电镀锡薄钢板氧化膜和钝化膜的分析检测
方法
V_o1.29No.11
电镀锡薄钢板氧化膜和钝化膜的分析检测方法
曾林,李宁术,黎德育
(哈尔滨工业大学化工学院应用化学系,黑龙江哈尔滨150001)
摘要:介绍了电镀锡薄钢板氧化膜和钝化膜的分析检测方法,
包括传统的化学分析方法,电化学分析方法和现代表面分析技
术,如x射线光电子能谱(xPs),俄歇电子能谱(AES),辉光
放电光谱(GDS)以及电子探针微区分析(EPMA)等.
关键词:镀锡钢板;X射线光电子能谱;俄歇电子能谱;辉光
放电光谱;电子探针微区分析
中图分类号:TQ153.13文献标志码:A
文章编号:1004—227X(2010)1l一0041—05 Detectionandanalysismethodsforoxidefilmand
passivefilmontinplate//ZENGLin,LINing,LIDe—yu
Abstract:Thedetectionandanalysismethodsforoxidefilm andpassivefilmontinplatedsteelsheetincludingthe traditionalchemicalanalysis,electrochemicalanalysisand modemsurfaceanalysistechnologiessuchasX—ray photoelectronspectroscopy(xes),Augerelectronspectroscopy
(AES),glowdischargespectrometry(GDS)andelectronic
probemicro.analysis(EPMA)wereintroduced.
Keywords:tinplate;X—rayphotoelectronspectroscopy; augerelectronspectroscopy;glowdischargespectrometry; electronicprobemicro—analysis
First-author'saddress:DepartmentofAppliedChemistry. SchoolofChemicalEngineering&Technology.Harbin InstituteofTechnology.Harbin150001.China
1前言
镀锡板是在低碳薄钢板表面电镀纯锡而成,由于
锡金属显着的成型性,可焊性以及无毒性,因此镀锡
板在食品包装行业得到了广泛的应用n].虽然目前电镀
锡钢板受到了铝,玻璃,塑料等替代材料的挑战,但
是电镀锡板仍然在包装行业占有很大的份额.现代化
的高速电镀锡生产线能快速地生产高质量的电镀锡卷
材和片材,满足食品包装行业的使用需求【2_3】.
电镀锡薄钢板成品组成比较复杂,其基本组成示
意图如图1[4-5].
收稿日期:201O_06_09
作者简介:曾林(1985一),男,湖南岳阳人,硕士,研究方向为电镀和表面处理.
通讯作者:李宁,教授,博士生导师,(E—mail)lininghit@https://www.doczj.com/doc/735193374.html,.
图1镀锡钢板组成示意图
Figure1Schematicdiagramofcompositionoftinplatedsteel
sheet
一
般镀锡板浅表层指的是自由锡层顶层及其以上
部分,即镀锡板表面20～50nm范围内,包括钝化膜,
氧化膜以及自由锡层.由于镀锡层是一个阴极型镀层,
镀锡板浅表层的构成会影响到镀锡板的外观,耐蚀性
能,涂漆性能以及钎焊性能等l6J,因此镀锡板浅表层
的构成对镀锡板的质量至关重要.
本文总结了电镀锡薄钢板氧化膜和钝化膜的分析
检测方法.这些方法能够较好地了解镀锡板氧化膜和
钝化膜的信息,为镀锡板质量问题的解决以及镀锡板
质量的改进提供帮助.
2氧化膜和钝化膜的组成
电镀锡薄钢板表面的氧化膜主要成分为SnO2和SnO.电镀锡薄钢板在储存过程中,表层的自由锡与空
气接触会部分氧化形成SnO2.SnO是锡的高温氧化物, 主要形成于电镀锡工艺中软熔工艺段.如果软熔温度
控制不当,形成大量SnO,镀锡板质量将会受到较大
的影响.在实际检测过程中,锡元素的检测既有锡氧
化物的检测,也包括自由锡的检测.《镀锡板指南》[7j
指出,应将锡氧化物控制在较低的含量,锡氧化物含
量过高会对镀锡板质量造成不利影响.
与氧化膜相比,钝化膜比较薄,且组成复杂(不同
的钝化工艺对钝化膜组成的影响很大).研究表明,钝
化膜的组成包括Cr,Cr(OH)3或者Cr(OH)3"nH2O,Cr203 和残留的cr(VI).对化学钝化而言,铬总含量较低,
为1～3mg/m,主要为Cr(OH)3以及残留的Cr(VI).
电镀锡薄钢板氧化膜和钝化膜的分析检测方法
而现在常用的阴极钝化工艺所得钝化膜中铬的总含量
较高,为5～12mg/m2,其中包括上面提到的所有成分.
虽然六价铬有毒,但是经重铬酸盐钝化后得到的钝化
膜能提高镀锡板的耐氧化能力,抗硫化斑能力和涂漆
附着力,因此铬酸盐钝化工艺仍在沿用.
表l总结了铬及其化合物的各种分析方法.
表1铬及其化合物的分析方法
Table1Analysismethodsforchromiumanditscompounds
Cr(OH)3碱性可溶,在电化学检测时不能够被阳极
氧化;Cr203碱性不可溶,在电化学检测中能够被阳极
氧化【】们.这些差别导致化学方法和电化学方法无法完
全检测镀锡板钝化后的表面铬含量,更无法分析铬元素的种类,只有现代表面分析技术才能胜任.
3化学检测方法
3.1钝化膜的化学检测
美国测试材料协会标准ASTMA623—77详细描述
了通过化学方法分析镀锡板钝化膜含铬量的方法,具体的测试过程如下:将电镀锡板放入1mol/LNaOH和W=5%的Na3PO混合溶液中煮沸约1.5min,然后将
碱液转移至新容器中,向原来的烧杯和试样加入25mL H2So4溶液,加热至沸点,然后滴加1～2滴KMnO4
使溶液呈粉红色,煮沸3～4min使铬氧化,再加入5滴盐酸=1.19g/mL),继续煮沸直至粉红色消失为止.
加入指示剂二苯卡巴肼并定容,用分光光度计测定在540nln处的光密度.
