第一篇：有機(jī)光電材料研究進(jìn)展..

有機(jī)高分子光電材料 課程編號：5030145 任課教師：李立東 學(xué)生姓名：李昊 學(xué)生學(xué)號：s20130447 時(shí)間：2013年10月20日 有機(jī)光電材料研究進(jìn)展 摘要：本文綜述了有機(jī)光電材料的研究進(jìn)展，及其在有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)晶體管、有機(jī)太陽能電池、有機(jī)傳感器和有機(jī)存儲器這些領(lǐng)域的應(yīng)用，還對有機(jī)光電材料的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：有機(jī)光電材料；有機(jī)發(fā)光二極管；有機(jī)晶體管；有機(jī)太陽能電池；有機(jī)傳感器；有機(jī)存儲器 Abstract: This paper reviewed the research progress in organic optoelectronic materials, and its application in fields of organic light emitting diodes(OLED), organic transistors, organic solar cells, organic sensors and organic memories , but also future development of organic photoelectric materials was introduced.Keywords:organic optoelectronic materials;organic light emitting diodes(OLED);organic transistors;organic solar cells;organic sensors;organic memories 0.前言 有機(jī)光電材料是一類具有光電活性的有機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)晶體管、有機(jī)太陽能電池、有機(jī)存儲器等領(lǐng)域。有機(jī)光電材料 通常是富含碳原子、具有大π共軛體系的有機(jī)分子，分為小分子和聚合物兩類。與無機(jī)材料相比，有機(jī)光電材料可以通過溶液法實(shí)現(xiàn)大面積制備和柔性器件制備。此外，有機(jī)材料具有多樣化的結(jié)構(gòu)組成和寬廣的性能調(diào)節(jié)空間，可以進(jìn)行分子設(shè)計(jì) 來獲得所需要的性能，能夠進(jìn)行自組裝等自下而上的器件組裝方式來制備納米器件和分子器件。近幾年來，基于有機(jī)高分子光電功能材料的研究一直受到科技界的高度關(guān)注，已經(jīng)成為化學(xué)與材料學(xué)科研究的熱點(diǎn)，該方面的研究已成為21世紀(jì)化學(xué)、材料領(lǐng)域重要研究方向之一，并且取得了一系列重大進(jìn)展。1.有機(jī)發(fā)光二極管 有機(jī)電致發(fā)光的研究工作始于 20 紀(jì) 60 年代[1]，但直到 1987 年柯達(dá)公司的鄧青云等人采用多層膜結(jié)構(gòu)，才首次得到了高量子效率、高發(fā)光效率、高亮度和低驅(qū)動電壓的有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）[2]。這一突破性進(jìn)展使 OLED 成為發(fā)光器件研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的發(fā)光和顯示技術(shù)相比較，OLED具有低成本、小體積、超輕、超薄、高分辨、高速率、全彩色、寬視角、主動發(fā)光、可彎曲、低功耗、材料種類豐富等優(yōu)點(diǎn)[3]，而且容易實(shí)現(xiàn)大面積制備、濕法制備以及柔性器件的制備。近年來，OLED技術(shù)飛速發(fā)展。2001年，索尼公司研制成功 13 英寸全彩 OLED 顯示器，證明了 OLED 可以用于大型平板顯示。2002 年,日本三洋公司與美國柯達(dá)公司聯(lián)合推出了采用有源驅(qū)動OLED顯示的數(shù)碼相機(jī)，標(biāo)志著OLED 的產(chǎn)業(yè)化又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。2007年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED彩色電視機(jī)，率先實(shí)現(xiàn)OLED在中大尺寸、特別是在電視領(lǐng)域的應(yīng)用突破。

