第一篇：地球科學(xué)進(jìn)展課程讀書報(bào)告

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

博士生《地球科學(xué)進(jìn)展》讀書報(bào)告

題 目： 硬質(zhì)合金表面涂層技術(shù)研究

姓 名：習(xí)建國 學(xué) 號： 3002130003 院 部： 工程技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 材料科學(xué)與工程 相近課程名稱：硅酸鹽體系材料設(shè)計(jì)原理與方法 授 課 教 師： 馬鴻文 上課總學(xué)時(shí)數(shù)： 36 聯(lián) 系 方 式： ***

SnO2基稀磁半導(dǎo)體的研究進(jìn)展

習(xí)建國 3002130003

稀磁半導(dǎo)體（DMSs）是指在非磁性半導(dǎo)體材料基體中通過入少量磁性過渡金屬元素或稀土金屬元素使其獲得鐵磁性能的一類新型功能材料。目前，在DMSs材料中發(fā)現(xiàn)了許多新的物理現(xiàn)象，巨法拉第效應(yīng)、巨塞曼分裂、反?；魻栃?yīng)、巨負(fù)磁阻效應(yīng)、磁致絕緣體金屬轉(zhuǎn)變等。利用這些效應(yīng)，可以制備出各種新型功能器件，為一些科技的發(fā)展提供條件。因此這種新型材料的研究倍受人們的關(guān)注。2000年，Dietl[1]等人用齊納模型從理論上預(yù)言p型ZnO, GaN摻雜Mn的Tc可以達(dá)到室溫，引起了大家對ZnO基母體材料的研究興趣。ZnO由于具有優(yōu)良的特性和廣泛的應(yīng)用，掀起了人們對ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料的研究熱潮。同時(shí)，SnO2氧化物獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，也開始成為人們的稀磁半導(dǎo)體研究熱點(diǎn)之一。

1.稀磁半導(dǎo)體的磁性機(jī)制

在對寬帶隙稀磁半導(dǎo)體材料的研究中，已有許多研究小組通過大量實(shí)驗(yàn)觀察到的室溫鐵磁性，但是由于稀磁的磁化行為對制備工藝條件的敏感性較強(qiáng)，以及制備工藝重復(fù)性較差，造成在不同工藝下制備的材料，其磁性的起源也有所不同。對于過渡金屬摻雜的稀磁材料來說，磁性的起因可分為兩類，即本征稀磁結(jié)構(gòu)和外在的磁性雜質(zhì)。如果稀磁材料的鐵磁性來源于第二相，這將限制其在自旋電子器件中的應(yīng)用。所以區(qū)分室溫鐵磁性的來源對研究具有實(shí)用價(jià)值的稀磁材料至關(guān)重要。

由于確定鐵磁性來源對發(fā)展稀磁半導(dǎo)體材料至關(guān)重要，決定該是否具有實(shí)際應(yīng)用的潛力，目前許多研究者致力于稀磁半導(dǎo)體鐵磁本征性的證明。然而由于磁性元素?fù)诫s量較少，形成的金屬團(tuán)簇尺寸很可能處于納米級別，因此即使采用XRD、TEM等傳統(tǒng)手段未檢測到第二相的存在，依然不能完全確定材料的鐵磁性是否為本征屬性。近些年來，利用同步輻射源的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)技術(shù)和磁圓二色技術(shù)被引入稀磁半導(dǎo)體的研究，鑒于該檢測手段的高靈敏度，目前該實(shí)驗(yàn)方法在確定材料鐵磁性來源上的可靠性等到了絕大多數(shù)研究者的認(rèn)可。比如Liu等人[2]采用X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)技術(shù)對Co摻雜的ZnO薄膜進(jìn)行了表征，通過將薄膜的近邊結(jié)構(gòu)譜與Co單質(zhì)和化合物圖譜相比，排除了樣品中雜質(zhì)相的存在；另外在對擴(kuò)展譜進(jìn)行擬合計(jì)算的基礎(chǔ)上證實(shí)Co原子摻入ZnO晶格取代了Zn原子的位置，從而證明了該Co-ZnO薄膜的鐵磁性為材料的本征性能而來自鐵磁污染。（1）載流子誘導(dǎo)機(jī)制

在早期的稀磁材料研究中，載流子誘導(dǎo)機(jī)制在 解釋鐵磁性起源上占據(jù)統(tǒng)治地位。根據(jù)此理論，過渡族金屬離子間可通過自由載流子媒介作用產(chǎn)生鐵磁交換耦合，該機(jī)制適用于導(dǎo)電性能良好、載流子濃度較高的稀磁半導(dǎo)體材料。載流子誘導(dǎo)機(jī)制又可細(xì)分為雙交換理論、RKKY理論和平均場理論。雙交換理論機(jī)制最早在1951年由Zener提出，被人們廣泛用來解釋錳氧化物的電子輸運(yùn)性質(zhì)和磁行為[3]。根據(jù)雙交換理論，兩個(gè)不同價(jià)態(tài)的磁性離子間以中間的氧原子為媒介形成鐵磁性耦合。2000年，Sato等[4,5]在采用傳統(tǒng)雙交換理論解釋過渡族金屬摻雜ZnO的鐵磁性時(shí)，將交換媒介由O2-換成巡游載流子，磁性離子和載流子間產(chǎn)生直接交換，即電子可以“跳躍”到磁性離子的d軌道上，相鄰的磁性離子通過巡游電子的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)鐵磁有序。隨后Kevin等[6]又對此雙交換理論做了進(jìn)一步的延伸，他們認(rèn)為電荷轉(zhuǎn)移到過渡族金屬的d軌道上，使得過渡族金屬離子的價(jià)態(tài)發(fā)生改變。該理論根據(jù)形成不同離子價(jià)態(tài)在能量上的難易，提出Co離子和Mn離子很容易分別通過電子和空穴的轉(zhuǎn)移形成Co-ZnO和p型載流子對Mn-ZnO稀磁材料實(shí)現(xiàn)室溫鐵磁性的重要作用。RKKY理論

二十世紀(jì)五六十年代，Kasuya[7]和Yosida[8]在研究Mn-Cu合金核磁共振超精細(xì)結(jié)構(gòu)問題時(shí)，根據(jù)Ruderma和Kittel的理論模型[9]，進(jìn)一步提出了Mn的d電子和導(dǎo)電電子間的交換作用使電子極化，從而導(dǎo)致Mn原子的d電子與近鄰Mn d電子產(chǎn)生間接交換作用的模型。該理論被稱作RKKY理論，描述了局域磁矩之間通過傳導(dǎo)電子的極化效應(yīng)而產(chǎn)生的間接交換作用。RKKY相互作用理論已被廣泛用來解釋稀磁材料中的鐵磁性。RKKY相互作用與雙交換相互作用同樣是由載流子所調(diào)制的，但在RKKY理論中載流子作用距離遠(yuǎn)大于雙交換理論中的作用距離，為長程耦合作用。Liao等人[10]將RKKY和雙交換理論相結(jié)合，合理解釋了Al, Co共摻雜ZnO納米線中的鐵磁性機(jī)制。Mounkachi等人[11]采用密度泛函第一性原理計(jì)算表明，在Zn0.8Mn0.2O1-yNy系統(tǒng)中，當(dāng)空穴載流子濃度較高時(shí)，Mn離子間通過載流子耦合產(chǎn)生的鐵磁性可歸因?yàn)镽KKY相互作用。Zener平均場理論

基于原始的Zener模型和RKKY理論，Dietl等人提出了Zener平均場理論[1]，它比較成功地解釋了p型（Ga, Mn）As和（Zn, Mn）Te中的轉(zhuǎn)變溫度。與RKKY理論相比，Zener平均場理論綜合考慮了材料中的自旋軌道耦合和以載流子為媒介的交換作用的各向異性。根據(jù)此理論稀磁材料的居里溫度量級和p型稀磁材料的易磁化軸曲線均可由自旋軌道耦合來確定。同是，Dielt基于此模型預(yù)言在Mn摻雜濃度為5 %，空穴濃度達(dá)到1020 cm-3和ZnO和GaN基稀磁材料中可以出現(xiàn)居里溫度高于室溫的鐵磁性[1]。（2）束縛磁極化子模型

2005年，Griffin等人[12]在高絕緣性Co摻雜TiO2稀磁薄膜中觀察到了明顯的室溫鐵磁性，Co的飽和磁矩為1.1 μB/Co。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果極大挑戰(zhàn)著長期以來占據(jù)主導(dǎo)地位的載流子誘導(dǎo)機(jī)制，表明自由載流子并非稀磁產(chǎn)生鐵磁生的必要條件。為了解釋低載流子濃度稀磁半導(dǎo)體中的鐵磁現(xiàn)象，Coey等人[13]提出了束縛磁極子模型，該理論將鐵磁性與稀磁材料中的結(jié)構(gòu)缺陷密切聯(lián)系起來。

根據(jù)束縛磁極化子模型（見圖1a），稀磁材料中的施主缺陷（或受主缺陷）可以捕獲電子（或空穴）形成類氫原子軌道，該電子（或空穴）軌道具有一定的擴(kuò)展半徑，可以與半徑范圍內(nèi)的磁性離子產(chǎn)生交換耦合作用，形成束縛磁極化子。在束縛磁極化子半徑內(nèi)，磁性離子和施主電子（或受主空穴）間的相互作用產(chǎn)生有效磁場，使磁性離子的自旋沿同一方向排列，形成局域磁矩。相鄰磁極子可進(jìn)一步發(fā)生重疊并相互影響，構(gòu)成關(guān)聯(lián)的磁極化子團(tuán)簇，導(dǎo)致局域磁矩同向排列。由圖 1b中稀磁半導(dǎo)體磁相圖可見，當(dāng)束縛磁極化子的濃度達(dá)到愈滲域值δp時(shí)，材料將出現(xiàn)長程鐵磁有序。此外，中還會(huì)存在孤立的磁性離子、通過反鐵磁性交換形成的反鐵磁性離子對、孤立的磁極化子（其局域磁矩與團(tuán)簇磁矩方向不同），它們對稀磁材料的宏觀鐵磁性沒有貢獻(xiàn)，且會(huì)使實(shí)驗(yàn)觀察到的飽和幫矩小于理論值。在圖1b中還可以觀察到，當(dāng)磁性離子的濃度超過臨界值xp鄰近磁性離子間的反鐵磁作用增強(qiáng)，導(dǎo)致材料轉(zhuǎn)變?yōu)榉磋F磁態(tài)。