该检测过程实际上是将钝化膜氧化并检测溶液中
Cr(VI),因此这个方法的缺点是无法检测到表面残留
六价铬的量.
3.2氧化膜的化学检测
氧化膜层的检测比较麻烦.一般而言,无法单独
通过化学方法测定锡氧化膜的含量,但是,锡氧化膜
和自由锡层可以一起溶解之后检测出来.例如将镀锡板浸入50g/LNaOH和l0LKIO3的混合溶液中,直
到自由锡层完全去除,然后采用化学滴定法测试溶液中锡元素的含量,从而得到镀层中锡的含量.不过由
于溶解自由锡层的终点不容易判定,因此这种测量方法误差比较大.
?2-
4电化学检测
电化学检测钝化膜和氧化膜含量在现代化的电镀
锡生产线现场检测中得到了广泛应用.其基本原理是施加恒定的电流,记录电位一时间曲线,通过电位一时问曲线中的电势变化来分析氧化膜和钝化膜的含量. 这种检测方法简单易行,并且精确度较高.
4.1氧化膜的电化学检测
在一种不含氧且与锡的氧化物不反应的溶液(如lmmol/L的氢溴酸)中,用一定的微小电流使镀锡板试片表面的锡氧化物还原,记录电位一时间曲线,锡氧化物的量可用氧化物完全还原所消耗的电量来度量.由于表层锡氧化物含量少,还原所需的电量较小,因此
阴极还原电流不宜过大,合适的电流密度为25Hl2.
测试过程中,溶液中的溶解氧对测试结果影响很大, 因此氢溴酸溶液在使用之前需严格除氧【17'¨】. 图2是典型的锡氧化物还原的电位一时间曲线.
t/S
图2锡氧化物还原的电位一时间曲线
Figure2PotentialVS.timecurveforthereductionoftinoxide 通过做切线的方法可以求得锡氧化膜还原所需的
时问,从而计算出还原所需要的电量.锡氧化物的组
成不是固定的,因此实际上通常是将氧化物量记录为以mC/cm表示的还原电量值.对新电镀锡板而言,所测得的还原电量值通常小于1mC/cm2.
4.2钝化膜的电化学检测
前面已经提到,电化学方法无法完全检测出钝化
膜的铬含量,但是可以通过化学分析法对照而标定出对应的换算关系,这种方法仍然能够得到很好的应用. 由于简单易行,电化学检测钝化膜的方法能够满足大多数常规性检测'川J.
测试原理是通过施加阳极电流使钝化膜中可被阳
这两天查了电化学之羟基（OH）检测方法： 1.主要参考论文： 《掺硼金刚石薄膜微电极阵列的性质及其测定水体COD的方法研究》 《船载海水COD值的检测系统》 《电化学法直接快速测定COD初步研究》 《化学需氧量测定法研究进展》 《利用嵌入式计算机实现污水COD在线监测》 《密封式COD反应器快速测定法》 《一种新型的COD在线自动监测仪》 《Ti_PbO_2电极在测定COD中的应用》 2.主要原理： 基于特殊电极电解产生的羟基自由基（OH）具有很强的氧化能力，可同步迅速氧化水中有机物，羟基自由基消耗的同时，工作电极的电流将发生变化。当工作电极电位恒定时，电流的变化与水中有机物的含量成正比关系，通过计算电流变化便可测量出COD的值。 3.测量方法： 系统为三电极系统： 工作电极采用铂金丝涂上PbO2金属材料; 参比电极采用Hg／Hg2SO4电极，其中参比液为：K2SO4溶液;它对工作电极提供一个稳定的参比电位; 辅助电极采用铂金电极; 当对工作电极施以一定的电压时，工作电极上的金属涂层PbO2表面将产生大量的羟基自由基。 4. PbO2电极的制作： 制备工艺参照日本专利,采用电化学方法将多孔性的β-PbO2 沉积在清洁的钛上。电镀液的配方为Pb (NO3) 2·3H2O30g/L 和少量添加剂(十二烷基硫酸钠) 。电镀时以铜片为阴极,电流密度、温度和酸度分别控制在30mA/cm2 和65℃和pH=3,电沉积2h。在钛基体上可以得到表面平整而多孔的PbO2 涂层,
厚度约0.1mm。 另外的铂片电极和饱和甘汞参比电极则需要购买 5.实验所需仪器 双恒电位仪，磁力恒温搅拌器 6.实验所需试剂 葡萄糖标准储备液的配制:准确称取 1.0321g分析纯的葡萄糖,溶于1L 去离子水中,得到COD为1000mg/L 的溶液。 邻苯二甲酸氢钾标准储备液的配制:控制烘箱温度100 ℃,将分析纯邻苯二甲酸氢钾烘干2h,待冷却后,准确称取0.8504g邻苯二甲酸氢钾,溶于1L 去离子水中,得到COD为1000mg/L 的溶液。 电解质溶液的配制:称取4.26g无水Na2SO4 溶于1升去离子水,此时溶液的浓度为0.03mol/L。 再生液的配制:称取28.42g无水Na2SO4 溶于1升去离子水,此时溶液的浓度为0.2mol/L。 7.总结 如果要实现COD的在线检测的话，就是不用双恒电位仪来测电流，则需要一组运放来实现电流电压的变化，处理器来实现电压的变化来间接地实现电流的检测。可参考《船载海水COD值的检测系统》一文，里面有简单的实现。
离表面越远，过剩的反离子越少， 直至在溶液内部反离子 蛋白质等电点测定 及性质实验 、目的： 了解等电点的意义及其与蛋白质分子聚沉能力的关系。 初步学会测定蛋白质等电点的基本方法，了解蛋白质的性质。 、原理: 固体颗粒在液体中为什么能够带电? 当固体与液体接触时，固体可以从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本 身发生电离作用而使离子进入溶液， 以致使固液两相分别带有不同符号的电荷， 由于电中性 的要求，带电表面附近的液体中必有与固体 表面电荷 数量相等但符号相反的多余的反离子。 在界面上 带电表面和反离子 形成了双电层的结构。 在两种不同物质的 界面上，正负电荷分 别排列成的面层。 对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提出了不同的看法。最早于 1879年 Helmholz 提出平板型模型；1910年Gouy 和1913年Chap man 修正了平板型模型， 提出了扩 散双电层模型；后来 Stern 又提出了 Stern 模型。 根据O.斯特恩的观点，一部分反离子由于电性吸引或非电性的特性吸引作用（例如范 德华力）而和表面紧密结合，构成 吸附层（或称紧密层、斯特恩层）。其余的离子则扩散地 分布在溶液中，构成双电层的 扩散层（或称滑移面）。由于带电表面的吸引作用，在 扩散层 中反离子的浓度远大于同号离子。 紧密层（Stern 层〉 +++++^+++ 9 反号离子溶剂分子 扩散层