圖 1 各大公司和研究機(jī)構(gòu)展示的最新開發(fā)的OLED樣品（自左至右：美國 GE大面積白光光源；韓國三星大面積超薄平板顯示；日本先鋒柔性顯示器；德國弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會透明 OLED）Figure 1 The latest samples of OLED exhibited by companies and research institutions 除了在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用,白光OLED作為一種新型的固態(tài)光源也得到了廣泛關(guān)注。2006年，柯尼卡美能達(dá)技術(shù)中心開發(fā)成功了1000 cd/m2 初始亮度下發(fā)光效率 64 lm/W、亮度半衰期約1萬小時(shí)的OLED白色發(fā)光器件，展示了OLED在大面積平板照明領(lǐng)域的前景。目前WOLED最高效率的報(bào)道來自德國Leo教授的研究組[4]，他們采用紅、綠、藍(lán)三種磷光染料，并采用高折射率的玻璃基板提高光取出效率，得到了1000 cd/m2下效率124 lm/W 的白光器件，效率超過了熒光燈。但是迄今為止, 可溶液處理的藍(lán)光材料相比于紅光[5-7]和綠光[8-9]材料, 無論是發(fā)光效率、壽命,還是色純度都與前兩者相去甚遠(yuǎn), 這樣不僅制約了電致發(fā)光平板顯示器的實(shí)用化, 還影響了作為光源的白光OLED的開發(fā)進(jìn)程。因此, 開發(fā)高度可溶、高效的藍(lán)光材料成為今后白光OLED開發(fā)過程中的重中之重。OLED器件的基本結(jié)構(gòu)為疊層式結(jié)構(gòu), 目前最優(yōu)的結(jié)構(gòu)如圖2所示, 含空穴注入、傳輸層與電子注入, 傳輸層有助于提高器件的效率和使用壽命。疊層式OLED的概念是由Kido教授于2003年首先提出的,將多個(gè)OLED通過透明的連接層串聯(lián)在一起，可以在小電流下實(shí)現(xiàn)高亮度，器件的壽命也大幅度提高[10]。2004年廖良生與鄧青云等人[11]利用n型和p型摻雜的Alq3:Li/NBP:FeCl3 結(jié)構(gòu)作為連接層，在堆疊的周期數(shù)目為3時(shí)實(shí)現(xiàn)了130cd/A的高效率。2008年，廖良生報(bào)道HAT-CN/Alq3:Li 的連接層可進(jìn)一步降低驅(qū)動電壓并提高了器件的穩(wěn)定性，使得疊層器件達(dá)到了可實(shí)用化的水平[12]。圖2 疊層式OLED結(jié)構(gòu) Figure 2 Stacked OLED structure 總體來看，未來OLED的方向是發(fā)展高效率、高亮度、長壽命、低成本的白光器件和全彩色顯示器件，由于一般的有機(jī)小分子面臨著易結(jié)晶、難以制備大面積平板顯示器等缺點(diǎn)，因此開發(fā)高性能可濕法制備的小分子OLED材料是降低成本的關(guān)鍵。高穩(wěn)定性的柔性O(shè)LED能充分體現(xiàn)有機(jī)光電器件的特點(diǎn)，但相關(guān)基板技術(shù)、封裝技術(shù)都是亟待解決的問題。今后的研究將主要集中在用溶液法制備器件、對器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、發(fā)光層摻雜以及各層新材料的開發(fā)。2.有機(jī)晶體管材料和器件 有機(jī)晶體管材料是一類具有富含碳原子、具有大π共軛體系的有機(jī)分子，也可稱作有機(jī)半導(dǎo)體材料。按照傳輸載流子電荷的類型可以分為 p 型（空穴）和 n 型（電子）半導(dǎo)體。與無機(jī)晶體管相比，有機(jī)晶體管（OTFT）[13]具有下述主要優(yōu)點(diǎn):有機(jī)薄膜的成膜技術(shù)更多、更新，如Langmuir－Blodgett（LB）技術(shù)、分子自組裝技術(shù)、真空蒸鍍、噴墨打印等，從而使制作工藝簡單、多樣、成本低；器件的尺寸能做得更小，集成度更高，分子尺度的減小和集成度的提高意味著操作功率的減小以及運(yùn)算速度的提高；以有機(jī)聚合物制成的晶體管，其電性能可通過對有機(jī)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎椂玫綕M意的結(jié)果；有機(jī)物易于獲得，有機(jī)場效應(yīng)管的制作工藝也更為簡單，它并不要求嚴(yán)格的控制氣氛條件和苛刻的純度要求，因而能有效地降低器件的成本；全部由有機(jī)材料制備的所謂“全有機(jī)”的晶體管呈現(xiàn)出非常好的柔韌性，而且質(zhì)量輕，攜帶方便。有研究表明，對器件進(jìn)行適度的扭曲或彎曲，器件的電特性并沒有顯著的改變。良好的柔韌性進(jìn)一步拓寬了有機(jī)晶體管的使用范圍。并五苯是目前在有機(jī)晶體管中應(yīng)用最廣的有機(jī)半導(dǎo)體材料，其薄膜的載流子遷移率 可以達(dá)到 1.5 cm2/Vs[14]。對并五苯分子進(jìn)行修飾是目前有機(jī)半導(dǎo)體研究的一個(gè)重點(diǎn)。2003 年 Meng 等人[15]制備了 2, 3, 9, 10-四甲基取代并五苯，它的晶體排列與并五苯幾乎一樣，但是由于甲基的引入，顯著降低了分子的氧化電位，改善了從金電極到有機(jī)半導(dǎo)體的電荷注入。2009 年，美國 Polyera 公司的Yan等開發(fā)了新型的基于萘二甲酰亞胺（naphthalene-dicarboximide）和北二甲酰亞胺（perylenedicarboximide）的聚合物，電子遷移率高達(dá) 0.85 cm2/Vs，該聚合物彌補(bǔ)了目前n型有機(jī)半導(dǎo)體材料的空白[16]。在2010年的SID上，索尼發(fā)布了一款 4.1寸OTFT驅(qū)動全彩OLED屏，該屏幕厚度只有80μm，具備極強(qiáng)的柔軟度，可輕松纏繞在半徑為4mm的圓柱體上。索尼獨(dú)自開發(fā)了新型OTFT有機(jī)薄膜晶體管，它使用的有機(jī)半導(dǎo)體材料為peri-Xanthenoxanthene 衍生物[17]，該晶體管的驅(qū)動力達(dá)到先前傳統(tǒng)OTFT的八倍。圖3 并五苯的結(jié)構(gòu) Figure 3 The structure of pentacene 相對于多晶薄膜晶體管，有機(jī)單晶晶體管具有更高的載流子遷移率，可以滿足高端領(lǐng)域的需求。近年來，隨著有機(jī)單晶制備技術(shù)的提高，在單晶晶體管研究方面出現(xiàn)了一系列新的突破。目前采用紅熒烯制備的單晶晶體管，載流子遷移率超過15cm2/Vs[18]，優(yōu)于傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體多晶硅的水平。圖4 紅熒烯的結(jié)構(gòu) Figure 4 The structure of rubrene 2006年，鮑哲南等人[19]成功的制備了并五苯和紅熒烯的單晶陣列，并在此基礎(chǔ)上組裝了晶體管器件。他們首先采用印章法，在 Si/SiO2 基底上制備一層圖案化的十八烷基氯硅烷(OTS)，然后在此基底上采用真空蒸鍍的方法制備并五苯、紅熒烯、C60 等有機(jī)半導(dǎo)體。采用這種方法制備的晶體管器件陣列，并五苯的載流子遷移率為 0.2 cm2/V，開關(guān)電流比為 106；紅熒烯的載流子遷移率為 2.4 cm2/Vs，開關(guān)電流比為 106。雖然有機(jī)半導(dǎo)體材料的研究取得了巨大進(jìn)展, 但仍有許多問題需要解決, 主要包括: 有機(jī)半導(dǎo)體材料大多數(shù)為p型, n型的較少, 材型過于單一;具備高遷移率且在空氣穩(wěn)定存在的半導(dǎo)體材料缺乏;大多數(shù)有機(jī)半導(dǎo)體材料難溶且不易熔化, 很難使用溶液成膜技術(shù)制備器件;設(shè)計(jì)合成具有雙極性傳輸性質(zhì)的有機(jī)半導(dǎo)體材料.盡管OTFT還存在一些問題, 但OTFT具有質(zhì)輕、價(jià)廉、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn), 在各種顯示裝置以及存貯器件方面顯示了較好的應(yīng)用前景.隨著研究的不斷深入, 其良好的應(yīng)用前景必將顯現(xiàn)出來, 并有望成為電子器件的新一代產(chǎn)品。3.有機(jī)太陽能電池的發(fā)展 有機(jī)太陽能電池以其材料來源廣泛、制作成本低、耗能少、可彎曲、易于大規(guī)模生產(chǎn)等突出優(yōu)勢顯示了其巨大開發(fā)潛力, 成為近十幾年來國內(nèi)外各高校及科研單位研究的熱點(diǎn)。但是與無機(jī)硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率相比[20]，有機(jī)太陽能電池的光轉(zhuǎn)換效率仍停留在比較低的水平上,這限制了其市場化進(jìn)展。因此,有機(jī)太陽能電池的研究核心是提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。通過設(shè)計(jì)合理的器件結(jié)構(gòu)、改善界面形貌、提高聚合物晶化程度等方法，有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率有了很大的提高。