圖1束縛磁極化子理論模型及磁相圖[13]（a）束縛磁極化子模型示意圖；（b）磁相圖，電子局域在陰影區(qū)，xp和δp分別為磁性離子和磁極化子的逾滲域值，γ是類氫施主電子軌道與Bohr軌道半徑比值。2.SnO2的結(jié)構(gòu)與特性

SnO2屬于四方晶系，具有金紅石結(jié)構(gòu)，屬于D4h空間群[14]，晶格結(jié)構(gòu)如圖1所示。每個(gè)Sn原子位于由6個(gè)O原子組成的近似八面體的中心，每個(gè)O原子也位于3個(gè)Sn原子組成的等邊三角形的中心，形成6：3的配位結(jié)構(gòu)。其晶胞參數(shù)分別a=0.4743 nm，c=0.3186 nm，c/a =0.673，O2-和 Sn4+半徑分別為0.14 nm和0.072 nm。

SnO2屬于 IV-VI 族化合物半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度為 3.6~4.0 eV。理想化學(xué)配比的 SnO2電阻率低，表現(xiàn)為絕緣體性質(zhì)。但通常情況下，SnO2材料中存在一定數(shù)量的本征氧空位和錫填隙原子，本征缺陷在能帶中形成淺施主能級，使得SnO2表現(xiàn)出n型半導(dǎo)體特性，遷移率150-260 cm2/V?s，載流子濃度為1019 cm-3量級。由于SnO2的禁帶寬度大于可見光的光子能量(3.1eV)，可見光

圖 1.SnO2單胞結(jié)構(gòu)

照射不會(huì)引起本征激發(fā)，材料在可見光區(qū)的透過率高于97%，這一特點(diǎn)使 SnO2可以作為薄膜太陽能電池，平面顯示器和發(fā)光器件的透明導(dǎo)電極等。SnO2的激子結(jié)合能為130 meV，遠(yuǎn)大于室溫下分子熱離化能的 26 meV，使得激子在室溫甚至超過室溫下可以穩(wěn)定存在[15]。SnO2表面易吸附氧形成表面能級，電位勢壘為 0.3~0.6 eV，因此 SnO2在氣體傳感器方面也有著重要的應(yīng)用。此外，SnO2材料還具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。由此可見，SnO2材料是一種具有良好應(yīng)用前景的多功能半導(dǎo)體，被廣泛應(yīng)用于氣敏傳感器，鉀離子電池電極，太陽能電池，透明導(dǎo)電薄膜，陶瓷材料，催化劑等領(lǐng)域。

SnO2優(yōu)異的物化性能使得其在稀磁半導(dǎo)體領(lǐng)域也具有極大的應(yīng)用潛力和理論研究價(jià)值。SnO2的高禁帶寬度和大的激子結(jié)合能使過渡族金屬摻雜 SnO2材料的居里溫度可以達(dá)到室溫以上，滿足稀磁半導(dǎo)體材料實(shí)際應(yīng)用的前提條件。另外，SnO2的有效電子質(zhì)量較大(0.3m0，m0為自由電子質(zhì)量)，預(yù)期在自由載流子和局域磁離子之間有強(qiáng)的磁相互作用，從而使材料表現(xiàn)出許多奇特的物理性能。使用過渡族金屬元素制備 SnO2基稀磁半導(dǎo)體有望研制出基于單一化合物的磁、光、電一體化置。

3.SnO2基稀磁材料的研究近況

基于Dietl等人的理論預(yù)測[1]，研究者對寬帶隙基的稀磁半導(dǎo)體材料展開了廣泛研究，寄望于制備出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的稀磁半導(dǎo)體材料。其中SnO2材料由于具有高禁帶寬度、大的激子結(jié)合能和有效電子質(zhì)量而成為研究者關(guān)注的對象。2002年Kimura 等人[16]首先采用PLD法制備出順磁性的Mn-SnO2稀磁薄膜，并在 5K低溫下觀察到了60%的巨正磁阻效應(yīng)，拉開了SnO2基稀磁材料實(shí)驗(yàn)研究和理論探索的序幕。2003年，Ogale等人[17]采用PLD

圖2 Ogale等人制備的Co-SnO2薄膜的磁性測量結(jié)果（a）室溫磁化曲線；（b）居里溫度曲線[17] 方法制備了5%Co元素?fù)诫s的SnO2薄膜，磁性測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)薄膜具有驚人的高達(dá) 7.5 μB/Co 的原子磁矩，且材料的居里溫度(Tc)達(dá)到 650 K(見圖 2)。如此大的磁矩和高居里溫度激發(fā)了人們對SnO2基稀磁材料的研究興趣。之后有不少研究小組參與到Co摻雜SnO2薄膜性能的研究工作中，然而所報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻相差甚遠(yuǎn)。比如Gopinadhan研究小組[18]采用噴霧熱裂解法制備的 Co-SnO2薄膜的飽和磁矩僅為0.04~0.26 μB/Co；而Fitzgerald 等人[19]使用PLD法沉積的Co-SnO2薄膜的飽和磁矩則達(dá)到5.0μB/Co。然而這些實(shí)驗(yàn)所報(bào)道的原子磁矩值均遠(yuǎn)低于Ogale等人報(bào)道的7.5 μB/Co，目前對于高達(dá)7.5 μB/Co 原子磁矩出現(xiàn)的真正原因尚待進(jìn)一步的研究。

同時(shí)人們針對其它過渡族金屬元素如 V[20]、Cr[21]、Mn[22]、Fe[23-24]、Ni[25]摻雜的SnO2稀磁薄膜材料也開展了相應(yīng)的研究工作。2004年，Coey等人[22]在PLD 制備的 Fe-SnO2薄膜中觀察到室溫鐵磁性，每個(gè)Fe原子的磁矩為1.8 μB，穆斯堡爾譜測試結(jié)果表明Fe處于高自旋態(tài)，但是薄膜在原子尺度上磁性不均勻，僅23%的Fe離子為鐵磁有序。Figzgerald等人[19]在研究過渡族金屬(Cr，Mn，Ni，F(xiàn)e等)摻雜SnO2稀磁薄膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著磁性元素?fù)诫s濃度的提高，樣品的飽和磁矩降低；且飽和磁矩表現(xiàn)出各向異性，當(dāng)外加磁場垂直薄膜表面時(shí)的磁矩值顯著高于平行表面測量值。在V-SnO2薄膜中，Hong等人[20]觀察到薄膜的室溫磁性能與使用的基片種類密切相關(guān)，在Al2O3基片上制備的薄膜為順磁性，而在LaAlO3和SrTiO3基片上沉積的薄膜為鐵磁性，最大磁矩達(dá)到 3μB/V。

除了 SnO2基稀磁薄膜材料以外，許多研究小組還致力于制備具有優(yōu)異磁性能的摻雜 SnO2納米顆粒。Gamelin小組[26-27]使用化學(xué)法制備了順磁性的 Ni-SnO2納米晶，磁性能測試顯示當(dāng)采用旋涂法制成納米晶薄膜后，樣品由順磁性轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁性(0.8 μB/Ni)，然而后期空氣熱處理又使得鐵磁性再次消失，Gamelin等人將 Ni-SnO2薄膜鐵磁性的出現(xiàn)歸結(jié)為晶界處結(jié)構(gòu)缺陷的調(diào)節(jié)作用(見圖 3)。對于Fe-SnO2納米晶稀磁材料，Punnoose小組[25, 27]研究了Fe含量對納米晶微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樣品的飽和磁化強(qiáng)度隨Fe含量的提高而單調(diào)增加，該結(jié)果與Ogale等人[17]制備的Co-SnO2薄膜飽和磁化強(qiáng)度隨摻雜量的變化趨勢恰恰相反，且與Gopinadhan等人[28]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有很大不同；同時(shí)Punnoose等人發(fā)現(xiàn)高溫?zé)崽幚?>600℃)將使F原子從SnO2晶格中析出，導(dǎo)致材料轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?。此外，Bouaine等人[29]在不同摻雜濃度的Co-SnO2納米晶中探測到順磁性和反鐵磁性的混合磁態(tài)，他們認(rèn)為這是由于納米晶中載流子濃度過低造成的。

圖3 晶界對Ni-SnO2磁性能的影響示意圖 表 1 SnO2基稀磁半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果

在表1中列出了自 2002年以來SnO2基稀磁材料的部分實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。從以上的分析和此表結(jié)果可見，不同研究小組報(bào)道的磁化行為差異較大，甚至彼此矛盾。在過渡族金屬摻雜的SnO2半導(dǎo)體中，有的研究者獲得了室溫鐵磁性，而有的研究者則僅觀察到了順磁和反鐵磁現(xiàn)象。即使同一種元素?fù)诫s的SnO2材料，其磁性狀態(tài)、居里溫度及飽和磁矩等參數(shù)仍存在巨大差異。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：制備方法、摻雜元素、摻雜濃度、基片類型和實(shí)驗(yàn)參數(shù)等因素對SnO2基稀磁材料的磁性能具有重要影響。在對SnO2基稀磁材料鐵磁性機(jī)制的理解上，不同研究小組也存在很大分歧。比如Ogale小組[17]和Chaudhary小組[22]采用載流子誘導(dǎo)鐵磁性機(jī)制合理解釋了Co-SnO2薄膜中室溫鐵磁性的起源。2004 年，Coey等人[22]在研究 Fe-SnO2稀磁薄膜鐵磁性機(jī)制時(shí)，提出了如圖 4所示的以氧空位為媒介的 F心模型，該模型與束縛磁極化子機(jī)制極為相似，肯定了結(jié)構(gòu)缺陷對鐵磁性的調(diào)節(jié)作用。此外，自d0鐵磁性理論提出之后，眾多研究者針對不含磁性元素的稀磁材料開展了相關(guān)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究。基于密度泛函的第一性原理，Rahman 等人[28]和Zhou[29]等人分別計(jì)算了無摻雜 SnO2和 K-SnO2材料的磁性能，其結(jié)果顯示材料的局域磁矩來源于Sn空位和 K 替位缺陷周圍的氧原子；隨著缺陷間距的變化，鄰近缺陷間可以表現(xiàn)出鐵磁、順磁和亞鐵磁的不同耦合作用。

4.SnO2基稀磁材料研究中存在的問題

如前所述，SnO2優(yōu)異的物化性能使得其在稀磁材料領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力和理論研究價(jià)值。2003年Ogale等人[17]在Co-SnO2稀磁薄膜中發(fā)現(xiàn)的巨磁矩和高居里溫度吸引了眾多研究者的注意，揭開了對 SnO2基稀磁材料研究的序幕。迄今為止，許多小組針對不同磁性元素?fù)诫s的SnO2材料已經(jīng)開展了一系列的研究工作，但目前仍存在以下幾個(gè)方面的問題：