紧密层：溶液中反离子及溶剂分子受到足够大的静电力，范德华力或特性吸附力，而紧 密吸附在固体表面上。其余反离子则构成扩散层。 滑动面：指固液两相发生相对移动的界面，是凹凸不平的曲面。滑动面至溶液本体间的 电势差称为Z电势。 固体颗粒带电量的大小及测量方式？ Z电势只有在固液两相发生相对移动时才能呈现出来。Z电势的大小由Zeta电位表示， 其数值的大小反映了胶粒带电的程度，其数值越高表明胶粒带电越多，扩散层越厚。一般来说，以pH值为横坐标，Zeta电位为纵坐标作图，Zeta电位为零对应的pH值即为等电点。 对于蛋白质分子来说： 蛋白质分子的大小在胶粒范围内，约1?100微米。大部分蛋白质分子的表面都有很多 亲水集团，这些集团以氢键形式与水分子进行水合作用，使水分子吸附在蛋白质分子表面而 形成一层水合膜，具有亲水性；又由于蛋白质分子表面的亲水集团都带有电荷，会与极性水分子中的异性电荷吸引形成双电层。而水合膜和双电层的存在，使蛋白质的分子与分子之间 不会相互凝聚，成为比较稳定的胶体溶液。如果消除水合膜或双电层其中一个因素，蛋白质溶液就会变得不稳定，两种因素都消除时，蛋白质分子就会互相凝聚成较大的分子而产生沉淀。在生活实践中，常利用蛋白质的胶体性质沉淀或分离蛋白质。如做豆腐、肉皮冻就是利 用蛋白质的胶凝作用。 蛋白质分子所带的电荷与溶液的pH值有很大关系，蛋白质是两性电解质，在酸性溶液 在碱性溶液中羧基形成-C00-而带负电 中的氨基酸分子氨基形成-NH3+而带正 电， COO-COO J p\+ 0H- NH2 兼性痒孑 pH>pI pK = pl pl 电殛申：拓向配覆不暮动 蛋白质分子所带净电荷为零时的pH值称为蛋白质的等电点（PI）。其定义为：在某一 pH的溶液中，蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等时，呈电中性，此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点。 等电点的应用：主要用于蛋白质等两性电解质的分离、提纯和电泳。 蛋白质等电点的测量方式：溶解度最低时的溶液pH。
1、金属钝化的基本原理是什么? 常温下，Fe或者Al遇到浓H2SO4或者浓HNO3都发生钝化。因为表面被氧化成一层致密的氧化膜，使金属不再被氧化。 我们知道，铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了，碳钢通常很容易生锈，若在钢中加入适量的Ni、Cr，就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。 金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如电镀和化学电源等。 金属是如何钝化的呢？其钝化机理是怎样的？首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化，化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。化学钝化时，加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值，不然不但不会导致钝态，反将引起金属更快的溶解。 金属表面的钝化膜是什么结构，是独立相膜还是吸附性膜呢？目前主要有两种学说，即成相膜理论和吸附理论。成相膜理论认为，当金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上，可看到成相膜的存在，并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂，小心地溶解除去膜下的金属，就可分离出能看见的钝化膜，钝化膜是怎样形 成的？当金属阳极溶解时，其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面，溶解下来的金属离子因扩散速度不够快（溶解速度快）而有所积累。另一方面，界面层中的氢离子也要向阴极迁移，溶液中的负离子（包括OH-）向阳极迁移。结果，阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。随着电解反应的延续，处于紧邻阳极界 面的溶液层中，电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。于是，溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在金属表面并形成一层不溶性膜，这膜往往很疏松，它还不足以直接导致金属的钝化，而只能阻碍金属的溶解，但电极表面被它覆盖了，溶液和金属的接触面积大为缩小。于是，就要增大电极的电流密度，电极的电位会变得更正。这就有可能引起OH-离子在电极上放电，其产物（如OH）又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成（如铁之Fe2O3），但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。
第 12 届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（A 晶体硅材料及电池）
背面氮化硅钝化 氮化硅钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响 钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响
孟庆蕾, 钱洪强, 陆红艳 ,王振交 ,吴甲奇,韩培育, 姜勇飞,陈如龙,杨健,张光春,施正 荣
（无锡尚德太阳能电力有限公司 214028 qinglei.meng@https://www.doczj.com/doc/735193374.html,）
摘要：背面局部接触电池可以减少背面复合。本文通过调节背面局部接触电池背场和硅基材之
间 SIN 钝化层不同的厚度，对电池电性能进行研究。电池 IV 参数表明三层氮化硅具有更佳的表 面钝化效果，硅太阳电池的转换效率、开路电压 Voc 和短路电流密度 Jsc 都有所提升。
关键词： 关键词：晶体硅太阳能电池 ；钝化 ；SINx背场；不同SINx厚度 1 前言
高效低成本是当今太阳能电池发展的两大趋 势。 通过硅片的减薄,可以不断地降低硅太阳电池制 造成本。但是当硅片厚度降低到一定程度时，长波 长的光子在被吸收前就有可能透过硅片。 所以， 随着硅片厚度的降低，电池背面需有一定的具有行 之有效的长波反射能力将没有被吸收的光子反射 回到电池内部，从而进行二次或者多次反射后的吸 收。 背面氮化硅膜钝化太阳电池在修复背表面态 方面有很大优势[3]，德国Fraunhofer ISE 的 Schneiderlochner采用Al/PECVD SiNx 薄膜并以激 光烧结背电极技术制备的电池转换效率在10 cm×10 cm 上达到17.1% ，斯图加特大学采用的低
[1]
温背钝化技术和LFC 技术制备的电池的转换效率 达到20.5%[2]。 本文采用PECVD方法在单晶硅背面沉积不同 膜厚的氮化硅,研究不同膜厚的氮化硅对单晶硅太 阳电池的影响。