為了更有效的利用太陽光中的紅外部分，目前對窄帶隙聚合物有機(jī)半導(dǎo)體的研究也開始引起人們的 關(guān)注，成為有機(jī)太陽能電池的一個(gè)新的熱點(diǎn)，通過 采用苯并二噻吩類窄帶隙聚合物，UCLA 的 YangYang 小組實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率超過 7 %的有機(jī)太陽能電池[21]?！ぁ?有機(jī)太陽能電池的分類方法較多, 按照有機(jī)半導(dǎo)體層材料的差別, 可分為3 類: 單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池、p-n 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池、p-n 本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池。1991年，Gratzel[22]提出了一種新型的使用羧酸 聯(lián)吡啶釕（Ⅱ）配合物敏化二氧化鈦多孔納米光陽極的光伏電池—染料敏化太陽能電池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSC），為光電化學(xué)電池的發(fā)展帶來了革命性的創(chuàng)新。染料敏化太陽能電池當(dāng)前的最高效率是 11.04%[23]，仍有大幅度提高的余地。改進(jìn)方向: 新型、合適敏化劑的探索、制備工藝的改進(jìn)及納米化薄膜化的研究。有機(jī)太陽能電池的研究現(xiàn)狀及成熟程度相對與無機(jī)太陽能電池具有很大差距, 因此可以借鑒研究無機(jī)材料的成熟技術(shù)及研究思路等推進(jìn)有機(jī)光伏材料的研究進(jìn)展, 并應(yīng)用于器件, 通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)、改善材料性質(zhì)等提高有機(jī)太陽能電池的綜合性能。如無機(jī)太陽能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率和p-n 摻雜都曾給了有機(jī)太陽能電池很大啟發(fā), 后來出現(xiàn)的雙層異質(zhì)結(jié)和本體異質(zhì)結(jié)等都是基于此產(chǎn)生的。同時(shí), 有機(jī)材料與無機(jī)材料各有其優(yōu)缺點(diǎn), 充分利用這2種材料優(yōu)點(diǎn)制備有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料而應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池, 將成為以后研究的熱點(diǎn)。染料敏化太陽能電池在目前研究眾多的有機(jī)太陽能電池中具有較高的轉(zhuǎn)化效率,可能成為又一個(gè)熱點(diǎn)。此外，納米材料因是由超微粒組成, 且這些微粒邊界區(qū)的體積大約是材料總體積的50%, 因此利用納米材料[24]組裝有機(jī)太陽能電池, 其特殊結(jié)構(gòu)可能會使有機(jī)太陽能電池的研究產(chǎn)生較大進(jìn)展。4.有機(jī)傳感器 基于有機(jī)晶體管的有機(jī)傳感器可以廣泛的應(yīng)用于化學(xué)和生物領(lǐng)域，用來檢測化學(xué)物質(zhì)和生物大分子。相比于傳統(tǒng)的傳感器，有機(jī)晶體管傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于體積小、易于實(shí)現(xiàn)陣列化、便于攜帶、價(jià)格低廉。此外,有機(jī)晶體管傳感器的響應(yīng)信號通常是 電流信號，便于測試。與其他化學(xué)傳感器相比,有機(jī)晶體管傳感器的優(yōu)點(diǎn)還在于能夠提供更多的電學(xué)信息，例如有機(jī)薄膜的電導(dǎo)率、場效應(yīng)電導(dǎo)率、閾值電壓、場效應(yīng)遷移率等。從待測物的形態(tài)來分，可以把有機(jī)晶體管傳感器分為兩類，即氣體傳感器和液體傳感器。未來有機(jī)晶體管傳感器的發(fā)展是進(jìn)一步提高器件的響應(yīng)速度、檢出限以及穩(wěn)定性。隨著有機(jī)晶體管技術(shù)的發(fā)展，尤其是柔性化、陣列化、圖案 化技術(shù)的不斷進(jìn)步，有機(jī)晶體管傳感器也將隨之發(fā)展,有望實(shí)現(xiàn)柔性傳感器[25]和多種樣品同時(shí)在線分析，成為名符其實(shí)的“電子鼻”。5.有機(jī)存儲器 對于某種特定材料的薄膜，兩邊加電壓,當(dāng)場強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，器件可能由絕緣態(tài)(0)轉(zhuǎn)為導(dǎo)電態(tài)(1)。通過某種刺激（如反向電場、電流脈沖、光或熱等）又可使器件由(1)態(tài)恢復(fù)到(0)態(tài)。這種器件被稱之為開關(guān)器件。當(dāng)外加電場消失時(shí)，0 或 1 狀態(tài)能夠穩(wěn)定存在，即具有記憶特性，成為存儲器件。相對于傳統(tǒng)的硅存儲器，有機(jī)存儲器有著易加工、低成本、可做成大面積、可制備柔性器件、可實(shí)現(xiàn)三維存儲（高存儲容量）等諸多優(yōu)點(diǎn)。2005年Yang等人[26]發(fā)現(xiàn)有機(jī)薄膜的納米粒子間電荷轉(zhuǎn)移引起的電導(dǎo)率突變也可用于存儲。以 聚苯乙烯作為主體，摻入 6,6-苯基-碳61-丁酸甲脂(PCBM)作為電子受體、四硫富瓦烯(TTF)作為 電子給體，通過甩膜制備成二極管器件。對器件施 加從 0 到 2.6 V的電壓，在 2.6 V附近，電流從 10-7A 迅速升高到 10-4 A，即從低電導(dǎo)態(tài)（關(guān)）升高到高電導(dǎo)態(tài)（開）。轉(zhuǎn)變之后，器件保持在高電導(dǎo)態(tài)，實(shí)現(xiàn) 了信息的寫入。通過施加一個(gè)較高的電壓，電流從10-4 A 降低到 10-6 A，可以擦去寫入的信息。同基于晶體管結(jié)構(gòu)的三極有機(jī)存儲器相比，二極存儲器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于集成、能夠充分發(fā)揮有機(jī)材料特點(diǎn)等優(yōu)勢，因而二極有機(jī)儲存器將有可能成為今后發(fā)展的主流。有機(jī)存儲器的另一個(gè)發(fā)展趨勢是與納米技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)納米器件乃至分子器件的組裝，提高存儲密度。6.結(jié)論與展望 在21世紀(jì)，有機(jī)光電材料的研究將會有不斷的發(fā)展和突破。在今后幾年，預(yù)計(jì)會圍繞下列問題開展研究：從有機(jī)光電活性材料和無機(jī)光電材料本質(zhì)上的異同點(diǎn)出發(fā)，建立并發(fā)展有機(jī)光電材料能帶理論；基于結(jié)構(gòu)與性能相關(guān)性的研究，通過制備新材料，進(jìn)一步優(yōu)化材料性能；研究影響材料性能穩(wěn)定性的因素，探索提高光電性能持久性的途徑；近期內(nèi)在對稱共軛結(jié)構(gòu)雙光子吸收方面的研究有望得到新型光敏性有機(jī)材料，帶有C60鏈節(jié)的聚合物的研究有望得到具有光電導(dǎo)性和三階非線性的聚合物材料；在技術(shù)方面，材料加工、器件制作技術(shù)及提高成品率的技術(shù)保障、延長器件使用壽命等方面的進(jìn)步將導(dǎo)致更多有機(jī)光電材料的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化，有機(jī)信息材料的發(fā)展將為突破無機(jī)材料集成度極限提供物質(zhì)基礎(chǔ)，如硅基半導(dǎo)體集成電路極限為線寬0.1чm，有機(jī)聚合物分子導(dǎo)線比此極限小幾個(gè)數(shù)量級；從電子信息傳輸向光子信息傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變等信息科學(xué)的發(fā)展將對光電材料提出新的要求，同時(shí)將促進(jìn)有機(jī)光電材料的發(fā)展。有機(jī)光電材料以其響應(yīng)速度快、存儲密度高、價(jià)格低廉、易加工等優(yōu)點(diǎn)成為正在崛起的新一代光電信息材料，替代無機(jī)材料已成必然之勢。以有機(jī)光電材料為基礎(chǔ)的光電器件的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化將推動有機(jī)光電產(chǎn)業(yè)達(dá)到一個(gè)新的高度，甚至有專家預(yù)言“光電產(chǎn)業(yè)的未來屬于有機(jī)光電材料”。參考文獻(xiàn) [ 1] Pope M, Kallmann H, Magnante P.Electroluminescence in Organic Crystals.J.Chem.Phys.1963, 38:2024-2043.[2] Tang C.W, 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第二篇：OLED有機(jī)光電材料