圖 4 F心磁性機(jī)制示意圖

首先，SnO2基稀磁材料的鐵磁性來源仍存在很大爭議。由于摻雜磁性離子與Sn4+的半徑和價(jià)態(tài)存在一定差異，因此磁性離子的固溶度有限，容易在基體SnO2中形成納米級的鐵磁性第二相，使得不少研究者對材料鐵磁性的本征性提出質(zhì)疑。目前人們對SnO2基稀磁材料的微觀結(jié)構(gòu)，特別是摻雜元素的精細(xì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識尚不深入，相關(guān)研究有助于闡明材料鐵磁性的真正起源，亟待進(jìn)一步的開展。

另外，SnO2基稀磁材料的鐵磁性物理機(jī)制尚未得出統(tǒng)一的結(jié)論。載流子誘導(dǎo)機(jī)制和束縛磁極化子模型在解釋SnO2基稀磁材料中均獲得一定的成功。目前研究者對這兩種機(jī)制還存在激烈的爭辯，這是由于在SnO2半導(dǎo)體中，點(diǎn)缺陷數(shù)量的改變往往伴隨著載流子濃度的變化，因此很難區(qū)分二者對材料鐵磁性的作用。

此外，由前人的研究結(jié)果(表1)可見，摻雜 SnO2稀磁材料的磁化行為包括鐵磁、順磁和反鐵磁性；且鐵磁性材料的居里溫度和磁矩也不盡相同。如此大的差異是由于各研究小組采用的實(shí)驗(yàn)方法不同，導(dǎo)致材料微觀結(jié)構(gòu)的差異，由此引發(fā)磁性能的改變。因此需對材料微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)探討，以期獲得制備穩(wěn)定室溫鐵磁性 SnO2基稀磁材料的方法，并提高實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。再者，Rahman等人[28]和Zhou[29]等人的第一性原理計(jì)算表明，不含磁性元素的SnO2材料同樣可以表現(xiàn)出室溫鐵磁性，其磁矩來源于材料中的點(diǎn)缺陷。然而目前此理論尚缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究還需進(jìn)一步的開展。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：2010《地球科學(xué)概論》野外實(shí)習(xí)報(bào)告

《地球科學(xué)概論》野外實(shí)習(xí)報(bào)告

地點(diǎn)一：下葦?shù)?/p>

片流和坡積物:大氣降落的雨水或雪水中一部分通過蒸發(fā)回到大氣，一部分滲透到地下成為地下水，其余約1/3水體形成地表水流。起初，降水向下沿自然斜坡均勻流動(dòng)，其流速小、水層薄，水流方向受地面起伏影響大，無固定流向，成為網(wǎng)狀細(xì)流，稱為片流。片流能比較均勻地洗刷山坡上的松散物質(zhì)。由片流搬運(yùn)的物質(zhì)一般在山坡的凹入部位或山麓堆積起來，形成坡積物。坡積物在山麓地帶常連接成覆蓋斜坡的群狀地形，稱為坡積裙。坡積物成分單一，與山坡上的基巖一致；顆粒較細(xì)，通常以砂、粉砂、粉砂質(zhì)粘土為主，偶夾有細(xì)小的巖屑礫石，磨圓度與分選性差，略具與坡向一致的層理。

過橋后可見河流沉積作用形成的堆積物，即沖積物，一層一層的（粗細(xì)間隔反映出層面），表現(xiàn)為粗礫石與碎屑物的二元結(jié)構(gòu)，礫石有一定的磨圓度和分選性。此處沖積物位于橋的上方，是由早期河流的堆積形成，上面平坦，早先的河漫灘高出河床成為階地。

在間歇性河道兩側(cè)山坡上，分布著多條沖溝（沖溝由洪流的沖蝕作用形成），呈V字形；在沖溝中幾乎沒有沉積物，大量的碎屑物質(zhì)在沖溝出口處堆積，構(gòu)成洪積扇（洪積扇：洪流沉積作用形成的沉積物稱為洪積物，絕大部分洪積物在沖溝出口處沉積，在地貌上呈扇狀地形，故稱為洪積扇）。在接近扇頂?shù)牟课坏匦纹露却?，洪積物厚度較大，主要由粗大的礫石組成，礫石的磨圓度與分選性都很差；從洪積扇的上部到邊緣，地形變緩，洪積物厚度變小，顆粒變細(xì)，由砂過渡為粉砂和粘土，并出現(xiàn)層理；洪積物的成分較簡單，與山坡及沖溝中的基巖一致。

河床邊上可見一些板巖，棱角狀，無磨圓度；此處板巖是受高溫烘烤發(fā)生變質(zhì)作用而形成，含礦物結(jié)晶，且礦物分布均勻，相對致密，其原巖為泥巖。此處其他巖石：石灰?guī)r（有層理，次圓狀），巖漿巖（此處巖漿巖為侵入巖，中粒結(jié)構(gòu)，含有黑白兩種礦物，黑為角閃石，白為斜長石），大理巖（變質(zhì)巖，此處白色），礫巖（層狀，有粘性）。

繼續(xù)走可見河曲（由河流凹岸受侵蝕、凸岸發(fā)生堆積形成）。在河水單向環(huán)流作用下，主流線偏向并沖擊凹岸，河灣最大彎曲點(diǎn)往下游遷移；在單向環(huán)流作用下，凹岸不斷地被侵蝕、掏空，并發(fā)生重力崩塌而后退；凸岸則不斷地發(fā)生堆積并向前推進(jìn)，從而形成河曲。這里可見凹岸大多有基巖出露，坡度很陡；而凸岸有大量的沉積物，坡度很緩。

地點(diǎn)二：丁家灘東小山丘

此處比現(xiàn)代河床高40余米，顯然不會(huì)被洪水所淹沒。在小路邊近山頂和山頂處，可見一層厚度約2～3m的礫石層，礫石成分為從異地搬運(yùn)來的、抗風(fēng)化能力強(qiáng)的巖石碎屑，磨圓度和分選性均較好，粒徑多為2～5cm，含較多的紅色粘土，故礫石表面呈磚紅色。根據(jù)礫石特征推斷，該礫石層為沖積物，也就是由河流沉積作用形成的。由此可知，該礫石層構(gòu)成了永定河較高處的階地，屬于Ⅲ級階地。實(shí)際上，這個(gè)谷地與點(diǎn)處相連的部位是中更新世時(shí)期的一條古河谷。

該處以西有一個(gè)大致東西向延伸的、橫斷面近似于“V”字形的谷地。該谷地底部的高度與點(diǎn)處的基本相同，或前者略高一點(diǎn)。

階地的形成與地殼運(yùn)動(dòng)有關(guān)。多級階地：永定河邊發(fā)育著河漫灘；丁家灘村建在Ⅰ級階地上；丁家灘村以西和上述谷地之間有一塊略向河床傾斜的、較平坦的地面，屬于Ⅱ級階地；點(diǎn)處屬于Ⅲ級階地。這表明自中更新世以來，該地區(qū)發(fā)生過三次相對短暫的、快速的上升運(yùn)動(dòng)，從而形成了這三級階地。

深切河曲：在點(diǎn)處及路線沿途可以看到，永定河已是極度彎曲，但是河床一側(cè)或兩側(cè)的谷坡卻很陡，即類似于深切河曲。這說明從中更新世開始，該地區(qū)快速上升時(shí)期是短暫的；而長期則處于較穩(wěn)定的時(shí)期，側(cè)蝕作用廣泛進(jìn)行，形成河曲，并曾發(fā)生河流改道，后來地殼上升，侵蝕基準(zhǔn)面下降，下蝕作用加強(qiáng)，從而形成了深切河曲。另外，由公路至點(diǎn)處，沿途

可以看到層理很清楚的沉積巖。

地點(diǎn)三：軍莊南約1km鐵路邊

下二疊紀(jì)厚層粗砂巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖，巖性分層及層理都很明顯。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，地層已發(fā)生傾斜。在厚層粗砂巖中發(fā)育規(guī)模較大的斜層理，它與上、下巖層面相交的角度大小不同，并且能看到有些巖層中由下往上砂的粒度有明顯的變化，由此可以判斷沉積時(shí)水的流動(dòng)方向及巖層的頂?shù)酌妗?/p>

上述地層中發(fā)育一系列的構(gòu)造節(jié)理，把巖石切割成大小不等的塊體。此處還發(fā)育一條小斷層，巖層被錯(cuò)斷，兩盤發(fā)生了相對位移，斷層面較平緩，上盤相對下降，為正斷層。

沿鐵路向南至隧道口有一處侏羅紀(jì)玄武巖。巖石呈淺紫紅色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，仔細(xì)觀察巖石塊發(fā)現(xiàn)有杏仁狀構(gòu)造，杏仁體位置為原來的氣孔，被CaCO3、SiO2溶液填充。氣孔規(guī)則，近似圓或橢圓。杏仁體成分主要為方解石或石英。巖石中裂隙較發(fā)育，且多被方解石所充填。另有針狀淺色礦物是斜長石。這套玄武巖層平行不整合覆蓋在下二疊統(tǒng)砂巖之上，兩者之間缺失了上二疊系和三疊系。

地點(diǎn)四：大覺寺

大覺寺后山有大量花崗巖，本是白堊紀(jì)3公里以下形成的深層侵入巖，因地殼抬升而出露地表，巖石呈中、粗粒等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，晶體結(jié)構(gòu)為顯晶質(zhì)，總體呈灰白色，細(xì)看有三種顏色的礦物，主要礦物為斜長石、鉀長石、石英，次要礦物有黑云母、角閃石。

球形風(fēng)化：花崗巖中發(fā)育三組節(jié)理，它們相互之間近于垂直或大角度相交，把巖石切割成長方體、菱面體或不規(guī)則狀塊體。這些巖塊的角、棱最容易遭受風(fēng)化破壞，并且在節(jié)理面上也產(chǎn)生由表及里的風(fēng)化作用（可見層狀剝落現(xiàn)象），最終巖塊被改造成大小不等的球體或橢球體。