2 实验
取用体少子寿命在100μs左右单晶片原始硅片, 厚度在200μm左右,实测电阻率范围1～3?m。将实 验片分为两组，A组使用PECVD在硅片背面沉积约 180nmSINx，B组使用PECVD在硅片背面沉积约 270nmSINx。再进行光刻以及常规的印刷工艺，制 成电池片，测试不同SINx厚度对电池性能参数影 响，并通过Correscan、QSSPCD等测试手段进行分 析。
3 实验数据对比
表 1 不同SINx厚度电池性能比较 Voc [mV] 659.6 A组 180nmSINx 658.6 653.2 651.5 656 平均值 655.78 Isc [A] 5.988 6.014 5.928 6.035 6.045 6.002 EFF [%] 19.35 19.5 19.03 18.99 19.55 19.284 FF [%] 75.86 76.2 76.08 74.77 76.35 75.852 Rs [Ohm] 0.004 0.0039 0.0039 0.0044 0.004 0.00404 Rsh [Ohm] 228.3 110.4 197.3 323.6 229.9 217.9
蛋白质的等电点测定 一、蛋白质等电点的测定 1．目的 （1）了解蛋白质的两性解离性质。 （2）学习测定蛋白质等电点的一种方法。 2．原理 蛋白质是两性电解质。在蛋白质溶液中存在下列平衡： 蛋白质分子的解离状态和解离程度受溶液的酸碱度影响。当溶液的pH达到一定数值时，蛋白质颗粒上正负电荷的数目相等，在电场中，蛋白质既不向阴极移动，也不向阳极移动，此时溶液的pH值称为此种蛋白质的等电点。不同蛋白质各有其特异的等电点。在等电点时，蛋白质的理化性质都有变化，可利用此种性质的变化测定各种蛋白质的等电点。最常用的方法是测其溶解度最低时的溶液pH值。 本实验借观察在不同pH溶液中的溶解度以测定酪蛋白的等电点。用醋酸与醋酸钠（醋酸钠混合在酪蛋白溶液中）配制成各种不同pH值的缓冲液。向诸缓冲溶液中加入酪蛋白后，沉淀出现最多的缓冲液的pH值即为酪蛋白的等电点。 3．器材 （1）水浴锅（2）温度计 （3）200mL锥形瓶4）100mL容量瓶 （5）吸管（6）试管 （7）试管架（8）乳钵 4．试剂 （1）0.4％酪蛋白醋酸钠溶液200mL 取0.4g酪蛋白，加少量水在乳钵中仔细地研磨，将所得的蛋白质悬胶液移入200mL锥形瓶内，用少量40—50℃的温水洗涤乳钵，将洗涤液也移入锥形瓶内。加入10mL1mol／L 醋酸钠溶液。把锥形瓶放到50 C水浴中，并小心地旋转锥形瓶，直到酪蛋白完全溶解为止。
将锥形瓶内的溶液全部移至100mL容量瓶内，加水至刻度，塞紧玻塞，混匀。 （2）1.00mol／L醋酸溶液100mL （3）0.10mol／L醋酸溶液100mL （4）0.01 mol／L醋酸溶液 50mL 5．操作 取同样规格的试管4支，按下表顺序分别精确地加入各试剂，然后混匀。 （2）向以上试管中各加酪蛋白的醋酸钠溶液1mL，加一管，摇匀——管。此时1、2、3、4管的pH依次为5.9、5.3、4.7、3.5。观察其混浊度。静置10分钟后，再观察其混浊度。最 混浊的一管的pH即为酪蛋白的等电点。
第20卷第2期中国腐蚀与防护学报V ol.20,N o.2 2000年4月JOURNA L OF CHI NESE S OCIETY FOR C ORROSI ON AND PROTECTI ON Apr.,2000 文章编号:100524537(2000)02274207 氢对纯铁钝化膜电子性质的影响Ξ 曾一民1, 乔利杰1, 杨迈之2, 褚武扬1 (11北京科技大学材料物理系,北京 100083; 21北京大学化学与化工学院,北京 100871) 摘要:采用电化学、光电化学和交流阻抗等方法研究了氢对纯铁钝化膜形成过程和电子性质的 影响。结果表明氢的存在会延长钝化膜的形成,增加稳态钝化条件下的溶解速率;氢能提高钝 化膜光电流、降低禁带宽度;氢促使钝化膜的电容和掺杂浓度升高,并降低膜的平带电位。 关键词: 纯铁,钝化,光电化学,交流阻抗 中图分类号:TG17415 文献标识码:A 1 前言 金属钝化膜在腐蚀过程中起重要作用。对阴极过程是析氢的腐蚀体系,金属阳极溶解的同时在阴极区产生氢原子[1,2],进入金属的氢能促进腐蚀过程[324]。对氢致开裂型的应力腐蚀体系,氢通过扩散、富集,引起氢致裂纹的形核和扩展[5]。对阳极溶解型的应力腐蚀体系,则进入金属的氢通过与外应力的协同作用,大大促进腐蚀过程,从而促进SCC过程[3,6]。由于在恒定的钝化电位下存在完整的钝化膜,而预先充入试样的氢能促进金属的溶解,故氢促进阳极溶解很可能是通过氢对钝化膜的影响实现的。因此,氢原子进入金属钝化膜内就可能改变钝化膜的组成、结构及性能[7210]。例如,氢能降低不锈钢的耐蚀性能,促进点蚀的发生和发展,就是氢对钝化膜影响的具体反映[11]。由此可见,从各种层次,用各种手段研究氢对钝化膜的影响是非常有意义的。许多金属钝化膜是半导体膜,其电子性质起重要作用。但至今为止,还没有人详细地研究氢对金属钝化膜电子性质的影响。本工作以纯铁为对象,研究了金属基体内氢的存在对钝化膜电子性质的影响。 2 实验方法 实验材料为纯铁。试样尺寸为4mm×4mm×0.5mm。除一测试面外,其余用环氧树脂涂封。测试面经2#金相砂纸打磨,丙酮去油,去离子水冲洗后吹干。测试所用的介质为0.1m ol/L Na2B4O7溶液,它也是电解充氢溶液。 Ξ收搞日期:1999204226; 修订日期:1999209215 基金项目:国家自然科学基金资助项目(69771062);厦门大学表面物理化学国家重点实验室资助课题 作者简介:曾一民(1971～ ),男(汉族),四川人,博士,研究氢对材料局部腐蚀和应力腐蚀的影响机理
实验三蛋白质的两性反应和等电点的测定 一、目的和要求 1.了解蛋白质的两性解离性质。 2.初步学会测定蛋白质等电点的方法。 二、原理 蛋白质由许多氨基酸组成，虽然绝大多数的氨基与羧基成肽键结合，但是总有一定数量自由的氨基与羧基，以及酚基等酸碱基团，因此蛋白质和氨基酸一样时两性电解质。调节溶液的酸碱度达到一定的氢离子浓度时，蛋白质分子所带的正电荷和负电荷相等，以兼性离子状态存在，在电场内该蛋白质分子既不向阴极移动，也不向阳极移动，这时溶液的PH值称为该蛋白质的等电点（PI）。当溶液的PH低于蛋白质等电点时，即在氢离子较多的条件下，蛋白质分子带正电荷成为阳离子；当溶液的PH高于蛋白质等电点时，即在氢氧根离子较多的条件下，蛋白质分子带负电荷成为阴离子。 在等电点时蛋白质溶解度最小，容易沉淀析出。 三、试剂和器材 1.试剂 0.5%酪蛋白溶液；酪蛋白醋酸钠溶液；0.04%溴甲酚绿指示剂；0.02N盐酸； 0.1N醋酸溶液；0.01N醋酸溶液；1N醋酸溶液；0.02N氢氧化钠溶液 2.器材 试管及试管架；滴管；吸量管（1、5ml） 四、操作方法 1.蛋白质的两性反应