一、全球OLED產(chǎn)業(yè)概況

有機(jī)發(fā)光顯示器（Organic Lighting Emitting Display，OLED）是指有機(jī)半導(dǎo)體材料在電場作用下發(fā)光的技術(shù)，OLED為全固態(tài)結(jié)構(gòu)，主動發(fā)光，無需背光源，被業(yè)內(nèi)人士稱為“夢幻般的顯示技術(shù)”，是最有發(fā)展前景的新型顯示技術(shù)之一，也是國際上高技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)競爭熱點(diǎn)。與液晶顯示器（LCD）相比，OLED具有許多優(yōu)點(diǎn)，如高亮度、高對比度、超輕期薄、響應(yīng)時(shí)間短、無視角限制、低功耗、抗震性能好、工作溫度范圍寬、能實(shí)現(xiàn)柔軟顯示等。根據(jù)驅(qū)動方式不同，OLED可分為2種，一種是無源驅(qū)動型OLED（PMOLED），一種是有源驅(qū)動型OLED（AMOLED）。目前，全球中、小尺寸PMOLED技術(shù)現(xiàn)已成熟，產(chǎn)品主要應(yīng)用于手機(jī)副屏、MP3、儀器儀表等，預(yù)計(jì)未來全球PMOLED的年出貨量將維持在5000萬支左右。AMOLED顯示市場也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，中小尺寸的AMOLED技術(shù)日益成熟，諾基亞、LG、三星已推出了多款A(yù)MOLED屏手機(jī)，索尼、LG也都相繼推出了其AMOLED電視。三星移動顯示(Samsung Mobile Display)部門科技長Sang-Soo Kim

在2010年5月25日由信息顯示學(xué)會(Society for Information Display，SID)所舉辦的年會上發(fā)表主題演講時(shí)指出，AMOLED可望在2015年成為大尺寸電視機(jī)的主流技術(shù)。Kim表示，AMOLED可望繼LED、3D技術(shù)之后成為電視機(jī)市場的成長動能來源，屆時(shí)采用的生產(chǎn)線將由目前的4.5代躍升至8代。在移動顯示應(yīng)用方面，Kim預(yù)估OLED的滲透率將由2010年的8.2%跳升至2015年的53%。由于具有可大面積成膜、功耗低等特性，OLED還是一種理想的平面光源，在節(jié)能環(huán)保型照明領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷成熟，OLED照明市場現(xiàn)在已經(jīng)開始啟動，國外3大照明公司歐司朗（OSRAM）、飛利浦（Philips）、通用電氣(GE)都有OLED照明的量產(chǎn)計(jì)劃。根據(jù)權(quán)威市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Display Search2009年 發(fā)布的數(shù)據(jù)預(yù)測，預(yù)計(jì)2016年OLED在顯示領(lǐng)域的產(chǎn)值將達(dá)到87億美元，在照明領(lǐng)域的產(chǎn)值將達(dá)到60億美元。實(shí)現(xiàn)大尺寸OLED技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化是未來OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 目前全球OLED技術(shù)較為發(fā)達(dá)的國家和企業(yè)都給予OLED產(chǎn)業(yè)充分的重視比如日本、韓國等國政府都給予了本國OLED產(chǎn)業(yè)巨大的支持；全球顯示領(lǐng)域的主要企業(yè)，如三星、LG、索尼等均對OLED技術(shù)及其未來應(yīng)用十分重視，投入巨資進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)并取得了 初步成果，并試圖通過掌握核心技術(shù)來推動本國OLED產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。

二、我國OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行OLED材料、器件以及量產(chǎn)工藝的研發(fā)。在過去幾年里，我國OLED技術(shù)研究水平上升很快，介入的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也越來越多，主要包括清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、吉林大學(xué)、上海大學(xué)、南京郵電大學(xué)、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所、中科院化學(xué)所、昆山維信諾顯示技術(shù)有限公司（以下簡稱“維信諾公司”)、四川虹視顯示技術(shù)有限公司、彩虹集團(tuán)、上海天馬微電子有限公司、京東方科技集團(tuán)股份有限公司、廣東中顯科技有限公司等。其中，以清華大學(xué)和維信諾公司為代