根劈作用：生長在巖石裂隙中的植物，隨著植物長大，根系也變粗，從而使裂隙加寬、加深，導(dǎo)致巖石崩解。這里多處可見根劈現(xiàn)象。

第三篇：化學(xué)工程進(jìn)展 課程論文

《化學(xué)工程進(jìn)展》課程論文

摘要：化學(xué)工程作為國民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，與我們每個(gè)人都聯(lián)系密切，其生產(chǎn)的產(chǎn)品在日常生活中也有著極其廣泛的應(yīng)用。本文從學(xué)術(shù)角度介紹化學(xué)工程的進(jìn)展，化學(xué)工程作為一級工程學(xué)科正與相關(guān)學(xué)科結(jié)合，形成新的邊緣與交叉學(xué)科，占領(lǐng)新的學(xué)術(shù)領(lǐng)城；同時(shí)還從工藝角度介紹化學(xué)工業(yè)的發(fā)展態(tài)勢。化學(xué)工業(yè)正向原料多樣化、產(chǎn)品精細(xì)化、技術(shù)高新化的方向發(fā)展。關(guān)鍵詞:化學(xué)工程；進(jìn)展；技術(shù)；化學(xué)工業(yè)；

Abstract:Chemical engineering is closely with each of us as a leading industry of national economy.Its products also have an extremely wide range of applications in everyday life.This article introduces the progress of chemical engineering from an academic perspective.As the first level engineering discipline, chemical engineeringis combining with related disciplines to form a new-edge and crossing discipline and conquer new academic file, introducing the development trend of the chemical industry from the process perspective at the same time.The chemical industry is towarding the diversification of raw materials, product refinement, technology high xinhua direction.Key words: chemical engineering;development;technology;chemical industry;引言：

化學(xué)工程是一種將一系列與化學(xué)專業(yè)有關(guān)的技術(shù)進(jìn)行深入研究的化學(xué)或者物理過程，包括對原有設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化及研究新的技術(shù)的一項(xiàng)工程性學(xué)科。以化學(xué)為指導(dǎo)思想，將其基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用結(jié)合到一起，包括研發(fā)產(chǎn)品、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程、模擬系統(tǒng)、裝備強(qiáng)化、操作控制、保護(hù)環(huán)境、管理生產(chǎn)等方面的工作?；瘜W(xué)工程領(lǐng)域包括無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和石油化工化學(xué)等領(lǐng)域。因此化學(xué)工程既是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要工程，又是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要工程，也是與高精尖端技術(shù)領(lǐng)域相結(jié)合的重要工程，推動(dòng)了高精尖端技術(shù)的發(fā)展。目前化學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展方向：集約化、連續(xù)化、高效化、自動(dòng)化和精細(xì)化。由于化學(xué)工程和生活的聯(lián)系比較緊密，范圍比較廣，因此，探索化學(xué)工程的進(jìn)展具有深遠(yuǎn)意義，對此進(jìn)行研究不僅可以掌握化學(xué)工程發(fā)展的動(dòng)態(tài)，同時(shí)也有利于吸收國內(nèi)外的最新科研成果，有利于改進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，提高工作效率。1.概述

1.1 “化工”的概念

“化工”是“化學(xué)工程”、“化學(xué)工藝”、“化學(xué)工業(yè)”的有機(jī)結(jié)合。（1）化學(xué)工程—工程一級學(xué)科，研究過程工業(yè)中反應(yīng)、分離、傳遞、單元操作、運(yùn)行優(yōu)化與運(yùn)行控制的共性規(guī)律。（2）化學(xué)工藝—研究無機(jī)、有機(jī)、精細(xì)、高分子、生物等化學(xué)加工的技術(shù)路線及其加工方法。

（3）化學(xué)工業(yè)—實(shí)現(xiàn)化學(xué)加工并獲得產(chǎn)品的工業(yè)部門。1.2“化工”的發(fā)展對策

（1）產(chǎn)品對策[ 1 ]—傳統(tǒng)產(chǎn)品與精細(xì)產(chǎn)品并舉，不斷開發(fā)新產(chǎn)品

? ? ? ? ? 化肥、農(nóng)藥、制堿等傳統(tǒng)產(chǎn)品在化工中仍占重要位置。

石油產(chǎn)品(汽油、柴油、潤滑油、瀝青及橡塑原料)將進(jìn)一步發(fā)展。精細(xì)化工產(chǎn)品(助劑、催化劑、添加劑)發(fā)展迅猛。

藥物及生化產(chǎn)品(干擾素、酶制劑、新型藥物等)得到重點(diǎn)發(fā)展。新材料(功能材料、結(jié)構(gòu)材料、特種材料等)特別受到重視。

（2）原料對策[ 2 ]—原料的多樣化，適合國情、省情原料的綜合利用

? 石油與天然氣依然受到青睞，在今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)仍具生命力，可能還要進(jìn)口原油。

? 煤的潔凈利用技術(shù)，煤化工與一碳化工在我國尤為重要，發(fā)展方向是以煤為原料，發(fā)電、供電、供煤氣與聯(lián)產(chǎn)化工產(chǎn)品一體化。

? 天然作物的綜合利用是化工原料的又一來源。

（3）技術(shù)對策—挖潛、引進(jìn)、消化、創(chuàng)新

? ? ? 現(xiàn)有裝置重在節(jié)能降耗、挖潛改造與技術(shù)革新。引進(jìn)少量關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行消化吸收，形成中國技術(shù)。石油化工、大化肥、大氯堿裝備一定要實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

（4）體制對策—集約化、大型化，資產(chǎn)經(jīng)營是體制發(fā)展的重點(diǎn)

? 化工企業(yè)將由生產(chǎn)經(jīng)營型向資產(chǎn)經(jīng)營型過渡，保證國有資產(chǎn)增值是企業(yè)的任務(wù)。

? 化工企業(yè)向大型化、集約化方向發(fā)展，組建大型化工集團(tuán)公司，生產(chǎn)成為有目的性的集約化體制。

? 企業(yè)家是化工企業(yè)的無形資產(chǎn)，要造就一大批德才兼?zhèn)?、懂技術(shù)、善經(jīng)營的企業(yè)家。2.化學(xué)工程的進(jìn)展

2.1近代化學(xué)工程的發(fā)展趨勢之一—化學(xué)工程與相關(guān)學(xué)科的交叉

（1）生物化學(xué)工程：化學(xué)工程與生物化學(xué)、微生物學(xué)的結(jié)合 ? 生物化學(xué)工程的特點(diǎn)[ 3 ]：操作條件溫和(常溫常壓反應(yīng))；多為分批操作；產(chǎn)物濃度低，反應(yīng)器體積大；溫度、pH、溶氧的影響大；多為非牛頓高粘物系；無菌操作。

? 生物化學(xué)工程的應(yīng)用[ 4 ]：

生產(chǎn)化工原料(到2020年，預(yù)測20%化工產(chǎn)品將由生物技術(shù)生產(chǎn))[ 5 ]； 生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(如甲醇蛋白)；

生產(chǎn)氨基酸(22種氨基酸中，18種由生化法提取)； 生產(chǎn)酶制劑(如堿性蛋白酶用于洗滌劑)； 生產(chǎn)有機(jī)酸(如發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸、乳酸)； 生產(chǎn)生物農(nóng)藥(如農(nóng)用抗菌素)；

生產(chǎn)生物醫(yī)藥(如輔酶、激素、維生素、多糖、核酸)。

（2）材料化學(xué)工程：化學(xué)工程與高分子化學(xué)、高分子物理的結(jié)合

? 材料化學(xué)工程的核心問題：聚合反應(yīng)工程、高分子傳遞過程、粘性物流體力學(xué)。

? 材料化學(xué)工程的應(yīng)用[ 6 ]：

生產(chǎn)新品牌樹脂(農(nóng)用薄膜、汽車用基材、新型建材、光纜等)；

生產(chǎn)新品牌纖維(中空纖維分離膜、海水淡化滲透蒸發(fā)膜、異形纖維絲等)；生產(chǎn)新品牌功能材料(導(dǎo)電高分子、感光樹脂、防偽材料等)； 生產(chǎn)新品牌復(fù)合材料(陶瓷基高分子、長短纖維增強(qiáng)復(fù)合基材料)。（3）精細(xì)化學(xué)工程：化學(xué)工程與有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)的結(jié)合

? 精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn)：批量??；附加值高；質(zhì)量要求高；裝置柔性化；品種多；更新快；有極強(qiáng)的商品性[ 7 ]。

? 現(xiàn)有化工企業(yè)必須大力發(fā)展精細(xì)化學(xué)品：現(xiàn)有化工企業(yè)有原料、人才、公用工程的優(yōu)勢；精細(xì)化學(xué)品發(fā)展的重點(diǎn)是涂料、助劑、表面活性劑、飼料添加劑、水處理劑等；化肥廠要發(fā)展甲醇下游產(chǎn)品與一碳化工系列產(chǎn)品；石化廠要發(fā)展石油精細(xì)化工產(chǎn)品。

（4）微電子化學(xué)工程[ 8 ]：化學(xué)工程與物理學(xué)、微電子學(xué)的結(jié)合

? 微電子化工產(chǎn)品的重要性：95年世界電子信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達(dá)1萬億美元，需要電子化工原料300億美元。

? 18種微電子化工用原料，舉例— 基材：硅、砷化稼等半導(dǎo)體元件材料，聚酷線路板材； 光刻膠：光致抗蝕劑、甲基丙烯酸及其酷的聚合物； 摻雜劑：氣態(tài)AsH3固體硼化物提高導(dǎo)電能力； 封裝材料：聚硅氧烷、硅樹脂等； 微電子專用清洗劑：氯甲烷、氯乙烯等。

2.2近代化學(xué)工程的發(fā)展趨勢之二—化學(xué)工程與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合

（1）與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合，舉例—

? ? ? 非線性數(shù)學(xué)在化學(xué)工程中得到廣泛應(yīng)用； 最優(yōu)化方法是化學(xué)工程必須掌握的數(shù)學(xué)工具； 偏微分方程理論在化學(xué)工程中受到高度重視。

（2）與近代物理的結(jié)合，舉例—

? ? ? ? ? X光衍射測物相與分子篩結(jié)構(gòu)與物質(zhì)相態(tài)； 氣相色譜程序升溫脫附(TPD)研究物質(zhì)表面性質(zhì)[ 9 ]； 氣相色譜程序升溫氧化(TPO)研究催化劑析炭； 紅外光譜研究吸附狀態(tài)與反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)； 電子能譜研究催化劑狀態(tài)組成與失活。

（3）與物理化學(xué)的結(jié)合，舉例—

? ? ? 熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測；

非理想溶液與復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)平衡； 多態(tài)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

（4）與生物化學(xué)的結(jié)合，舉例—

? ? 生物環(huán)境治理；

SOD(超氧化歧化酶)等生物活性物質(zhì)的合成[ 10]。

2.3近代化學(xué)工程的發(fā)展趨勢之三—“十項(xiàng)延伸”