（1）取1支试管，加0.5%酪蛋白溶液20滴和0.04%溴甲酚绿指示剂5-7滴，混匀。观察溶液呈观的颜色，并说明原因。 （2）用细滴管缓慢加入0.02N盐酸溶液，随滴随摇，直至有明显的大量沉淀发生，此时溶液的PH接近与酪蛋白的等电点。观察溶液颜色的变化。（3）继续滴入0.02N盐酸溶液，观察沉淀和溶液颜色的变化，并说明原因。（4）再滴入0.02N氢氧化钠溶液进行中和，观察是否出现沉淀，解释其原因。 继续滴入0.02N氢氧化钠溶液，为什么沉淀又会溶液？溶液的颜色如何 变化？说明了什么问题？ 2.酪蛋白等电点的测定 （1）取9支粗细相近的干燥试管，编号后按下表的顺序准确地加入各种试剂。 加入每种试剂后应混合均匀。 （2）静置约20分钟，观察每支试管内溶液的混浊度，以—，+，++，+++，++++符号表示沉淀的多少。根据观察结果，指出哪一个PH是酪蛋白的 等电点？
蛋白质等电点测定及性质实验 一、目的： 了解等电点的意义及其与蛋白质分子聚沉能力的关系。 初步学会测定蛋白质等电点的基本方法，了解蛋白质的性质。 二、原理： 固体颗粒在液体中为什么能够带电 当固体与液体接触时，固体可以从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，由于电中性的要求，带电表面附近的液体中必有与固体表面电荷数量相等但符号相反的多余的反离子。在界面上带电表面和反离子形成了双电层的结构。在两种不同物质的界面上，正负电荷分别排列成的面层。 对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了扩散双电层模型；后来Stern又提出了Stern模型。 根据O.斯特恩的观点，一部分反离子由于电性吸引或非电性的特性吸引作用（例如范德华力）而和表面紧密结合，构成吸附层（或称紧密层、斯特恩层）。其余的离子则扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩散层（或称滑移面）。由于带电表面的吸引作用，在扩散层中反离子的浓度远大于同号离子。离表面越远，过剩的反离子越少，直至在溶液内部反离子的浓度与同号离子相等。
紧密层：溶液中反离子及溶剂分子受到足够大的静电力，范德华力或特性吸附力，而紧密吸附在固体表面上。其余反离子则构成扩散层。 滑动面：指固液两相发生相对移动的界面，是凹凸不平的曲面。滑动面至溶液本体间的电势差称为ζ电势。 固体颗粒带电量的大小及测量方式 ζ电势只有在固液两相发生相对移动时才能呈现出来。ζ电势的大小由Zeta电位表示，其数值的大小反映了胶粒带电的程度，其数值越高表明胶粒带电越多，扩散层越厚。一般来说，以pH值为横坐标，Zeta电位为纵坐标作图，Zeta电位为零对应的pH值即为等电点。 对于蛋白质分子来说： 蛋白质分子的大小在胶粒范围内，约1～100微米。大部分蛋白质分子的表面都有很多亲水集团，这些集团以氢键形式与水分子进行水合作用，使水分子吸附在蛋白质分子表面而形成一层水合膜，具有亲水性；又由于蛋白质分子表面的亲水集团都带有电荷，会与极性水分子中的异性电荷吸引形成双电层。而水合膜和双电层的存在，使蛋白质的分子与分子之间不会相互凝聚，成为比较稳定的胶体溶液。如果消除水合膜或双电层其中一个因素，蛋白质溶液就会变得不稳定，两种因素都消除时，蛋白质分子就会互相凝聚成较大的分子而产生沉淀。在生活实践中，常利用蛋白质的胶体性质沉淀或分离蛋白质。如做豆腐、肉皮冻就是利用蛋白质的胶凝作用。 蛋白质分子所带的电荷与溶液的pH值有很大关系，蛋白质是两性电解质，在酸性溶液中的氨基酸分子氨基形成-NH3+而带正电，在碱性溶液中羧基形成-COO-而带负电： 蛋白质分子所带净电荷为零时的pH值称为蛋白质的等电点（PI）。其定义为：在某一pH的溶液中，蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等时，呈电中性，此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点。 等电点的应用：主要用于蛋白质等两性电解质的分离、提纯和电泳。 蛋白质等电点的测量方式：溶解度最低时的溶液pH。
第36卷 第6期2002年6月 西 安 交 通 大 学 学 报 JOURNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSITY Vol.36 №6 J un.2002 文章编号:0253-987X(2002)0620651204 晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究 杨 宏1,王 鹤1,于化丛2,奚建平2,胡宏勋2,陈光德1 (1.西安交通大学理学院,710049,西安; 2.上海交通大学太阳能研究所) 摘要:为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率,研究了用等离子增强化学气相沉积(PECVD)的SiN x:H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响,并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池.实验发现:同SiN x:H比较,SiN x:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用,提高了太阳电池的光电转换效率.基于界面物理,提出了一种新的能带模型,解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳电池性能的差异. 