表的一批科研院校和企業(yè)通過不斷創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)OLED技術(shù)的突破，使我國OLED整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并且在多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，例如清華大學(xué)成功解決了高亮度、抗電磁干擾、抗震動和抗力學(xué)沖擊等關(guān)鍵技術(shù)問題，將OLED經(jīng)過多年的不懈努力，我國OLED產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了全套量產(chǎn)工藝的開發(fā)，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化由理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。清華大學(xué)和維信諾公司、四川虹視顯示技術(shù)有限公司、彩虹集團(tuán)也相繼投建了PMOLED生產(chǎn)線，并且已經(jīng)取得了階段性的成果。例如，2008年，清華大學(xué)和維信諾公司依靠自主技術(shù)建設(shè)的國內(nèi)第一條PMOLED大規(guī)模生產(chǎn)線在江蘇昆山建成投產(chǎn)，標(biāo)志著中國新型平板顯示技術(shù)領(lǐng)域通過多年的自主創(chuàng)新，已取得重大突破，顯示產(chǎn)業(yè)由“中國制造”開始走向“中國創(chuàng)造”。發(fā)展大尺寸AMOLED、OLED照明、OLED柔性顯示是未來全球OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)和熱

點(diǎn)。在OLED柔性顯示方面，清華大學(xué)和維信諾公司對柔性O(shè)LED材料、器件結(jié)構(gòu)及基板技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，制備了基于塑料基板的柔性O(shè)LED顯示器件及照明器件，并采用特殊的表面平整化技術(shù)和透明電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了基于不銹鋼基板的紅、綠、藍(lán)柔性O(shè)LED器件；蘇州大學(xué)和華南理工大學(xué)也推出了柔性O(shè)LED顯示器件。在照明領(lǐng)域，清華大學(xué)、維信諾公司、蘇州大學(xué)、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所、中科院長春應(yīng)用化學(xué)所等都在開展OLED白光技術(shù)的研究。由清華大學(xué)和維信諾公司開發(fā)出的OLED白光照明器件在1000cd/m2初始亮度下，壽命超過10萬h，為國際最高水平之一。2009年，維信諾公司率先在國內(nèi)推出了OLED照明燈具，也是國際上繼歐司朗光電半導(dǎo)體公司后推出OLED照明燈具的單位之一。維信諾公司計(jì)劃在2～3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)OLED照明產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。在中大尺寸AMOLED方面，維信諾公司、上海天馬微電子有限公司、彩虹集團(tuán)、京東方科技集團(tuán)股份有限公司、四川虹視顯示技術(shù)有限公司等國內(nèi)多家企業(yè)都在開展AMOLED技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的布局。維信諾公司與昆山工研院共同合作于2010年5月建成了大陸第一條AMOLED中試生產(chǎn)線，并計(jì)劃在未來的兩三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大尺寸AMOLED的規(guī)?；a(chǎn)。未來中國本土生產(chǎn)的OLED顯示屏將不僅能用在手機(jī)、MP3等中小尺寸產(chǎn)品上，還可將觸角延伸至筆記本電腦甚至是高清彩電等更廣闊的領(lǐng)域。

在全球OLED技術(shù)競爭加劇和加速產(chǎn)業(yè)化的背景下，我國OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇期。未來中國OLED產(chǎn)業(yè)要與全球OLED產(chǎn)業(yè)齊頭并進(jìn)，必須要充分發(fā)揮企業(yè)、科研院所和政府的作用。企業(yè)應(yīng)把自主創(chuàng)新、增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力放在首位；科研院所 在重點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新成果研發(fā)的同時(shí)，要更關(guān)注創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化；政府則應(yīng)從戰(zhàn)略的高度重視OLED技術(shù)及產(chǎn)業(yè)，大力支持重點(diǎn)企業(yè)。最終，通過產(chǎn)學(xué)研政合力搶占全球OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。及早介入占領(lǐng)高端歷史上我國顯示產(chǎn)業(yè)兩次錯(cuò)失發(fā)展良機(jī)，而OLED技術(shù)帶來了新的機(jī)遇。我國在OLED技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面與國際基本同步，這為我國OLED產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會。技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化成績的取得并不意味著中國OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以高枕無憂。相反，作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，OLED還面臨很多風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。成熟期的TFT-LCD產(chǎn)業(yè)對新興的OLED產(chǎn)業(yè)的打壓、國際產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)的白熱化競爭使我國OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨行業(yè)挑戰(zhàn)和國際競爭的雙重挑戰(zhàn)。因此，我國OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)機(jī)就顯得尤為重要。

TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，一旦技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化可行性得以證明，越早介入產(chǎn)業(yè)，越容易形成技術(shù)路線、標(biāo)準(zhǔn)鎖定和擁有排他性的知識產(chǎn)權(quán)，從而占領(lǐng)價(jià)值鏈的高端位置?，F(xiàn)在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小尺寸OLED技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，未來OLED產(chǎn)業(yè)需要加速推進(jìn)在大尺寸等前沿領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，在整體市場供不應(yīng)求的情況下獲得良好的利潤收益，步入良性發(fā)展的軌道。以 4.5代AMOLED生產(chǎn)線為例，若2013年以前能夠建成，預(yù)計(jì)投資人民幣50億元，產(chǎn)值將達(dá)到約60億元，投資者可利用回籠資金推動產(chǎn)業(yè)滾動持續(xù)發(fā)展。如果相反的話，投資和生產(chǎn)線建設(shè)延遲，將有可能陷入到成本競爭、價(jià)格下降、利潤下滑、投 資回報(bào)慢的境地，進(jìn)而嚴(yán)重影響投資者信心和企業(yè)的后期發(fā)展。

自主創(chuàng)新為核心動力今后，我國的OLED產(chǎn)業(yè)要想贏在全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起跑線上，必須抓住全球OLED產(chǎn)業(yè)起步這一重要的機(jī)遇期，把自主創(chuàng)新作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動力，充分 調(diào)動產(chǎn)學(xué)研政各方面的作用，合力推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此建議如下：

第一，要增強(qiáng)依靠創(chuàng)新發(fā)展產(chǎn)業(yè)的信心，從源頭重視創(chuàng)新。在發(fā)展OLED這一新興產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程中，需要樹立依靠自主創(chuàng)新發(fā)展產(chǎn)業(yè)的信心，結(jié)合OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的具體實(shí)際情況，從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源頭上進(jìn)行創(chuàng)新，建立完善的創(chuàng)新

第二，發(fā)揮科研院所的作用，注重創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化?？蒲性盒Ｔ诨A(chǔ)性原始創(chuàng)新、高新技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)研發(fā)和科技人才培養(yǎng)中扮演著重要的角色。目前，國內(nèi)有很多高校和科研院所都在進(jìn)行OLED相關(guān)技術(shù)的研究，并取得了一系列成果。今后應(yīng)進(jìn)一步發(fā)揮科研院所在OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用，正確處理好基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的關(guān)系，建立良好的創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，充分發(fā)揮科研院所和企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用。

