身没有的“碳”，标本来自一个未知的世界，是新类型的陨石，这块陨石主要由“暗元素碳’、晶态硅、四方的α-FeSi组成。铁陨石中的维斯台登构造由铁纹石（单质铁）和镍纹石（单质镍）构成的图像；而这块陨石中类似的维斯台登构造的图像，是由晶体硅（元素特征X线Si、C）和四方α-FeSi2（元素特征X线Si、C、Fe）两种晶体构成的图像。

这块标本的主体表面金属灰色，含有熔融的冲击小坑和流线，小坑内部呈现金属的银白色具有人手的指纹样图案，放大镜、显微镜下观察自然断面，发现有因高温形成的熔融球状颗粒，切面有铁陨石类似的维斯台登构造，样品不与各种浓度的HCl、H2SO4、HNO3、王水反应，加热条件下也不反应，不含铁的部分要与氢氟酸，NaOH等碱性液体反应，加热条件下反应加速，有无色气体放出，溶液清澈，而含铁的部分不与氢氟酸、NaOH等碱性液体反应，加热条件下也不反应。对获得的标本观察研究发现，标本具有抗高温氧化的特性，或是因为标本中含有大量的这种“碳”，当其高速、高温闯入地球大气层时，标本中的硅晶体没有氧化成玻璃态的氧化硅，而硅的化学性质比较活泼，在高温下与氧气化合形成氧化硅。对这一现象的研究将有助于我们制造出一些新型材料；对这一现象的认识，会让我们的科学、我们对物质世界的认识向前推进。

这种“碳”跟我们这个世界目前认识的物质元素之间不会发生任何化学作用，如氧、硅等，种种迹象表明这种“碳”更像是一种暗能量物质，它同时具有已知碳元素相同的能量特征X射线，如果不从物质结构等方向综合分析研究，我们会误认为它就是我们所认识的碳元素；这种“碳”与硅元素之间不发生化学反应，不改变硅原有的晶体结构，电子探针下能检测到碳的能量特征X射线，说明它与其它原子中的核外电子存在某种作用关系，其存在将会把我们带入一个奥秘世界，可以大胆推测：宇宙中存在另一个世界，一个具有我们这个世界已知元素相同能量特征X射线的“暗元素世界”，对这种“碳”的进一步的科学研究认识，将有助于我们去解开这个奥秘。

知识技能：掌握碳族元素原子结构特点；能推断出碳族元素单质及化合物性质的变化规律；加深对典型碳族元素单质及其化合物的化学性质的理解。

能力培养：比较碳族元素与卤素、氧族元素、氮族元素性质的相似性和递变性以及对碳及其化合物化学性质讨论，培养学生抽象概括形成规律性认识的能力。通过实验培养学生观察能力、思维能力。使学生掌握非金属元素单质及其化合物性质的学习方法。

科学思想：通过对弱酸的酸式盐化学性质的讨论，对学生进行辩证唯物主义教育。

科学品质：组织讨论，激发学生求知欲，体验学习乐趣。

科学方法：观察、实验和科学抽象。

重点难点

重点：碳族元素性质的递变规律。碳及其化合物的化学性质。

难点：碳酸的酸式盐与强酸和强碱的反应。

硅和碳元素的最外层电子排布是ns2np4，其位于周期表ⅣA族，它们最外层都是4个电子，处于元素周期表里容易得到电子和很容易失去电子的主族元素的中间位置，容易生成共价化合物，也就是讲一般条件下不会有硅、碳的离子产生，硅与碳都是很弱的非金属元素，在常温条件下几乎不和其他物质发生化学反应，但是，硅与碳的非金属性不相同、原子半径不同、核对外层电子引力不同，核电荷数也不相同，所以结构上分析，硅与碳的性质既有相同的地方，也有许多不同的地方，本以硅和碳的比较分析。

一、在自然界的存在形式

硅容易和氧结合，自然界中没有游离态的硅，在地壳中主要以硅酸盐矿和石英矿存在，绝大多数是坚硬的岩石，是由硅含氧化合物构成的，如花岗岩，硅是构成地球上矿物界的主要元素。