（1）由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展，舉例—

? ? ? 流體輸送：多相流流體輸送； 反應(yīng)工程：氣液固三相床反應(yīng)；

系統(tǒng)工程：多種反應(yīng)、分離裝置的結(jié)合優(yōu)化。

（2）由定態(tài)向非定態(tài)[ 11 ]發(fā)展，舉例— ? 非定態(tài)SO2轉(zhuǎn)化、非定態(tài)甲醇合成。

(3)由常規(guī)小分子向高分子、大分子發(fā)展，舉例—

? ? 特種高分子材料的開發(fā)； 團(tuán)簇化合物，如C60的崛起。

（4）由宏觀向微觀發(fā)展，舉例—

? ? 超微粒子形態(tài)控制與包裹[ 12 ]；

分子化學(xué)工程學(xué)科分支的形成，研究分子熱力學(xué)、分子傳遞現(xiàn)象與分子動(dòng)力學(xué)。

（5）由描述現(xiàn)象向闡述機(jī)理發(fā)展，舉例—

? ? 反應(yīng)器的多態(tài)與顆粒催化劑的多態(tài)，從現(xiàn)象到機(jī)理； 動(dòng)力學(xué)方程的實(shí)驗(yàn)測定與機(jī)理探討。

（6）由理想溶液向非理想溶液發(fā)展，舉例—

? ? 由牛頓型流體到非牛頓型流體；

由常壓發(fā)展到超臨界反應(yīng)與超臨界分離。

（7）由非生命向有生命發(fā)展，舉例—

? ? ? 生物醫(yī)藥工程，藥物設(shè)計(jì)與療效的關(guān)系； 基因工程、酶工程與化學(xué)工程的結(jié)合； 動(dòng)植物細(xì)胞在生物反應(yīng)器中的大規(guī)模培養(yǎng)。

（8）由探索試驗(yàn)向有效預(yù)測發(fā)展，舉例—

? ? 催化劑設(shè)計(jì)； 藥物分子設(shè)計(jì)。

（9）由簡單過程向耦合過程發(fā)展，舉例—

? ? ? ? 反應(yīng)—精餾藕合(在MTBE、TAME[ 13 ]工藝中應(yīng)用取得實(shí)效)； 反應(yīng)—萃取藕合(中藥、香料有效成分提取和稀有貴金屬提取中應(yīng)用)； 反應(yīng)—結(jié)晶禍合(超細(xì)超純炸藥合成)； 反應(yīng)—膜分離藕合(甲烷一步制甲醇)。

（10）由參數(shù)的單項(xiàng)測量向過程的集散系統(tǒng)控制發(fā)展，舉例—

? DCS[ 14 ]分散控制系統(tǒng)，IDS[ 15 ]集成控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化已逐步推廣使用，并迅速發(fā)展。? 智能控制成為新的熱點(diǎn)，模糊控制、模式識別、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均取得突破進(jìn)展。2.4近代化學(xué)工程的重要方向

（1）合成化工

? ? 極端條件下的合成(高溫化學(xué)工程、高壓化學(xué)工程、超臨界反應(yīng)合成)； 溫和條件下的合成(丁辛醇、甲醇、氨向較低壓力與溫度合成的方向發(fā)展)；

? ? ? 新結(jié)構(gòu)化合物合成(分子化學(xué)工程學(xué)發(fā)揮更大作用)； 功能分子設(shè)計(jì)(選態(tài)化學(xué)、選鍵化學(xué)的產(chǎn)生)； 合成路線的優(yōu)化(如避開有毒、污染的零排放合成工藝)（2）超分子構(gòu)筑

? 天然高級分子的模擬—以大環(huán)化合物起步的超分子化學(xué)已經(jīng)起步；用組裝、復(fù)合、摻雜、改性的方法構(gòu)筑新型高分子；

? ? 生物化工中的單體設(shè)計(jì)—新型藥物分子的構(gòu)筑與合成路線探索； 可控合成[ 16 ]—分子識別下的定向合成，如酶控制下合成手性化合物。

（3）化學(xué)工程中的新基礎(chǔ)研究

? ? ? 非定態(tài)技術(shù)(稀SO2轉(zhuǎn)化)；

過程模型化技術(shù)(特別是復(fù)雜系統(tǒng)的模型化問題)；

反應(yīng)一分離藕合(反應(yīng)一精餾、反應(yīng)一萃取、反應(yīng)一結(jié)晶、反應(yīng)一膜分離、三相床反應(yīng)分離一體化)。（4）新材料化工

? ? 納米材料(超細(xì)磁粉、超細(xì)碳酸鈣、超細(xì)催化劑等)；

醫(yī)用材料(要求安全、無毒、純度高、可加工成不同形狀，物化與機(jī)械性能好，適應(yīng)性強(qiáng)，正努力開發(fā)新型骨質(zhì)材料、牙質(zhì)材料、人造血管、人造心臟等)；

? ? ? ? 記憶材料[ 17 ](即智能材料)，分子器件(由有機(jī)高分子組成的器件)； 仿生材料(如新型固定氮材料)；

導(dǎo)電高分子(聚唾吩、聚欽普、聚乙炔等)。

（5）能源化學(xué)工程 ? 節(jié)能—大力推廣熱管技術(shù)、熱管換熱器；大力推廣熱泵技術(shù)，拓寬蒸汽壓縮式熱泵的應(yīng)用范圍；推廣高效導(dǎo)向浮閥塔盤等節(jié)能型板式塔。

? 煤炭加工中的化學(xué)工程問題—煤氣化新工藝，國產(chǎn)新型煤氣化爐，水煤漿氣化；以煤為原料整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，提高煤利用率。

? 新能源化工—制氫與貯氫，研制貯氫合金新品種；再生能源的化工利用(再生紙，垃圾與塑料的再生)；太陽能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化與利用。（6）催化劑工程

? 開發(fā)方法上的發(fā)展—重視熱力學(xué)研究；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于催化劑活性組分、助劑與制備方法的優(yōu)選。

? 新型催化劑開發(fā)—分子篩催化劑、均相絡(luò)合催化劑、生物催化劑、三相床催化劑、環(huán)境保護(hù)催化劑等的開發(fā)。

? 新型催化工藝，舉例—低壓液相法生產(chǎn)丁辛醇，可使生產(chǎn)能力提高70%，消耗下降；乙苯加氧新工藝制苯乙烯，選擇性提高到93%，裝置增容30%。（7）計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工中的應(yīng)用

? ? ? 共享新庫—化合物庫、物性數(shù)據(jù)庫、數(shù)學(xué)模型庫等。

輔助分子設(shè)計(jì)—計(jì)算機(jī)成為合成、設(shè)計(jì)、預(yù)測與控制不可缺少的工具。生產(chǎn)優(yōu)化控制—仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，DCS集散控制系統(tǒng)。

（8）環(huán)境化學(xué)工程

? ? 潔凈合成工藝(廢除光氣等毒害物的生產(chǎn)工藝，減少或消除三廢排放)。環(huán)境無害化(如汽車尾氣凈化催化劑，電廠煙氣SO2治理，新型克勞斯尾氣處理催化劑等)。

? CO2利用(CO2合成有機(jī)物的探索)。

（9）深度加工技術(shù)

各企業(yè)根據(jù)自己的具體情況，開發(fā)深度加工產(chǎn)品。3.化學(xué)工程學(xué)科未來的發(fā)展動(dòng)態(tài) 3.1將化工過程與系統(tǒng)過程研究相結(jié)合

化學(xué)變化是一個(gè)復(fù)雜的過程，這是因?yàn)樾再|(zhì)決定的，其非對稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維，使其控制因素增多，結(jié)構(gòu)尺度變多，其中結(jié)構(gòu)是對過程工程研究的中心問題，主要解決辦法是簡化其結(jié)構(gòu)，使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變得簡單，更具有使用價(jià)值；首先研究特殊系統(tǒng)，然后推理出一般性的結(jié)論，進(jìn)而推而廣之，這些都為解決結(jié)構(gòu)問題打下了良好的基礎(chǔ)，解決了復(fù)雜系統(tǒng)不容易被分析的問題，采用整體法和還原法研究復(fù)雜的系統(tǒng)有利于把握系統(tǒng)的主要變換方向，多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉(zhuǎn)換成平時(shí)的時(shí)間和空間問題，對研究化學(xué)工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)有好處[18 ]。

化學(xué)工程的這一轉(zhuǎn)變趨勢預(yù)示著化學(xué)正在向著應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行擴(kuò)張，更加注重其實(shí)用性和價(jià)值性，而非學(xué)科本身理論的研究。這就需要化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理等相結(jié)合，甚至與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化學(xué)過程的更好研究。3.2將化學(xué)工程與材料科學(xué)研究相結(jié)合

科學(xué)的進(jìn)步使大量新的技術(shù)和產(chǎn)品能源不斷涌現(xiàn)，并且在先進(jìn)技術(shù)的引導(dǎo)下得到了廣泛的應(yīng)用，這就為化學(xué)工程的研究提出了新的問題那就是如何為新的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展提供良好的服務(wù)并不斷形成新的完整的理論，化學(xué)工程的發(fā)展就此進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。在學(xué)科研究的方法上更多的注重學(xué)科的交叉，更多的研究材料其中包括信息和化學(xué)、生物與化學(xué)、能源與化學(xué)、環(huán)境與化學(xué)相結(jié)合的工程學(xué)科，這些都為化學(xué)工程的發(fā)展提出了新的發(fā)展方向和研究課題，為化學(xué)的發(fā)展做了良好的鋪墊。3.3將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合

化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)是將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)深入各行各業(yè)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以收集大量信息，并對此進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算，隨著大量的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，可以得出很多重要的規(guī)律和結(jié)論，這些規(guī)律可以用來作為提高效率和生產(chǎn)效益的理論依據(jù)，同時(shí)可以預(yù)見，將化學(xué)工程和材料科學(xué)結(jié)合起來進(jìn)行分析必將是化學(xué)工程領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題，必將成為引領(lǐng)化學(xué)研究的主要方向。

參考文獻(xiàn) [1]房鼎業(yè).化學(xué)工程的技術(shù)進(jìn)展與化學(xué)工業(yè)的發(fā)展態(tài)勢[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2009(2):1-8.[2]戴干策.化學(xué)工程進(jìn)展[M].上海:化工進(jìn)展,2012.[3]潘慧.論生物化學(xué)工程技術(shù)在綠色食品生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)學(xué)報(bào),2004,21（1）：60-61.[4]Ma Longlong.Process technology of bio2energy utilization and its development [J].Chemical Industry , 2007 ,25(8):9～14.(in Chinese)[5]陳惜明 ,彭宏.化學(xué)工程技術(shù)的幾個(gè)熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢[J].安徽化工,2006(1).[6] 徐南平,時(shí)鈞.我國材料化學(xué)工程研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào),2003(4).[7]Li Na , Ma Xiaoqian, Zhao Zengli, et.Benefits of biomass gasification and waste incineration combined power technology on CO2reduction[J].Transactions of t he Chinese Society for Agricultural Machinery , 2007 ,38(6):121～124.(in Chinese)