第三，將OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略層面。OLED產(chǎn)業(yè)在國際范圍內(nèi)的競爭已不單是企業(yè)間的競爭，更體現(xiàn)為國家間的競爭。未來應(yīng)將OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展納入國家戰(zhàn)略，從最高層面設(shè)計(jì)我國OLED產(chǎn)業(yè)化的道路，制定OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展國家戰(zhàn)略和計(jì)劃，多部門政策聯(lián)動，出臺明確、更具操作性的支持計(jì)劃，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展方向和發(fā)展模式，成立國家層面的專家委員會。

第四，建立國家級的創(chuàng)新平臺，加大OLED在大尺寸、照明、柔性等核心前沿技術(shù)的布局。第五，政府以適當(dāng)?shù)姆绞浇鉀Q企業(yè)產(chǎn)業(yè)化的投資需求，培育出具有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)，打造完善產(chǎn)業(yè)鏈。要實(shí)現(xiàn)我國OLED產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，單純依靠個(gè)別企業(yè)的努力很難帶動 整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此從宏觀層面上對整個(gè)OLED上下游的布局異常重要。建議制定引導(dǎo)性關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃，在科學(xué)論證、統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對OLED產(chǎn)業(yè)的宏觀調(diào)控措施，培育OLED上游原材料和設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，催生國內(nèi)OLED產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。

中國OLED聯(lián)盟在惠州成立為有效整合產(chǎn)業(yè)資源加快突破核心技術(shù)加強(qiáng)行業(yè)交流與協(xié)作提升產(chǎn)業(yè)整體實(shí)力共同促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展在工業(yè)和信息化部國家發(fā)展改革委的指導(dǎo)下經(jīng)過年多時(shí)間的醞釀籌備由國內(nèi)家企事業(yè)單位共同發(fā)起的中國產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于今年月日在廣東惠州正式宣布成立工業(yè)和信息化部楊學(xué)山副部長廣東省佟星副省長國家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)司李新副處長惠州市有關(guān)究成的有機(jī)領(lǐng)導(dǎo)以及聯(lián)盟成員單位代表參加了中國產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會相關(guān)兄弟協(xié)會及企業(yè)媒體等各界嘉賓共百余人共同見證了這一重要時(shí)刻中國產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是由積極投身于產(chǎn)業(yè)從事產(chǎn)品及應(yīng)用的研究開發(fā)制造服務(wù)的企事業(yè)單位及有關(guān)機(jī)構(gòu)自愿組成的非營利性的全國性社會組織家發(fā)起單位涵蓋了有機(jī)材料專用裝備顯示器件整機(jī)應(yīng)用等在內(nèi)的全產(chǎn)

成立大會上四川長虹電器股份有限公司董事長趙勇作為聯(lián)盟聯(lián)合主席之一代表聯(lián)盟宣讀了成立宣言向社會承諾聯(lián)盟將以推動中國OLED產(chǎn)業(yè)進(jìn)入世界先進(jìn)水平為己任整合國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研各方面資源聚集材料裝備器件整機(jī)全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢合理布局統(tǒng)籌開展核心技術(shù)

研發(fā)做好上下游配套構(gòu)建完善的標(biāo)準(zhǔn)和知識產(chǎn)權(quán)體系引領(lǐng)未來顯示技術(shù)進(jìn)入千家萬戶。彩虹籌建4.5代QLED試驗(yàn)線在三星電子投資21億美元建設(shè)的5.5代AM-OLED面板生產(chǎn)線提前量產(chǎn)后國內(nèi)OLED行業(yè)的追趕步伐也在加快6月9日彩虹股份發(fā)布公告稱其控股子公司彩虹(佛山)平板顯示有限公司擬自籌3.15億元資金建設(shè)AM-OLED面板中試線項(xiàng)目并擬發(fā)行16億元短期融資券據(jù)悉作為全國最大的顯像管廠商彩虹集團(tuán)早在2004年香港上市后就籌備戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型彩虹股份此前多次融資投資了合肥和張家港的第6代液晶玻璃基板項(xiàng)目加上之前在咸陽投資的第5代液晶玻璃基板項(xiàng)目彩虹集團(tuán)在液晶玻璃基板領(lǐng)域的投資顯然已經(jīng)有了不錯(cuò)的效果而今年彩虹股份還與佛山市順德區(qū)誠順資產(chǎn)管理有限公司簽署合資協(xié)議共同出資設(shè)立彩虹(佛山)平板玻璃顯示有限公司(以下簡稱佛山玻璃公司)投資建設(shè)8.5 代液晶玻璃基板生產(chǎn)線項(xiàng)目期待為廣州LGD或深圳的華星光電進(jìn)行玻璃基板項(xiàng)目的配套市場調(diào)查機(jī)構(gòu)Displaysearch大中華區(qū)副總裁謝勤益透露液晶玻璃基板特別是高世代液晶玻璃基板的技術(shù)門檻很高彩虹此前的5代液晶玻璃基板的良品率都偏低

彩虹股份公司董事會認(rèn)為建設(shè)中試線項(xiàng)目符合公司發(fā)展戰(zhàn)略可提升公司在業(yè)內(nèi)的龍頭地位同時(shí)該項(xiàng)目的建設(shè)可減少代生產(chǎn)線投資的技術(shù)產(chǎn)品和市場風(fēng)險(xiǎn)彩虹集團(tuán)在佛山的三期項(xiàng)目

計(jì)劃總投資將超過億元可見其在上的決心不過謝勤益表示在大尺寸面板的核心技術(shù)領(lǐng)域三星電子有著明顯的優(yōu)勢而且絕對不會出讓技術(shù)所以彩虹等國內(nèi)企業(yè)要

想有所突破很難而且中國企業(yè)很容易陷入液晶面板領(lǐng)域被動追趕的局面而為了縮小與三星的差距包括長虹彩虹在內(nèi)的家國內(nèi)廠商月初在惠州成立了中國產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟試圖通過聯(lián)合 研發(fā)來追趕三星等韓國廠商不過三星電子的第代線面板試驗(yàn)線已經(jīng)在建設(shè)中中國企業(yè) 這次能追上嗎