碳元素在自然界以不同形态存在。有化合态的碳，碳是地球上形成化合物种类最多的元素，如CO2，地壳中大量的碳酸盐矿、石油、生物体内的脂肪、蛋白质、糖 、纤维素等复杂的有机物质；也有游离态的碳，如石墨，无定形碳，金刚石等。碳是组成生物体的主要元素，含碳的化合物是一切生命的基础。

二、晶体的物理性质和结构类型

硅有无定形及晶形两种形式，无定形

是黑色粉末，晶形是银灰色有金属光泽的晶体，单晶硅和金刚石都是原子晶体。它们的沸点、熔点很高，硬度也非常大，但是Si-Si的键能比金刚石中C-C键能小，所以硬度、熔沸点都小于或低于金刚石。金刚石不导电，石墨则是原子晶体，金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体，因此，石墨导电、导热，且有金属光泽。硅能导电，但导电率不及金属，是半导体，并且随温度升高而增加，当温度升高时，Si-Si键容易断裂，这时会有电子在晶体中流动，故半导体的导电率随温度的升高而升高。

碳有石墨、金刚石、无定形碳三种同素异形体，金刚石是原子晶体，碳原子以共价键结合，呈正四面体结构，键能很大，排列紧密，构成一种坚实的彼此联结的空间网状晶体。

一。教学目的要求

运用物质结构和元素周期律的知识，掌握碳族元素的特点和一些重要性质的递变规律。

二。教学重点

碳族元素的性质及其递变规律。

[教学过程]

名称：碳C硅Si锗Ge锡Sn铅Pb

位于易失电子和易得电子的主族元素中间，容易生成共价化合物。

最外层电子层电子数4个，据此可以推测化合价最高正价+4，有时也显正二价。

摘 要：本文主要分析某污水处理厂针对城市污水中的重金属污染物做出的相关实验。实验污水样品中，Cu和Zn的重金属污染较高；研究采用碳酸铵改变其形态，了解其中活化及固化影响作用；通过实验观察其重金属的内在自然规律。本次试验研究可为以后研究提供相应的参考资料，为污水处理奠定坚实基础。

关键词：碳酸铵；CuZn；影响作用

引言：

碳酸铵是一种无色的立方晶体，易溶于水，呈碱性，不溶于乙醇及二氧化硫等溶液；且与空气接触稳定性不强，易转换成碳酸氢铵或氨基甲酸铵。将其添加在污水样品中，可有效减少Cu和Zn中的硫化物，有机结合态及残渣态，具有很好的活化作用。经相关调查研究，我国污水处理厂的污水处理率和城市化率有较为密切的关系，在城镇人口不断增加的过程中，使得污水处理厂的工作相对艰难。经处理后的污泥中，不仅含有重金属危害元素，还含有较为有益的植物营养元素，如氨基酸等。因此，在处理时，要从科学的角度具体分析，了解其污染状况及污染源的本身性质，做到处理无害化，资源化，稳定化。