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第四篇：生物工程進(jìn)展讀書體會(huì)

生 物 工 程 進(jìn) 展

……讀 書體會(huì)

本學(xué)期一開始老師就給我們介紹了十幾種期刊，要求我們?nèi)ゾW(wǎng)上查閱這些期刊的論文，并寫一篇讀書心得，為此我在網(wǎng)上查找了很多天，細(xì)讀了釀酒科技、食品科學(xué)、江南大學(xué)學(xué)報(bào)、微生物學(xué)報(bào)等期刊的幾十篇論文，由于我來自中國酒都仁懷，所以我搜集的論文基本上都與“醬香白酒的釀造”有關(guān)，主要涉及釀酒微生物的研究、美拉德反應(yīng)、醬香白酒的風(fēng)味物質(zhì)、所用原料（糯高粱、小麥）等。并將自己現(xiàn)在所學(xué)的東西與其中的研究思路、研究方法相聯(lián)系、相比較，在此過程中我收獲了很多。

在仔細(xì)閱讀這些論文的過程中，我知曉了很多研究酒類的專家與研究單位，如中國科學(xué)院成都酒類研究院的莊名揚(yáng)教授、王仲文教授，中科院的連賓教授等，他們在研究酒類的時(shí)候用到的“微生物培養(yǎng)、型態(tài)觀察”、“微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用”、“氣相、液相色譜分析”、“氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)”來研究的方法都是我們在本學(xué)期學(xué)的內(nèi)容，所以通過閱讀這些優(yōu)秀的論文讓我知道了很多實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的廣泛用途，同時(shí)也讓我深深的體會(huì)到在學(xué)校所學(xué)的東西的重要性。除了研究方法之外，我也學(xué)習(xí)到了一些理論方面的知識，比如說了解了美拉德反應(yīng)的全過程、知道了什么是希夫堿、阿馬多利亞化合物，同時(shí)還了解了許多在醬香白酒釀造過程中期重要作用的微生物，如：枯草芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、白色球是酵母、地衣芽孢桿菌，此外在研究的過程中可能會(huì)用到的最小二乘法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等分析方法都有了一些了解。

以下是我通過閱讀期刊論文知曉了一些關(guān)于醬香白酒釀造的問題： 1 研究中存在的困難及其產(chǎn)生原因

近年來研究者對醬香型白酒的微量成分、生產(chǎn)工藝進(jìn)行了大量的研究與分析,取得了一些有益的進(jìn)展,但是對于醬香型白酒風(fēng)味物質(zhì)的本質(zhì)及醬香產(chǎn)生所必須的微生物種類尚不清楚;而從其生理生化角度,對于微生物在醬香物質(zhì)產(chǎn)生過程中產(chǎn)生何種酶及其具體作用及各種微生物之間存在怎樣的相互協(xié)同作用等方面亦一直沒有確切的解釋，并且與醬香產(chǎn)生密切相關(guān)的美拉德反應(yīng)過程復(fù)雜,醬香主體成分的不確定，使得研究醬香產(chǎn)生的思路從源頭上被封閉,因此只能著重從醬香的產(chǎn)生過程進(jìn)行分析,而產(chǎn)醬香的過程本身又極其復(fù)雜,受多種因素的制約,這也就使研究上產(chǎn)了更多的難題。釀造過程中微生物的作用

醬香型白酒主香成分是什么雖然沒有定論,但來源于曲藥卻是公認(rèn)的。大曲中的微生物在釀酒中的主要作用是糖化、發(fā)酵、生香,高溫曲糖化酶的糖化力很低,這是高溫大曲與其它大曲最大的差異,這個(gè)差異決定了大曲醬香型酒生產(chǎn)的兩個(gè)顯著工藝特點(diǎn):一是大用曲量,二是窖外堆積。微生物的代謝作用微生物與微生物所產(chǎn)生的酶同樣是酒曲生物活性的重要來源,酶的活性不僅影響到酒曲中各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,也直接影響到有機(jī)香味物質(zhì)的品質(zhì)和數(shù)量,從而對白酒香味物質(zhì)的形成產(chǎn)生深刻的影響。

3歸納起來在釀造過程中需要解決如下的問題

目前,對于醬香型白酒釀造的研究主要為改進(jìn)或者用純種的微生物強(qiáng)化發(fā)酵，以及對那些影響醬香型白酒生產(chǎn)的模式菌株的分離、篩選和鑒定

上,而對各種有益微生物之間的相互作用了解甚少。因此該把生物工程和基因工程的研究作為今后的重點(diǎn)研究目標(biāo)，運(yùn)用生物信息學(xué)方法,分析釀造微生物的生物化學(xué)功能、基因表達(dá)概貌,預(yù)測與醬香型白酒生產(chǎn)相關(guān)的蛋白質(zhì)和微生物功能，此外還可從基因水平上了解主要微生物對醬香物質(zhì)生產(chǎn)的影響,開掘基因和蛋白質(zhì)功能,結(jié)合已建立有的技術(shù)改進(jìn)醬香型白酒生產(chǎn)工藝。

通過閱讀那些優(yōu)秀的論文，并將其與我們現(xiàn)在的實(shí)際相聯(lián)系，我漸漸認(rèn)識到學(xué)校所教予的東西的重要性，知道了很多儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、理論知識等在實(shí)際生活中的應(yīng)用，這些極大拓寬了我的視野，我將在以后的學(xué)習(xí)中盡量的多看這類文章，以此豐富自己的知識面，在學(xué)習(xí)中與其聯(lián)系，以便抓住重點(diǎn)，力求進(jìn)一步的自我提升。通過這次的學(xué)習(xí)更讓我體會(huì)到學(xué)習(xí)外語的重要性，以后一定要加強(qiáng)對外語的學(xué)習(xí)，因?yàn)樵谒阉髌诳撐牡倪^程中我發(fā)現(xiàn)很多的優(yōu)秀論文都是用英語寫的，要是自己能看懂那些外文，并將外國人的研究方法、研究思路同我們相比較，通過取長補(bǔ)短，一定會(huì)對我以后的工作、學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生重大影響。

最后，我要感謝我們的老師，由于他的引導(dǎo)，以及介紹大量的期刊論文，我才會(huì)好好的、仔細(xì)的去閱讀那些期刊，也才對生物工程這個(gè)專業(yè)有了更深一步的了解，增強(qiáng)了自己的專業(yè)自信心，讓我看到就度本專業(yè)的美好前程，同時(shí)也為自己邁出下一步奠定了良好的基礎(chǔ)。

第五篇：現(xiàn)代中藥學(xué)進(jìn)展課程論文

現(xiàn)代中藥學(xué)進(jìn)展課程論文

題

目：綜述中藥GAP、化學(xué)成分、質(zhì)量控制及整體藥理的主要研究進(jìn)展、熱點(diǎn)、存在的問題與展望

作者姓名:陳鵬 學(xué)號：MZ11732

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中藥研究越來越受到科學(xué)工作者的重視，本文主要對中藥GAP、中藥化學(xué)成分、質(zhì)量控制及整體藥理學(xué)的現(xiàn)代研究做一綜述。

關(guān)鍵詞：中藥；GAP；化學(xué)成分；質(zhì)量控制；整體藥理學(xué)；進(jìn)展。

1.中藥GAP GAP全稱Good Agricultural Practice，中文譯作“良好的農(nóng)業(yè)規(guī)范”，是歐洲零售商農(nóng)產(chǎn)品工作組(EUREP)1997 年提出來的，用以保證初級農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)安全的一套規(guī)范體系。中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GAP）就是從保證中藥材的質(zhì)量出發(fā)，控制影響藥材生產(chǎn)質(zhì)量各種因子，規(guī)范各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)乃至生產(chǎn)全過程，以達(dá)到中藥材的“真實(shí)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、可控”的目的。[1]1.1研究進(jìn)展 1998年11月，國家藥品監(jiān)督管理局在?？谑姓匍_GAP第一次研討會(huì)，會(huì)上學(xué)習(xí)了《歐共體GAP》及日本厚生省藥務(wù)局《藥用植物栽培及質(zhì)量評價(jià)》并研究如何制定我國的GAP[2]。經(jīng)過5年努力，于2002年3月18日頒布了《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（試行）》，其內(nèi)容有10章57條，并規(guī)定自2002年6月1日起施行。2003年9月16日，國家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布了《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范認(rèn)證檢查評定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，標(biāo)準(zhǔn)共有104項(xiàng)，其中關(guān)鍵項(xiàng)19項(xiàng)，一般項(xiàng)95項(xiàng)。同時(shí)公布了《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范認(rèn)證管理辦法（試行）》，規(guī)定自2003年11月1日起施行GAP認(rèn)證。截止2009年底，全國已有49家中藥材企業(yè)、63個(gè)基地、47品種中藥材通過中藥材GAP 認(rèn)證。

[4]

[3]1.2 熱點(diǎn)

在中藥材GAP認(rèn)證中，具體包括以下8個(gè)方面：①中藥材產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境方面的要求；②種質(zhì)和繁殖材料的要求；③栽培和飼養(yǎng)管理要求；④采收的要求；⑤包裝、運(yùn)輸和貯藏要求；⑥質(zhì)量管理要求；⑦人員及設(shè)備要求；⑧文件管理要求[5]。

近年來，中藥產(chǎn)業(yè)集中度不斷增高，大型中藥企業(yè)紛紛建立GAP基地，提高產(chǎn)品質(zhì)量，建立品牌文化。如天士力集團(tuán)的主打產(chǎn)品“復(fù)方丹參滴丸”連續(xù)保持4年領(lǐng)跑國內(nèi)中藥單品種市場銷售記錄，年均銷售額突破10億元。

國家“九五”、“十五”科技攻關(guān)累計(jì)資助了182種中藥材的規(guī)范化種植（養(yǎng)殖）技術(shù)，國家發(fā)改委、計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、中醫(yī)藥管理局也設(shè)立專項(xiàng)資金支持中藥材規(guī)范化種植及其相關(guān)研究，各省區(qū)科技廳、教育廳、農(nóng)業(yè)廳、經(jīng)委等部門也大力資助GAP研究。如四川省政府撥?？钤O(shè)立中藥現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化基地辦公室，專門組織引導(dǎo)中藥材生產(chǎn)基地建設(shè)。