三星搶占高地

在三星電子蘇州代液晶面板生產(chǎn)線舉行開工儀式后一天月日三星移動顯示公司三星電子與三星的合資公司宣布其在韓國投資21億美元建設(shè)的5.5代有機(jī)電子發(fā)光面板生產(chǎn)線已提前兩個(gè)月進(jìn)入量產(chǎn)更令液晶面板界恐慌的是6月2日三星移動顯示宣布其第8代AM-OLED面板試驗(yàn)線將于明年月投入使用可以切割英寸英寸等大尺寸面板三星計(jì)劃將面板的使用領(lǐng)域從智能手機(jī)平板電腦延伸到電視等領(lǐng)域OLED面板其未來3-4 年在大尺寸OLED領(lǐng)域的投資總額有望超過千億元。三星電子的5.5代OLED面板生產(chǎn)線投產(chǎn)是確實(shí)的但其8代OLED線能否產(chǎn)業(yè)化還是個(gè)未知數(shù)國內(nèi)液晶面板企業(yè)京東方副總裁張宇在接受電話采訪則表示但是我們比較清楚的就是其原來提出的10代 11代液晶面板生

產(chǎn)線計(jì)劃純粹是忽悠人的據(jù)悉三星電據(jù)悉三星電子之所以之前宣布跟進(jìn)夏普的10代線計(jì)劃其實(shí)是為了在其擁有絕對技術(shù)優(yōu)勢的OLED大尺寸研發(fā)上贏得時(shí)間。也是為了讓中國大陸和臺灣地區(qū)的液晶面板生產(chǎn)商愿意繼續(xù)投資高世代液晶面板從目前來看這一聲東擊西的戰(zhàn)略已經(jīng)起到了效果謝勤益指出目前在大尺寸AM-OLED面板領(lǐng)域即便是LG電子也無法取得突破而三星電子已成功將高世代液晶面板的投資轉(zhuǎn)移到中國蘇州等地今年5月還大幅削減與索尼的液晶面板合資公司S-LCD的資本金顯然三星電子在下一代顯示技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了高地

2.液晶面板業(yè)危機(jī)

目前大尺寸OLED面板技術(shù)還有很多技術(shù)瓶頸良品率的提升基板工藝過于昂貴使用壽命還有待提高等謝勤益介紹第八代OLED面板工廠只要能達(dá)到七成左右的良品率 OLED價(jià)格就可降到與液晶面板相抗衡目前OLED良品率還不到50% 三星預(yù)測最早2013-2014年

可以實(shí)現(xiàn)良品率70%的目標(biāo)隨著良品率提高三星電子還計(jì)劃在試驗(yàn)線中將昂貴的低溫多晶硅基板工藝換成下一代工藝甚至計(jì)劃將已折舊完畢的八代液晶面板廠改裝生產(chǎn)OLED 將成本進(jìn)一步降低至液晶面板的45%三星電子有關(guān)人士向記者透露與高世代液動輒40億美元的投資規(guī)模相比在現(xiàn)有8代線基礎(chǔ)改造每條8代OLED面板生產(chǎn)線的成本要減少到1

億美元臺灣工研院的一份研究報(bào)告指出一旦三星(基板尺寸為2.2m 2.4m)OLED生產(chǎn)線投產(chǎn)臺灣的板行業(yè)將面臨滅頂之災(zāi)總產(chǎn)值上兆元雇用數(shù)十工的產(chǎn)業(yè)將灰飛煙滅耗資千億元的精密設(shè)備頓時(shí)鐵加上數(shù)千億元的銀行貸款變?yōu)榇糍~同樣的危機(jī)也在影響著大陸的面板行業(yè)因的高世代液晶面板生產(chǎn)線完全投產(chǎn)都需等到2012年其資產(chǎn)折舊還需要6-7年時(shí)間一旦大尺寸OL技術(shù)取得突破國內(nèi)面板行業(yè)的壓力可想而知不過張宇表示三星剛剛在蘇州投資了7.5代線大陸的液晶面板行業(yè)至少還有一個(gè)資產(chǎn)折舊周期的好日子所以不要過度擔(dān)心OLED技術(shù)的沖擊但是5代以下的液晶面板生產(chǎn)線可能在短期內(nèi)就會受到?jīng)_擊三星在大尺寸OLED領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯臺灣及其他面板商要想通過購買技術(shù)專利來進(jìn)

入這一高門檻領(lǐng)域非常艱難雖然臺灣和大陸很多企業(yè)都?xì)⑷肓诵〕叽鏞LED面板領(lǐng)域但 是在大尺寸領(lǐng)域要想突破依然很難友達(dá)全球執(zhí)行副總彭雙浪說不過下游的蘋果等平板電腦巨頭也不希望三星在OLED領(lǐng)域一家獨(dú)大所以臺灣企業(yè)還是有機(jī)會的中國大陸的彩虹集團(tuán)長虹集團(tuán)上海天馬等已經(jīng)開始在OLED領(lǐng)域布局而京東方也計(jì)劃投資建設(shè)小尺寸的OLED面板生產(chǎn)線但均為4代以下

3.三星將開發(fā)柔性O(shè)LED電視雖然目前的OLED屏可實(shí)現(xiàn)超薄彎曲特性但是它只限于小型顯示屏未來真正使用到像

第三篇：有機(jī)電化學(xué)合成及研究進(jìn)展

有機(jī)電化學(xué)合成及其發(fā)展方向

摘要

介紹有機(jī)電化學(xué)合成的原理，研究內(nèi)容。有機(jī)電化學(xué)合成與傳統(tǒng)合成的優(yōu)勢，介紹中國有機(jī)電化學(xué)合成的發(fā)展以及有機(jī)電化學(xué)的新進(jìn)展。有機(jī)電化學(xué)的高效、經(jīng)濟(jì)、無污染性。還有有機(jī)電化學(xué)合成的若干發(fā)展方向。關(guān)鍵詞

有機(jī)電化學(xué) 發(fā)展方向 綠色化學(xué)

Review on organic electrosynthesis and its Development trend

Abstract

In this paper，the principle and the research method of organic electro-ynthesis---one of the most efficient green technology was discussed.The principle of organic electrosynthesis, applications, and the advantages co-mparing to the tradition organic synthesis were expounded.Introduction to Chinese organic electrosynthesis development and advancement of organic electrochemistry.Organic electrosynthesis of high efficiency, no pollution.There are several development directions of organic electrosynthesis.Key words：organic electrosynthesis；developments of research；Green Chemistry;引言部分

以電化學(xué)方法合成有機(jī)化合物稱為有機(jī)電合成，它是把電子作為試劑，通過電子得失來實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物合成的一種新技術(shù)，這是一門涉及電化學(xué)、有機(jī)合成及化學(xué)工程等學(xué)科的交叉學(xué)科。由于電化學(xué)早已有之，合成技術(shù)、化學(xué)工程技術(shù)和化學(xué)材料不斷更新，因而，有人稱之為“古老的方法，嶄新的技術(shù)”[1]。