一、碳酸铵对城市污水中CuZn元素的影响实验研究分析

本次试验主要研究污水污泥中重金属的形态移动变化规律，主要采用的方法首先将污泥用酸剂酸化，以此来降低污泥pH值，提高污其氧化还原电位；还可采用螯合剂将污泥中重金属硫化物从不可溶状态变为络合离子态、可溶金属离子态，经固液分离去除，降低其重金属含量。实验仪器有；pH计，分析天平，气浴恒温振荡器，及电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）仪。实验采用碳酸铵，及去离子水试剂。实验过程中保持室温恒定在实验所需状态；样品每份0.5g，需要20份，浓度及泥样为2.5mol/I，2mol/I，1mol/I，0.5mol/I.，使碳素铵能充分反应。固液比值为1：80，时间；0.5h、lh、2h、4h、6h，pH值8.89，9.01，9.06，9.11。经滤纸过滤分离，然后，在将其过滤的的洗涤液和清液进行定容分析其中的重金属量值标准，将过滤后的经过污泥自然风干，研磨后留存进一步实验使用。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）仪对测液行最后的测定结果分析；经相关测量结果表明，过滤溶液中都存在或多或少的CuZn重金属元素。由此可知，碳酸铵能有效的促进其重金属的形态活化运动。在室温条件一致，固液比值1：80的情况下，经不同浓度的碳酸铵影响，CuZn元素本身的活跃程度会随着时间不断加强。因此可知碳酸铵能有效的帮助CuZn重金属元素进行活化作用，当其活化到一定程度时，会将其与污泥中的众多金属元素分离，从而改善城市环境污水的重金属污染现象。其主要的刺激活化工作基础理论就是首先通过铵根离子的络和作用将其重金属从不可溶的硫化物状态变成可溶的离子状态，制造出一些重金属元素，而碳酸铵在其中的作用是促进CuZn元素的络和作用，通过形态转变将其与污泥中分离。

二、碳酸铵对城市污水中CuZn元素形态影响实验研究分析

此实验是碳酸铵活化CuZn元素实验的进一步延伸，通过对上述实验中的过滤处理泥样行再次的形态研究。将上一部分实验中经处理的污泥样品，通过筛子，再用烘干机将其烘干后，经天平称取1000g，并采用相应的提取法检测其中的CuZn形态变化。实验试剂均为分析纯，及离子水。经相关实验；0.5h内，由0.5mol/1碳酸铵溶液处理过的污泥样品，其内在的Cu元素在形态变化较多，其中，结合态为零的铁锰氧化物没有变化，碳酸盐结合态下降明显，不过，其可交换态也有相应上升。其不稳定形态比未处理前泥样在一定程度上有所改善。硫化物及有机结合态降低，残渣态增加，其总和较未处理泥样也有所改善。由此可知；碳酸铵影响Cu元素，主要通过将不稳定形态及稳定形态中一部分物质转化成可溶离子态进入溶液，经淋洗使其脱离，其过程为活化。针对lmol/1碳酸铵溶液与0.5mol/1相比，处理的泥样形态不同，不仅铁锰氧化物结合态及残渣态有所增加，而且，其它都相应减少。2mol/1碳酸铵处理泥样也一样。而对2.5mol/1碳酸铵处理泥样各形态含量则都有所减少。2h内，0.5mol/1、lmol/1碳酸铵处理泥样各形态，铁锰氧化物结合态及残渣态含量未发生变化，其它都相应减少。从形态稳定角度分析，稳定形态和不稳定形态，都有所减少减少。2mol/1只有可交换态没有变化，其它均减少，而2.5mol/1碳酸铵处理泥样除可交换态及残渣态外，其它都相应减少。4h内，不同浓度碳酸铵处理的污泥样品，整体变化趋势在残渣态增加上，其余各形态含量均减少是一致的。经相关实验数据，发现其不稳定形态和稳定形态的总量均下降。单纯添加碳酸铵用来去处污泥中CuZn，是不合理的，对污泥重金属的处理原则是将其中活跃形态分离出来，留下不活泼形态。而此次实验不仅将不稳定形态重金属分离出来，同时也将一部分稳定形态重金属并带的分离出来，由此可知；碳酸铵能活化污泥中部分重金属。在对碳酸铵溶液处理过的污泥样品中重金属元素Zn的数据分析过程中，其保持在1800mg/kg之下。对不稳定形态，经0.5mol/1碳酸铵处理的泥样，其总量减少最多。而经2.5mol/1碳酸铵处理的泥样，不稳定形态总和增加，其中，铁锰氧化物结合态及可交换态较多。实验研究数据多且杂，表面无明显规律。但只要能找到衡量标准，即能对其总体把握。因此，在数据观察时，应当将重点放在稳定及不稳定形态总量上，以其稳定性界定其变化。针对此次实验数据，共同特点是稳定形态总量均为下降状态，不稳定形态总量除个别外也是不断降低。从理论角度分析，不稳定形态增加会导致重金属污染危险性相应增加，而对污泥中重金属行相应处理，目的是为了将其不稳定活泼形态变成稳定形态留存，或变为可溶态。若经碳酸铵能去除污泥中重金属，结果显示应为活泼不稳定形态减少，稳定不活泼形态增加或不变，以此达到处理污泥中重金属的污染危害。不过，实验结果恰恰相反，有些不但没改变反而更严重。说明碳酸铵对污泥中CuZn元素具有活化作用。