关键词:太阳电池;表面钝化;SiN x:H;等离子增强化学气相沉积 中图分类号:TM91414 文献标识码:A Investigation on Passivating Silicon Nitride Surface of Crystalline Silicon Solar Cells Y ang Hong1,W ang He1,Y u Huacong2,Xi Jianpi ng2,Hu Hongx un2,Chen Guangde1 (1.School of Sciences,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China; 2.Institute of Solar Energy,Shanghai Jiaotong University) Abstract:In order to improve photoelectric conversion efficiency of crystalline silicon solar cells,some effects of surface passivation quality and antireflection properties of silicon nitride prepared by plasma enhanced chemical vapour deposition on crystalline silicon solar cells are investigated.All kinds of crys2 talline silicon solar cells were prepared by different process methods.It was found that the silicon ni2 tride/silicon oxide double layer optical antireflection coatings structure shows excellent passivation properties for crystalline solar cells compared to silicon nitride,so photoelectric conversion efficiency of crystalline silicon solar cells is enhanced.Based on interface physics,a new energy band model of sili2 con nitride/silicon oxide/silicon is presented,differences of efficiency of crystalline silicon solar cells prepared by different methodes are explained by this model. K eyw ords:solar cells;surf ace passivation;silicon nit ri de;plasm a enhanced chem ical vapour deposi2 tion 目前,适于作晶体硅太阳电池光学减反射膜的材料有SiO2、TiO x、SiN x:H等薄膜材料.SiO2的折射率(114)太低,光学减反射效果不好;TiO x的折射率虽然接近晶体硅太阳电池最佳光学减反射膜的 收稿日期:2001210211. 作者简介:杨 宏(1968～),男,讲师. 基金项目:西安交通大学博士学位论文基金资助项目.
实验三等电聚焦电泳法测定蛋白质的等电点 一、实验目的 了解等电聚焦的原理。通过蛋白质等电点的测定，掌握聚丙烯酰胺凝胶垂直管式等电聚焦电泳技术。 二、实验原理 等电聚焦（Isoelectric focusing，简称IEF）是六十年代中期出现的新技术。近年来等电聚焦技术有了新的进展，已迅速发展成为一门成熟的近代生化实验技术。目前等电聚焦技术已可以分辨等电点（pI）只差0.001pH单位的生物分子。由于其分辨力高，重复性好，样品容量大，操作简便迅速，在生物化学、分子生物学及临床医学研究中得到广泛的应用。 蛋白质分子是典型的两性电解质分子。它在大于其等电点的pH环境中解离成带负电荷的阴离子，向电场的正极泳动，在小于其等电点的pH环境中解离成带正由荷的阳离子，向电场的负极泳动。这种泳动只有在等于其等电点的pH环境中，即蛋白质所带的净电荷为零时才能停止。如果在一个有pH梯度的环境中，对各种不同等电点的蛋白质混合样品进行电泳，则在电场作用下，不管这些蛋白质分子的原始分布如何，各种蛋白质分子将按照它们各自的等电点大小在pH梯度中相对应的位置处进行聚焦，经过一定时间的电泳以后，不同等电点的蛋白质分子便分别聚焦于不同的位置。这种按等电点的大小，生物分子在pH梯度的某一相应位置上进行聚焦的行为就称为“等电聚焦”。等电聚焦的特点就在于它利用了一种称为两性电解质载体的物质在电场中构成连续的pH梯度，使蛋白质或其他具有两性电解质性质的样品进行聚焦，从而达到分离、测定和鉴定的目的。 两性电解质载体，实际上是许多异构和同系物的混合物，它们是一系列多羧基多氨基脂肪族化合物，分子量在300~1000之间。常用的进口两性电解质为瑞典Pharmacia-LKB公司生产的Ampholine 和Pharmalyte，价格昂贵。国产的有中国军事医学科学院放射医学研究所和上海生化所生产的两性电解质，价格便宜，质量尚佳。两性电解质在直流电场的作用下，能形成一个从正极到负极的pH值逐渐升高的平滑连续的pH梯度。若不同的pH值的两性电解质的含量与pI值的分布越均匀，则pH梯度的线性就越好。对Ampholine两性电解质的要求是缓冲能力强，有良好的导电性，分子量要小，不干扰被分析的样品等。 在聚焦过程中和聚焦结束取消了外加电场后，如保持pH梯度的稳定是极为重要的。为了防止扩散，稳定pH梯度，就必须加入一种抗对流和扩散的支持介质，最常用的这种支持介质就是聚丙烯酰胺凝胶。当进行聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳时，凝胶柱内即产生pH梯度，当蛋白质样品电泳到凝胶柱内某一部位，而此部位的pH值正好等于该蛋白质的等电点时，该蛋白质即聚焦形成一条区带，只要测出此区带所处部位的pH值，即为其等电点。电泳时间越长，蛋白质聚焦的区带就越集中，越狭窄，因而提高了分辨率。这是等电聚焦的一大优点，不像一般的其他电泳，电泳时间过长则区带扩散。所以等电聚焦电泳法不仅可以测定等电点，而且能将不同等电点的混合的生物大分子进行分184
氮化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片 性能的影响分析和研究 摘要 作为一种器件表面介质膜，SiNx薄膜已被广泛应用于IC以及太阳能光伏器件的制造中。在高效太阳能电池研究中，发射结表面钝化和减反射一直是其研究的主题。电池正面发射结不仅要求表面钝化层有优良的钝化性能，同时也要求介质层能够与表面层减反射膜一起产生很好的减反射效果，从而进一步提高太阳电池器件的光生电流、开路电压以及电池效率。 本文阐述了高效太阳电池研究中正面发射结上的钝化与减反射工艺与原理，重点对PECVD法制备SiNx的钝化机制，H 钝化进行了详细的分析。主要对生产中常使用的管式PECVD和板式PECVD 制备的薄膜，通过少子寿命测试仪(WT2000）检测少子寿命，椭偏仪测试膜厚和折射率，积分反射仪测试反射率以及利用HF腐蚀来检验薄膜致密性等手段对薄膜性能进行了分析和比较。又对板式PECVD 制备薄膜条件进行了优化。研究发现，氮化硅最佳的沉积条件是：温度370℃，SiH4:NH3=500:1600，时间3min；获得了沉积氮化硅后硅片少子寿命高钝化效果好、膜厚与折射率搭配好反射率低的工艺条件。 关键词：氮化硅薄膜；PECVD；减反膜；钝化；太阳能电池