1.3 存在問題

GAP作為一個(gè)新生事物，還處在試點(diǎn)階段。中藥種植的具體情況相當(dāng)復(fù)雜，經(jīng)過了近5年的試點(diǎn)認(rèn)證之后發(fā)現(xiàn)，目前的認(rèn)證辦法和操作中還有許多需要完善的地方。1.3.1缺乏各類專業(yè)人員 人員培訓(xùn)必須先行，包括對員工的培訓(xùn)及雇傭工或簽約農(nóng)民的培訓(xùn)。培訓(xùn)可以采取多種方式相結(jié)合，分層次、分對象地進(jìn)行。對農(nóng)民的培訓(xùn)可以采取集中培訓(xùn)和現(xiàn)場培訓(xùn)相結(jié)合，對不識字的農(nóng)民派人在田間操作現(xiàn)場指導(dǎo)；針對員工的培訓(xùn)可以送到先進(jìn)企業(yè)去參觀，送到大專院校或科研院所進(jìn)修，質(zhì)檢人員可以送到藥檢所學(xué)習(xí)等。培訓(xùn)必須制定培訓(xùn)計(jì)劃、培訓(xùn)教材，必須有培訓(xùn)記錄，培訓(xùn)后必須有考核等。只有人員準(zhǔn)備好了，才能真正將GAP啟動(dòng)并實(shí)施起來。1.3.2監(jiān)管力度不足 通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前非GAP基地的藥材同樣能步入制藥企業(yè)的GMP（《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》）車間，進(jìn)入符合GSP（《藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范》）的醫(yī)院、藥店的倉庫或擺上GPP（《優(yōu)良藥房工作規(guī)范》）柜臺(tái)，這與醫(yī)藥行業(yè)的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GMP、GSP是自相矛盾的。加之GAP基地藥材的包裝外觀沒有統(tǒng)一專識標(biāo)志，銷售價(jià)格和稅免上沒有相應(yīng)的保護(hù)性、支持性政策，導(dǎo)致基地建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不能保證，企業(yè)、農(nóng)戶積極性深受打擊，甚至近兩年GAP研究也陷入低迷狀態(tài)[6]。1.3.3企業(yè)實(shí)施GAP積極性不高 各中藥制藥企業(yè)和新興企業(yè)緊跟國家政策，從期盼中藥材GAP的光明前景著眼，紛紛上馬實(shí)施中藥材GAP，花了大量人力、物力、財(cái)力建立GAP基地生產(chǎn)出高質(zhì)量的、符合GAP要求的、但也是高成本的中藥材，但在市場上與同品種中藥材在市場售價(jià)上沒有什么區(qū)別，用它生產(chǎn)出的中成藥與用非GAP藥材生產(chǎn)的中成藥市場價(jià)位也一樣。這時(shí)，實(shí)施中藥材GAP的企業(yè)，只感受到成本的升高和競爭力的減弱，這必然要挫傷企業(yè)實(shí)施和認(rèn)證中藥材GAP的積極性[7]。

1.3.4相關(guān)法規(guī)、政策不到位 按照現(xiàn)行《中藥材GAP認(rèn)證管理辦法（試行）》的規(guī)定，中藥材GAP認(rèn)證一次5年有效。但中藥材生產(chǎn)受自然環(huán)境和氣候影響較大，同一品種不同區(qū)域、同一地域不同生產(chǎn)周期，其產(chǎn)量、質(zhì)量均收到不同程度影響，不肯能更在5年內(nèi)都保證藥材質(zhì)量穩(wěn)定均一。部分品種的一個(gè)生產(chǎn)周期就超過5年，無法減毒其影響質(zhì)量的每個(gè)該關(guān)鍵環(huán)節(jié)[8]。

1.4 展望

保證中藥材質(zhì)量穩(wěn)定性、均一性的唯一選擇就是實(shí)施GAP，按SOP標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程進(jìn)行操作?？梢哉f沒有中藥材的GAP，就沒有中成藥的GMP，就沒有新藥研制開發(fā)的GLP和GCP，當(dāng)然也就沒有藥品經(jīng)營的GSP。所以推動(dòng)中藥的現(xiàn)代化發(fā)展，規(guī)范化和規(guī)模化的中藥材種植，是實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。中藥材GAP的實(shí)施就是遵循高科技、高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)的原則，建設(shè)優(yōu)質(zhì)、無公害的中藥材GAP生產(chǎn)基地，這既符合中藥現(xiàn)代化研究與產(chǎn)業(yè)的需求，還可恢復(fù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境，以達(dá)到生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益三統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，意義重大，中藥材GAP有廣闊的。

2.中藥化學(xué)成分的研究

2.1進(jìn)展

在化學(xué)成分提取分離方面，近年來有超臨界萃取法，超聲波法，半仿生提取法，酶工程技術(shù)，膜分離技術(shù)是，樹脂吸附法，分子蒸餾法，雙水相萃取技術(shù)。許多研究報(bào)道表明，這些新的提取技術(shù)在中藥提取方面主要是針對中藥材中的有效部位或某些有效成份提取效率高、成分損失少、周期短等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)顯示出它們在中藥有效成分工藝研究方面具有廣泛的應(yīng)用前景。查閱近10年的文獻(xiàn)，中藥中化合物的鑒別方法有顯微鑒別法、色譜法（TLC、SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳、裂解氣相色譜法和高效液相色譜法）、光譜法（紅外分光光度法、示波極譜鑒別法、一階導(dǎo)數(shù)光譜法、X-射線圖譜法、熱分析法）、質(zhì)譜法（ESI-MS）、分子生物學(xué)方法。結(jié)構(gòu)鑒定方法有UV、IR、MS、NMR等。

2.2熱點(diǎn)

近幾年，中藥化學(xué)成分中化合物的鑒別一般采用薄層色譜法。薄層色譜法是快速分離和

定性分析少量物質(zhì)的一種很重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，也用于跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，它可以同時(shí)分離多個(gè)樣品，分析成本低，對樣品預(yù)處理要求低，對固相、展開劑的選擇自由度大，適用于含有不易從分離介質(zhì)脫附或含有懸浮微?；蛐枰V后衍生化處理的樣品分析。TLC法是一種快速、靈敏、高效地分離微量物質(zhì)的方法，是最簡單的色譜技術(shù)之一，具有操作方便，設(shè)備簡單，分離效率高，專屬性好，分析速度快，色譜參數(shù)易調(diào)整等特點(diǎn)，在藥物分析中應(yīng)用較為廣泛[9]。而化合物的結(jié)構(gòu)鑒定一般采用NMR。化合物分子中同種核由于與其相連接的原子或原子團(tuán)的不同，所處的化學(xué)環(huán)境就不同，也就是說被測核的核外電子的狀態(tài)與電子云的密度是不同的。因此導(dǎo)致對外加磁場產(chǎn)生的屏蔽作用也不同，也就是說這些核實(shí)際所受的磁場強(qiáng)度是不同的，分裂的磁能級間隔不同。由于這個(gè)原因它們將在稍微不同的頻率處出現(xiàn)共振吸收。這種共振吸收頻率相對于人為規(guī)定的基準(zhǔn)核共振頻率之差與基準(zhǔn)核頻率基準(zhǔn)之比，即這個(gè)吸收峰的相對位移，稱為化學(xué)位移。根據(jù)不同基團(tuán)中核的化學(xué)位移在各自特定的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的特點(diǎn)可以確定化合物分子中官能團(tuán)的種類。鄰近基團(tuán)之間有相互作用會(huì)導(dǎo)致譜峰有更精細(xì)的裂分，利用這種裂分裂距的大小與形狀可進(jìn)一步確定分子內(nèi)部相鄰的基團(tuán)的連接關(guān)系，最后便可推斷分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.3存在問題

中藥作用的多樣性給活性成分的研究帶來了機(jī)遇的同時(shí)，也帶來了困難。中醫(yī)特別強(qiáng)調(diào)中藥及方劑對人體的治療作用主要是通過對身體功能的多項(xiàng)平衡調(diào)節(jié)作用來實(shí)現(xiàn)，即作用于多個(gè)靶點(diǎn)。因此在追蹤分離活性成分過程中，像西方那樣，只用單一活性篩選體系追蹤分離得到的活性物質(zhì)很難合理說明中藥的真正作用物質(zhì)基礎(chǔ)。中藥，特別是復(fù)方研究，提倡采用多指標(biāo)活性篩選體系進(jìn)行活性成分的追蹤分離，但說起來容易，實(shí)踐起來卻十分困難。功能基因芯片的出現(xiàn)及應(yīng)用有可能為此提供一種簡易、可行的初篩方法。

2.4展望

①以闡明藥用生物有效成分，獲得具有新結(jié)構(gòu)的化合物或具有生物活性的單體為目的，進(jìn)行提取分離條件、結(jié)構(gòu)鑒定、一般活性研究；②以解決自然資源有限的活性化合物或其前體的來源為目的，進(jìn)行半合成及生物轉(zhuǎn)化研究；③以獲得高效低毒的創(chuàng)新藥為目的，以天然活性化合物為先導(dǎo)物，合成一系列結(jié)構(gòu)類似物進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系研究。由此可見，天然藥物研究已經(jīng)從最初對天然來源活性化合物被動(dòng)全盤地接受到積極主動(dòng)地改進(jìn)，研究在不斷深入。

3.質(zhì)量控制

中藥質(zhì)量控制是依據(jù)一系列質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對中藥形成過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測、評價(jià)與控制，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定是基于中藥質(zhì)量評價(jià)體系建立的，包括2方面內(nèi)容：提供中藥質(zhì)量評價(jià)的方法；提供中藥質(zhì)量控制的指標(biāo)，其目的是確保中藥在安全、有效的前提下，保證中藥質(zhì)量均一性和療效穩(wěn)定性[10]。

3.1 研究進(jìn)展

早期的中藥質(zhì)量控制自中藥鑒別開始，其發(fā)展大致可分為古代、近代和現(xiàn)代3個(gè)階段

[11]