【摘 要】本文通过数理统计分析方法分析了合金元素对力学性能的影响，通过相关系数分析得出合金元素与性能的相关显著性，通过t检验分析了Cr变化对性能影响。

【关键词】合金元素；数理统计；t检验；相关系数

钢的化学成分是影响热轧材最终组织性能的基本因素，合理的成分设计是生产优良钢铁产品的基础.从材料学的角度来看，钢的性能取决于材料加工最终状态的微观组织及其精细结构，而组织结构无疑又依赖钢的化学成分、生产流程和工艺参数.按照钢的性能要求来进行钢的合金成分设计已经广为应用。本文通过数理统计方法分析了化学成分变化前后，成品性能的影响。

1 合金元素作用

碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。碳是决定钢材性能的最重要元素。硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，硅量增加，会降低钢的焊接性能。锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。镍（Ni）：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。钒（V）：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

铜（Cu）：铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆。铝（Al）：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。氮（N）：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。氮对钢材性能的影响与碳、磷相似，随着氮含量的增加，可使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差，冷脆性加剧。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利影响，改善钢材性能，可作为低合金钢的合金元素使用。

2 研究对象

本文的研究对象为唐钢冷轧薄板厂生产的低碳冷轧钢板DC01， 主要成为范围见表1

摘要：用总有机碳分析仪测定分层卤水中的总碳与总有机碳含量。结果表明，上层卤水与中层卤水相比，总碳含量低，总有机碳含量高；上层卤水中总有机碳含量占总碳的67．35％，中层卤水总无机碳含量占总碳含量的99．88％。用微波消解－紫外分光光度法测得卤水中总氮含量为17．74 mg／L。用ICP与ICP－MS测定了卤水中14种微量元素，其中Ca含量最高，达到36．5 mg／kg，其次是Fe、Se和Li，含量分别为14．8 mg／kg、8．1 mg／kg和4．9mg／kg，Hg的含量最低，其含量小于0．001 mg／kg。

关键词：卤水；总有机碳；总氮；微量元素

中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：0439－8114（2011）08－1697-03

Analysis of Carbon， Nitrogen and Microelement from Salt Brine in Xuwen

HU Shi－weia，LI Shi－jiea，QIN Pei－wenb，SONG Wen－donga，WANG Jin－huic，LI Xiao－feib

（ a． College of Food Science and Technology； b． College of Fishery； c．College of Agricultural，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088， Guangdong，China）

Abstract： The total carbon and total organic carbon in layered brine from Xuwen in Guangdong province were analyzed by total organic carbon analyzer． The results showed that the higher total organic carbon but lower total carbon in upper brine compared with those in the middle were observed． The total organic carbon in the upper brine was 67．35％ of the total carbon； while the total inorganic carbon in the middle brine was 99．88％ of total carbon． Total nitrogen content in the brine was 17．74 mg／L by microwave digestion－spectrophotometric determination． The 14 kinds of microelements were detected by ICP and ICP－MS． The most abundant elements in brine was Ca， as its content was 36．5 mg／kg； then the contents of Fe， Se and Li were 14．8 mg／kg， 8．1 mg／kg and 4．9 mg／kg， respectively． Hg has the lowest content as it’s less than 0．001 mg／kg．

Key words： brine； total organic carbon； total nitrogen； microelement

在周期表中,氢、碳、氮、氧和氟元素皆位于同一主族的开头一个。由于它们的原子半径特别小,造成了电子密度特别大,电子间的斥力也特别大。因此,它们相对于同族元素表现出以下的异常性。