THE PASSIVATION OF SILICON NITRIDE FILM ON SOLAR CELLS ANALYSIS AND RESEARCH ABSTRACT As a dielectric thin film of device, SiNx has been widely used in IC and Solar cells manufacturing . In the research and investigation of high efficiency silicon solar cell, the passivation of front emitter and anti reflection has been their focus. Because，for the front emitter, we need it have excellent passivation quality and good antireflection property, in this way to improve the Isc an d Uoc, further more to get much high efficiency. In this thesis we describe the passivation & Antireflection of high efficient Silicon Solar cells on the front emmiter and then we focus on PECVD analysising the Mechanism of hydrogen passivation. In the experiments I used the tubular and plate PECVD preparing silicon nitride thin film.Then,I texted minority carrier lifetime by minority carrier lifetime tester(WT2000),film thickness and refractive index by ellipsometer,reflectivity by D8 integral reflectivity,and using HF solution tested the film density.These were used to ailalyze the properties of silicon nitride films.Another,Improving the condition of the plate PECVD deposition .The results show that the temperature of deposition is 370, SiH4:NH3=500:1600, time:3min.In this condition Silicon have a good passivation quality, film thickness and refractive index well matching and low reflectance. KEY WORDS: silicon nitride film ; PECVD; ACR; passivation; silicon solar cells
实验项目一、蛋白质的等电点测定及沉淀反应 姓名：指导教师：实验室： 组员：成绩： 第三部分：实验记录与分析 实验现象记录及分析： （一）蛋白质等电点测定 （二）蛋白质的盐析 1．蛋白质的盐析
2．重金属离子沉淀蛋白质 3．有机酸沉淀蛋白质
4．有机溶剂沉淀蛋白质 5．乙醇引起的变性与沉淀
第四部分：课后研讨题 1.通过本次合作实验后，有否对该项目改进的合理建议。 适当增加对照组和空白组，使实验数据更加科学可信。 2.鸡蛋清为何可做铅、汞中毒的解素剂？ 铅、汞是重金属离子，与蛋白质结合能使蛋白质分子内部结构发生重大改变，发生变性而沉淀，不再溶于原来的溶剂中。 3.氯化汞为何能做为杀菌剂？ 细菌由蛋白质构成，氧化汞是重金属盐，与蛋白质结合能使蛋白质分子内部结构发生重大改变，发生变性而沉淀，不再溶于原来的溶剂中。 4.在等电点时，蛋白质溶液为什么容易发生沉淀？ 蛋白质颗粒上正负电荷的数目相等，在水溶液中的蛋白质分子由于表面生产水化层和双电层而成为稳定的亲水胶体颗粒，在一定的理化因素影响下，蛋白质颗粒可因失去电荷和脱水而沉淀。
5.将本实验中所涉及到的几种蛋白质沉淀方法各举一应用实例加以说明。 （1）盐析：硫酸铵的浓溶液能析出蛋白质。 （2）乙醇引起的变性与沉淀：低温下用乙醇或丙酮短时间作用于蛋白质，用于提纯蛋白质。 （3）重金属离子沉淀蛋白质：取一支离心管，加入2ml的蛋白质溶液，再加入3%硝酸银溶液1-2滴，振荡试管，观察现象。 （4）某些有机酸沉淀蛋白质：取一支离心管，加入2ml蛋白质溶液，再加入1ml 5%三氯乙酸溶液，振荡试管，观察现象。 （5）有机溶剂沉淀蛋白质：取一支离心管，加入2ml蛋白质溶液，再加入2ml 95%乙醇，观察现象。 教师评阅： 签名
] 钝化的定义 [编辑本段] 一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，叫钝化。金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态。如Fe→Fe＋＋时标准电位为－0.44V，钝化后跃变到＋0.5～1V，而显示出耐腐蚀的贵金属性能，这层薄膜就叫钝化膜。 钝化的机理 [] 我们知道，铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了，碳钢通常很容易生锈，若在钢中加入适量的Ni、Cr，就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。 金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如电镀和化学电源等。 金属是如何钝化的呢？其钝化机理是怎样的？首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化，化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。化学钝化时，加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值，不然不但不会导致钝态，反将引起金属更快的溶解。 金属表面的钝化膜是什么结构？是独立相膜还是吸附性膜呢？ 目前主要有两种学说，即成相膜理论和吸附理论。 成相膜理论认为: 当金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的