。（1）從中藥形成至19世紀(jì)前、后為古代中藥質(zhì)量控制發(fā)展階段。這一時(shí)期中藥質(zhì)量控制的特點(diǎn)是以藥材的圖形、形狀、大小、顏色、氣味、表面特征、質(zhì)地、斷面等特征鑒別藥材的真?zhèn)?。?）19世紀(jì)至20世紀(jì)50年代為近代中藥質(zhì)量控制發(fā)展階段。嗎啡從阿片中的提出標(biāo)志著生藥有效成分研究的開始。顯微鏡的發(fā)明為中藥鑒別帶來了革命性的進(jìn)步，并出現(xiàn)了4大鑒別法：基原鑒別、顯微鑒別、性狀鑒別及初期的理化鑒別[12]。（3）20世紀(jì)50年代至今，隨著各種現(xiàn)代分析技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，紫外光譜、紅外光譜、熒光光譜[13]、核磁共振、掃描電子顯微鏡[14]、X 衍射、各種電泳技術(shù)、差熱分析技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)[15]、薄層色譜、氣相色譜、高效液相色譜等各種色譜技術(shù)均被應(yīng)用于中藥質(zhì)量控制中。同時(shí)，人們也不斷嘗試?yán)脭?shù)學(xué)方法挖掘大量化學(xué)測試數(shù)據(jù)中深層次的信息，增加對化學(xué)成分整體系統(tǒng)的認(rèn)識。

3.2 熱點(diǎn)

目前，中藥質(zhì)量控制技術(shù)研究主要集中在中藥化學(xué)指紋圖譜技術(shù)的研究。中藥指紋圖譜是借助于色譜和波譜等技術(shù)獲得的中藥化學(xué)成分的色譜（或光譜）圖，是一種綜合的鑒別手 段。指紋圖譜在一定程度上較全面地反應(yīng)了中藥療效的物質(zhì)基礎(chǔ)，體現(xiàn)了中醫(yī)用藥理論，并在藥物配合、君臣佐使用藥、藥物性味等方面均有所反映。GC指紋圖譜是研究含揮發(fā)性組分的藥材和制劑的重要手段，尤其是全二維氣相色譜法（GC×GC）對具有揮發(fā)成分的中藥的鑒定尤為適宜。HPLC指紋圖譜目前已成為開展指紋圖譜應(yīng)用較多的方法，也是定量指紋圖譜中較常用的方法。徐柏頤

[16]

等建立體現(xiàn)黃蜀葵花特征及質(zhì)量的HPLC指紋圖譜，建立了具有17個(gè)共有峰的具有能區(qū)別黃蜀葵花花冠和花萼

特征的高效液相指紋圖譜，對深入研究中藥色譜指紋圖譜的定量評價(jià)功能及中藥譜效學(xué)研究都具有重要意義。CE指紋圖譜已經(jīng)日益廣泛地應(yīng)用于中藥生藥化學(xué)成分的分離、鑒別和含量測定，成為近幾年來發(fā)展較快的中藥指紋圖譜研究方法之一。對中藥注射液或水提取物而言，其CE指紋圖譜的特征性遠(yuǎn)超過HPLC指紋圖譜。

3.3 存在問題與展望

中藥質(zhì)量的不可確定性一直是其走向世界的瓶頸，因此，中藥走向現(xiàn)代化需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一是解決中藥的質(zhì)量可控。中藥為多成分的復(fù)雜體系，測定少數(shù)幾種有效成分或指標(biāo)成分，不足以保證其質(zhì)量。中藥指紋圖譜具有整體性、特征性及可量化等特點(diǎn)，可用于鑒別中藥真?zhèn)?、評價(jià)藥材的道地性以及產(chǎn)品的一致性與穩(wěn)定性，是一種有效的質(zhì)量控制模式。目前, 中藥指紋圖譜研究已從化學(xué)指紋圖譜研究轉(zhuǎn)向“譜效關(guān)系”研究，但中藥譜效關(guān)系研究尚處于起步階段，存在眾多問題急需解決，如中藥化學(xué)指紋圖譜的整體性評價(jià)方法及化學(xué)成分表征，藥效模型的選擇，以及能準(zhǔn)確反映中藥譜效間規(guī)律的數(shù)學(xué)模型等問題都是今后“譜效關(guān)系”研究中亟待解決的問題。隨著指紋圖譜研究的不斷深入，最終將解決中藥質(zhì)量評價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)問題，建立成熟的中藥質(zhì)量評價(jià)體系。

4.中藥的整體藥理學(xué)研究

藥理實(shí)驗(yàn)方法主要分為在體試驗(yàn)和體外試驗(yàn)兩大類。兩者互相補(bǔ)充，可以從不同角度，不同深度研究中藥新藥藥效。兩種方法各有所長。體外試驗(yàn)包括離體器官、組織、細(xì)胞、酶、受體、細(xì)胞內(nèi)信息及基因等實(shí)驗(yàn)。其可以按要求嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，具有重復(fù)性好，用藥量少、節(jié)省動(dòng)物等優(yōu)點(diǎn)，且可排出體內(nèi)神經(jīng)體液等各種復(fù)雜因素的干擾，可進(jìn)行直接觀察，獲得準(zhǔn)確結(jié)果，所得結(jié)果較易分析。例如在試管內(nèi)抗菌作用較強(qiáng)的中藥，常常在體內(nèi)不一定表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗菌作用；某些中藥含有大量鉀離子、鈣離子，其粗制劑在麥?zhǔn)显〔壑斜憩F(xiàn)出對離體平滑肌、心肌有明顯的藥理活性，但口服后不一定產(chǎn)生相應(yīng)作用。體內(nèi)試驗(yàn)也稱在體試驗(yàn)，其比較接近于臨床狀態(tài)，適于綜合性研究，所得結(jié)果較為可信，可以直接反映臨床療效。中醫(yī)藥學(xué)以整體思想體系為基礎(chǔ)，重視宏觀調(diào)控。中藥具有多成分多靶點(diǎn)的特點(diǎn)，整體試驗(yàn)?zāi)茌^全面的反映藥物的作用。特別是中藥新藥2類藥材、6類復(fù)方制劑大多屬粗制劑，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)以體內(nèi)試驗(yàn)為主。要證實(shí)新藥具有某種藥理作用必須通過體內(nèi)

試驗(yàn)證明有效。體外試驗(yàn)僅起輔助作用。

4.1研究進(jìn)展

研究藥物的作用僅僅在正常動(dòng)物身上進(jìn)行還不夠，還需要制備各種動(dòng)物病理模型，因?yàn)椴±砟Ｐ湍M疾病狀態(tài)，比正常機(jī)體更接近病人的機(jī)能狀態(tài)，有些藥理作用在正常動(dòng)物身上觀察不到。因此，病理模型在新藥研究中占有重要地位。病理模型的選擇應(yīng)首選符合中醫(yī)臨床證或病的動(dòng)物模型。應(yīng)根據(jù)各種試驗(yàn)的具體要求，合理選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，對其種屬、品系、性別、年齡、體重、健康狀態(tài)、飼養(yǎng)條件及動(dòng)物來源，合格證號，均應(yīng)按試驗(yàn)要求嚴(yán)格選擇，宜選用2—3種動(dòng)物進(jìn)行藥效試驗(yàn)，動(dòng)物模型與臨床有區(qū)別，特別是中醫(yī)證的模型與臨床差異更大，因此“動(dòng)物點(diǎn)頭”臨床不一定療效就好。人與動(dòng)物既有共性又有差異。如在不同種屬動(dòng)物身上均作出與臨床療效相似的結(jié)果，可信度就大。故在進(jìn)行藥效研究時(shí)不要只選用一種動(dòng)物，用2—3種動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度更大。給藥劑量和給藥途徑 因?yàn)橹兴幮滤帍?fù)方制劑有效成份含量低，口服生物利用度低，不易作出量效關(guān)系。根據(jù)技術(shù)要求各類新藥主要藥效試驗(yàn)至少應(yīng)設(shè)三個(gè)劑量組。犬與猴等大動(dòng)物可設(shè)2個(gè)劑量組，但每組動(dòng)物數(shù)不少于6只，純度比較高的1、5、7類中藥新藥應(yīng)盡量作出量—效和時(shí)—效關(guān)系。劑量設(shè)計(jì)：合理的劑量設(shè)計(jì)在藥效設(shè)計(jì)中占有重要的地位。在材料合格，模型和方法可靠的前提下，試驗(yàn)結(jié)果好壞在很大程度上取決于劑量設(shè)計(jì)是否合理。

4.2熱點(diǎn)

中藥血清藥理學(xué)是將中藥或中藥復(fù)方經(jīng)口給動(dòng)物灌服一定時(shí)間后采集動(dòng)物血液、分離血清，用此含有藥物成分的血清進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，是為了研究中藥復(fù)方藥物離體實(shí)驗(yàn)而誕生的學(xué)科，具有直接、快速、敏感、準(zhǔn)確等作用特點(diǎn)。它是一種離體實(shí)驗(yàn)方法，也是適合中藥特點(diǎn)的、更為科學(xué)的一種研究方法，不但能反映中藥及其代謝產(chǎn)物的藥理作用，而且能反映可能由藥物誘導(dǎo)機(jī)體內(nèi)源性成分所產(chǎn)生的作用，在某種程度上可排除中藥制劑直接進(jìn)行離體實(shí)驗(yàn)所特有的、難以確定因素的干擾，客觀地模擬藥物在體內(nèi)環(huán)境中產(chǎn)生藥理效應(yīng)的過程，實(shí)驗(yàn)條件更接近于藥物在體內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)的內(nèi)環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度大為提高[17]。近年來，隨著中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病日益成為威脅人類健康的主要疾病，如以神經(jīng)元病變?yōu)橹鞯呐两鹕『秃嗤㈩D病，以急性腦出血為主的急性腦血管病變等的發(fā)病率都在逐年增高，使得中藥及其復(fù)方對于神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)的物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制的研究日益興起，腦脊液藥理學(xué)

[18]這一概念隨之被提出。

4.3存在問題及展望

中藥藥理學(xué)方法是在以前體外實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)形成的，即以含藥血清代替中藥粗提物進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，它不僅具有體外實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：如條件可控性強(qiáng)，可在細(xì)胞、亞細(xì)胞水平進(jìn)行超微、生化、受體、基因等方面的研究，揭示藥物作用機(jī)理較為深入，重復(fù)性好，使用材料少等，而且有其更適合中藥及其復(fù)方制劑研究的獨(dú)特之處：中藥尤其是復(fù)方制劑的化學(xué)成分極其復(fù)雜，經(jīng)過體外的煎煮或其他制備過程，再經(jīng)口服以后在體內(nèi)發(fā)生一系列變化，有的是藥物本身物質(zhì)發(fā)揮作用，有的是經(jīng)過肝臟代謝的產(chǎn)物發(fā)揮作用，有的是腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)物發(fā)揮作用，因此，以中藥的粗提物的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果來評價(jià)藥物的體內(nèi)效應(yīng)是不客觀的也是不確切的，而以含藥血清代替中藥粗提物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)更接近藥物在體內(nèi)環(huán)境中產(chǎn)生藥效的真實(shí)過程[19]。

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