一、氢元素的异常性

1.H既可失去电子成H+离子,又可得到电子成H-离子,它不同于碱金属元素。

2.H-离子是很活泼的化学物质。

按理说H的1s轨道能级非常低,易接受电子成稳定的H-离子(1s2),但实际不然,H-离子很活泼:

NaH=H2O=NaOH+H2?邙

原因:H原子半径小,电子间的斥力大。

3.H2分子的离解能远远大于卤素分子的离解能。

碳是生命科学中最重要的元素。蛋白质（2014年清华大学成果）、核酸、DNA等有机物是组成生命的重要物质，因此没有碳元素便没有生命。金刚石的人工合成、碳纤维的开发利用，以及石墨层间化合物、富勒烯（1996年诺贝尔化学奖）、石墨烯（2010年诺贝尔物理奖）、聚乙炔（2000年诺贝尔化学奖）、碳纳米管（2014年北京大学成果）和碳纳米泡沫（浙江大学成果）等材料的发现与合成，不对称合成化学（2001年诺贝尔化学奖）、超分子化学、组合化学等与碳元素相关的新兴学科涌现，生物化学、分子生物学、药物化学等学科知识更新速度异常迅速。这些令人瞩目的成就，给人们展现了无限的想象。

・蛋白质 结构生理功能繁多的蛋白质，一直是生命科学研究的热点。

2014年6月清华大学颜宁教授在世界上首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构，揭示了其工作机制及相关疾病的致病机理。同年7月，清华大学施一公院士首次揭示了阿尔茨海默症发病直接相关的人源γ分泌酶复合物的精细三维结构。四川大学科学家发现组蛋白H2B单泛素化参与DNA损伤修复的调控新机制。

・金刚石 原子晶体，C原子间以SP3杂化轨道成键。金刚石的导热性能是铜5倍，其热量是通过原子间振动来传递的，这与金属靠自由电子传递热量不同。常温常压下石墨转化成金刚石是非自发的。1955年美国科学家霍尔在1650℃和95000atm下首次人工合成了金刚石；不久有人用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温，也获得了人造金刚石。中科大科学家首先实现了金刚石燃烧的逆过程，即把低能、直线形的CO2变成了正四面体的金刚石。1998年北京大学科学家以CCl4为碳源成功合成金刚石。国外有人用SiC也合成了金刚石。地球上昂贵的金刚石，在巨蟹55星球上金刚石质量是地球质量的3倍。

・富勒烯 C60、C70等具有封闭笼状结构的碳单质称为富勒烯，是分子晶体，C原子间以S0.305P0.695 杂化轨道成键（3条σ键，非共平面），C原子间还以S0.085P0.915 杂化轨道形成п键。分子呈球状，球内球外都围绕п电子云。北京大学也成功合成C60。C60可改善金属性能、作新型催化剂、贮存氢气（C60分子有30条п键，为什么？）、用于超导研究和医学研究、制造高分子材料和记忆材料等。C60是紫红色的分子晶体，不溶于水，在苯、二硫化碳、四氯化碳等中有一定溶解性。

・聚乙炔 将单质碘掺杂在聚乙炔中，比原聚乙炔膜的导电性提高了1000万倍，具有与金属一样的导电性，利用这种材料可制造新型电子器件、可卷曲的电视大屏幕等。这是2000年诺贝尔化学奖成果。

・石墨 混合键型晶体，碳原子以SP2杂化轨道成键，彼此以σ键结合在一起，可以认为石墨是由许多层石墨烯以范华力结合在一起而形成的晶体，每一层中有大п键，有易流动п电子，相当于金属中的自由电子，故石墨能导热和导电，有金属晶体的特征。