氮化硅 氮化硅，分子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损；除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应(反应方程式：Si3N4+4HF+9H2O=====3H2SiO3(沉淀)+4NH4F），抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1 000 ℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机。 【氮化硅的应用】 氮化硅用做高级耐火材料，如与sic结合作SI3N4-SIC耐火材料用于高炉炉身等部位； 如与BN结合作SI3N4-BN材料，用于水平连铸分离环。SI3N4-BN系水平连铸分离环是一种细结构陶瓷材料，结构均匀，具有高的机械强度。耐热冲击性好，又不会被钢液湿润，符合连珠的工艺要求。见下表 性能AL2O 3 ZrO 2 熔融石英 （SiO2） ZrO2 -MO金 属陶瓷 反应结合 Si3N4 热压 Si3N4 热压 BN 反应结合 SiN4-BN 抗热震性差差好好中好好好 抗热应力差差好好中好好好 尺寸加工精度与易 加工性能 差差好差好差好好 耐磨性好好中好好好好好 耐侵蚀性好好差好好好好 相对分子质量140.28。灰色、白色或灰白色。六方晶系。晶体呈六面体。密度3.44。 硬度9~9.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。熔点1900℃（加压下）。通常在常压下1900℃分解。比热容为0.71J/(g·K)。生成热为-751.57kJ/mol。热导率为 16.7W/(m·K)。线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氢氟酸。在空 气中开始氧化的温度1300~1400℃。比体积电阻，20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m。弹性模量为28420~46060MPa。耐压强度为490MPa（反应烧结的）。1285摄式度时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙，600度时使过渡金属还原，放出氮氧化物。 抗弯强度为147MPa。可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得。可用作高温陶瓷原料。 氮化硅陶瓷材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及产品尺寸精确度高等优良性
实验3 蛋白质的等电点测定和沉淀反应 一、目的 1、了解蛋白质的两性解离性质。 2、学习测定蛋白质等电点的一种方法。 3、加深对蛋白质胶体溶液稳定因素的认识。 4、了解沉淀蛋白质的几种方法及其实用意义。 二、原理 蛋白质是两性电解质。在蛋白质溶液中存在下列平衡： 蛋白质分子的解离状态和解离程度受溶液的酸碱度影响。当溶液的PH达到一定数值时，蛋白质颗粒上正负电荷的数目相等，在电场中，蛋白质既不向阴极移动，也不向阳极移动，此时溶液的pH值称为此种蛋白质的等电点。不同蛋白质各有特异的等电点。在等电点时，蛋白质的理化性质都有变化，可利用此种性质的变化测定各种蛋白质的等电点。最常用的方法是测其溶解度最低时的溶液pH值。 本实验通过观察不同pH溶液中的溶解度以测定酪蛋白的等电点。用醋酸与醋酸钠（醋酸钠混合在酪蛋白溶液中）配制各种不同pH值的缓冲液。向诸缓冲溶液中加入酪蛋白后，沉淀出现最多的缓冲液的pH值即为酪蛋白的等电点。 在水溶液中的蛋白质分子由于表面生成水化层和双电层而成为稳定的亲水胶体颗粒，在一定的理化因素影响下，蛋白质颗粒可因失去电荷和脱水而沉淀。 蛋白质的沉淀反应可分为两类。 （1）可逆的沉淀反应此时蛋白质分子的结构尚未发生显著变化，除去引起沉淀的因素后，蛋白质的沉淀仍能溶解于原来溶剂中，并保持其天然性质而不变性。如大多数蛋白质的盐析作用或在低温下用乙醇（或丙酮）短时间作用于蛋白质。提纯蛋白质时，常利用此类反应。
（2）不可逆沉淀反应此时蛋白质分子内部结构发生重大改变，蛋白质常变性而沉淀，不再溶于原来溶剂中。加热引起的蛋白质沉淀与凝固。蛋白质与重金属离子或某些有机酸的反应都属于此类。 蛋白质变性后，有时由于维持溶液稳定的条件仍然存在（如电荷），并不析出。因此变性蛋白质并不一定都表现为沉淀，而沉淀的蛋白质也未必都已变性。 三、材料、试剂与器具 （一）材料 新鲜鸡蛋 （二）试剂 1、0.4%酪蛋白醋酸钠溶液200ml 取0.4g酪蛋白，加少量水在乳钵中仔细地研磨，将所得的蛋白质悬胶液移入200mL锥形瓶内，用少量40—50℃的温水洗涤乳钵，将洗涤液也移入锥形瓶内。加入10mL 1mol/L 醋酸钠溶液。把锥形瓶放到50℃水浴中，并小心地旋转锥形瓶，直到酪蛋白完全溶解为止。将锥形瓶内的溶液全部移到100mL容量瓶内，加水至刻度，塞紧玻塞，混匀。 2、1.00mol/L 醋酸溶液100mL 3、0.10 mol/L醋酸溶液300mL 4、0.01 mol/L醋酸溶液50mL 5、蛋白质溶液500mL 5%卵清蛋白溶液或鸡蛋清的水溶液（新鲜鸡蛋清：水=1:9） 6、pH4.7醋酸—醋酸钠的缓冲溶液100mL 7、3%硝酸银溶液10mL 8、5%三氯乙酸溶液50mL 9、95%乙醇250mL 10、饱和硫酸铵溶液250mL 11、硫酸铵结晶粉末10000mL 12、0.1mol/L盐酸溶液300mL 13、0.1mol/L氢氧化钠溶液300mL 14、0.05mol/L碳酸钠溶液300mL 15、甲基红溶液20mL （三）器具 1、水浴锅 2、温度计 3、200mL锥形瓶 4、100mL容量瓶 5、吸管 6、试管及试管架 7、 7、乳钵 四、操作步骤 （一）酪蛋白等电点的测定 （1）取同样规格的试管4支，按下表顺序分别精确地加入各试剂，然后混匀。 试管号蒸馏水 （mL） 0.01 mol/L蜡酸 （mL） 0. 1 mol/L蜡酸 (mL) 1. 0 mol/L蜡 酸(mL) 1 8.4 0.6 - — 2 8.7 - 0. 3 — 3 8.0 - 1.0 — 4 7.4 - - 1.6