・石墨烯 碳原子以SP2杂化轨道组成平面正六边形蜂巢状且只有一个碳原子厚度的二维材料。2004年成功地从石墨中分离出石墨烯，曾认为这是一种无法单独稳定存在的结构。石墨烯是最薄最坚硬的透明纳米材料，比钻石还坚硬；石墨烯是人类已知强度最高的的材料，强度比钢铁还要高上100多倍（因碳碳键键能大于金刚石），若将石墨烯膜薄覆盖在一只杯子上，则需一头大象站在铅笔上，才能将其戳穿。可制作超轻防弹衣和超轻超薄型飞机材料；透光度好；导热性强；是世界上导电性最好的材料，电子在石墨烯里好像没有质量一样，运动速度非常快（可达到光速的三百分之一），石墨烯电池可实现1分钟充电，石墨烯将替代硅来生产大型超级计算机。石墨烯独特而优秀的品质，将给许多领域带来革命性变化。美国两名华裔科学家用透明胶带粘在一块石墨上，撕下来后又将胶带粘到了一块面积只有1平方英寸的硅片上，再将胶带从硅片上撕下来，这样数千小片石墨都粘到了硅片上。目前石墨烯是黄金价格的几十倍，石墨烯的相关产品尚处于研发和概念阶段。

摘要：采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LAICPMS），以NIST玻璃标准物质制作校准曲线，29Si为内标，相对灵敏度因子（RSF）校准标样和样品间的基体效应，对碳化硅陶瓷器件中9种痕量元素（B， Ti， Cr， Mn， Fe和Ni等）进行定量测定。选择线性扫描方式，激光剥蚀孔径为150 μm，氦气和氩气流量为0.7 L/min时，信号稳定性和灵敏度最佳。经内标校准后，各元素标准曲线的线性有较大改善，线性相关系数为0.9981～0.9999。以建立的方法对碳化硅标准参考物质（BAMS003）中的痕量元素进行测定，并与标准参考值进行对比，结果一致，证实了LAICPMS方法应用于碳化硅样品检测的准确性和有效性。采用本方法定量测定碳化硅器件中痕量元素，结果与辉光放电质谱法（GDMS）测定的结果比较一致。元素B， Ti， Cr， Mn， Fe， Ni， Cu， Sr和La的检出限为0.004～0.08 mg/kg，相对标准偏差（RSD）小于5%。

关键词：激光剥蚀； 电感耦合等离子体质谱； 碳化硅

1引言

碳化硅（SiC）陶瓷具有高温强度大、硬度高、耐腐蚀性强、热稳定性佳、耐磨性好等优良特性，在许多领域得到广泛应用。痕量元素的含量及分布对碳化硅材料的性能有很大影响[1]，因此测定碳化硅中微量元素对控制其质量具有重要意义。添加氧化铝和氧化钇的碳化硅经 2000 ℃烧结后器件，具有尺寸大、密度和强度高、致密性好等特点。此类碳化硅器件难于制备成粉末，对酸和碱有强的抵抗力，难以消解成溶液，常规的分析手段无能为力。因此，亟需发展新的分析技术或方法。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LAICPMS）作为一种固体直接进样和微区分析技术，广泛应用于地质[2，3]、金属[4，5]、生物[6，7]、司法[8]和晶体[9]中元素含量和分布分析。然而校准方法一直是LAICPMS面临的最大挑战之一，另外基体效应和元素的分馏效应是影响分析结果准确性和精确性的重要因素[10]。LAICPMS应用于陶瓷样品分析的文献较少，仅有几篇工作报道应用于氮化硅[11]和碳化硅[12， 13]分析。如Baker等[11]采用溶液校准，测定氮化硅中痕量元素，由于溶液标样与固体样品的基体差异，影响分析结果的准确性。Klemm等[12]利用LAICPMS监测碳化硅晶体在生长过程中元素Al， V， W和Ta的含量变化。Hoffmann等[13]向碳化硅粉末中加标准溶液，以碳为粘合剂，制备成标准样品作为校准曲线，测定了碳化硅单晶中Al， Ti， V， Mn， Fe和Cu含量，不同剥蚀坑各元素浓度相差17%～30%。

本实验对激光剥蚀和电感耦合等离子体质谱的条件进行了优化，采用玻璃标样为外标，29Si为内标，使用相对灵敏度因子校正基体效应，对碳化硅陶瓷器件进行了测定，获得较为满意结果。

2实验部分

2.1仪器与试剂