有機(jī)電合成是有機(jī)合成的一個(gè)分支學(xué)科，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢。有機(jī)電合成與一般有機(jī)合成相比，有機(jī)電合成反應(yīng)是通過反應(yīng)物在電極上得失電子實(shí)現(xiàn)的，一般無需加入氧化還原試劑，可在常溫常壓下進(jìn)行，通過調(diào)節(jié)電位、電流密度等來控制反應(yīng)，便于自動控制。這樣，簡化了反應(yīng)步驟，減少物耗和副反應(yīng)的發(fā)生。可以說有機(jī)電合成完全符合“原子經(jīng)濟(jì)性”要求，而傳統(tǒng)的合成催化劑和合成“媒介”是很難達(dá)到這種要求的。從本質(zhì)來說，有機(jī)電合成很有可能會消除傳統(tǒng)有機(jī)合成產(chǎn)生環(huán)境污染的根源。有機(jī)電化學(xué)合成也是一種綠色化學(xué)，中國走可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在化學(xué)合成中有機(jī)電合成將會占很大比例。將是未來的合成化學(xué)的一種發(fā)展趨勢。主題部分

一、有機(jī)電合成原理及分類

原理

有機(jī)電合成基于電化學(xué)方法來合成有機(jī)化合物。電解反應(yīng)須從電極上獲得電子來完成，因此有機(jī)電合成必須具備以下三個(gè)基本條件：(1)持續(xù)穩(wěn)定供電的(直流)電源；(2)滿足“電子轉(zhuǎn)移”的電極；

(3)可完成電子移動的介質(zhì)。為了滿足各種工藝條件，往往還需要增加一些輔助設(shè)備,如隔膜、斷電器等。

有機(jī)電合成中最重要的是電極，它是實(shí)施電子轉(zhuǎn)移的場所。電合成反應(yīng)是由電化學(xué)過程、化學(xué)過程和物理過程等組合起來的。典型的電合成過程如下:(1)電解液中的反應(yīng)物(R)通過擴(kuò)散達(dá)到電極表面(物理過程)；

(2)R在雙電層或電荷轉(zhuǎn)移層通過脫溶劑、解離等化學(xué)反應(yīng)而變成中間體(I)(化

學(xué)過程)，無溶劑、無締合現(xiàn)象的不經(jīng)過此過程；

(3)I在電極上吸 附形成吸附中間體(Iad1)(吸附活化過程)；

(4)Iad1在電極上放電發(fā)生電子轉(zhuǎn)移而形成新的吸附中間體(Iad2)(電子得失的電化學(xué)過程)；

(5)Iad2在電極表面 發(fā)生反應(yīng)而變成生成物(Pad)吸附在電極表面；(6)Pad脫附后再通過物理擴(kuò)散成為生成物(P)。

分類

它是一門涉及電化學(xué)、有機(jī)合成和化學(xué)工程的交叉學(xué)科, 通常有兩種分類方法:(1)按電極表面發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)的類別, 分為兩類有機(jī)電合成反應(yīng): 陽極氧化過程和陰極還原過程。陽極氧化過程包括: 電化學(xué)環(huán)氧化反應(yīng)、電化學(xué)鹵化反應(yīng)、苯環(huán)及苯環(huán)上側(cè)鏈基團(tuán)的陽極氧化反應(yīng)、雜環(huán)化合物的陽極氧化反應(yīng)、含氮硫化物的陽極氧化反應(yīng)。陰極還原過程包括陰極二聚和交聯(lián)反應(yīng)、有機(jī)鹵化物的電還原、羰基化合物的電還原反應(yīng)、消基化合物的電還原反應(yīng)、腈基化合物的電還原反應(yīng)。(2)按電極反應(yīng)在整個(gè)有機(jī)合成過程中的地位和作用, 可將有機(jī)電合成分為兩大類: 直接有機(jī)電合成反應(yīng)、間接有機(jī)電合成反應(yīng)。直接有機(jī)電合成反應(yīng): 有機(jī)電合成反應(yīng)直接在電極表面完成;間接有機(jī)電合成反應(yīng): 有機(jī)物的氧化(還原)反應(yīng)采用傳統(tǒng)化學(xué)方法進(jìn)行, 但氧化劑(還原劑)反應(yīng)后電化學(xué)方法再生以后循環(huán)使用。間接電合成法可以兩種方式操作: 槽內(nèi)式和槽外式。

二、有機(jī)電合成是一種綠色化學(xué)

所謂綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康或環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑和試劑等的產(chǎn)生和應(yīng)用。必須指出, 綠色化學(xué)不同于一般的控制污染。加強(qiáng)管理對控制污染是有效的, 但這不是綠色化學(xué), 有些只是阻止污染的技術(shù), 而不是化學(xué)。綠色化學(xué)是指從根本上消滅污染, 它的著眼點(diǎn)應(yīng)在于使得廢物不再產(chǎn)生, 不再有廢物處理的問題, 綠色化學(xué)是一門徹底阻止污染的化學(xué)。從電化學(xué)合成的原理來看，電合成不同于一般的催化反應(yīng)，它不需要另外引入催化劑、氧化劑或還原劑，因此后續(xù)處理簡單，無或基本無“三廢”。

三、比較成功的案例

近幾十年來, 有機(jī)電合成工業(yè)化的實(shí)例越來越多.目前世界上大約有100 多家工廠采用有機(jī)電合成生產(chǎn)約80 種產(chǎn)品, 還有很多已通過了工業(yè)化實(shí)驗(yàn)[ 14], 而我國有機(jī)電合成方面的研究起步較晚, 可是發(fā)展很快, 下面介紹一下我國有機(jī)電合成三個(gè)典型工業(yè)化實(shí)例.2.1 L-半胱氨酸的直接電合成[15]L-半胱氨酸是中國最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的有機(jī)電合成產(chǎn)品, 它的工業(yè)生產(chǎn)是從毛發(fā)等畜類產(chǎn)品中提取的胱氨酸, 通過電解還原在陰極直接電合 成為L-半胱氨酸.S)CH2)CH(NH2))COOHS)CH2)CH(NH2))COOH+ 2H+ 2e-2 L-HS)CH2)CH(NH2))COOH.近20 年來, 這一有機(jī)電合成技術(shù)在中國的許多地方推廣, 年產(chǎn)能力已經(jīng)超過600 噸, 成為生產(chǎn)L-半胱氨酸的主要方法.L-半胱氨酸也成為一種出口創(chuàng)匯的龍頭產(chǎn)品。

四、有機(jī)電化學(xué)合成前景及發(fā)展方向

有機(jī)電合成具有很強(qiáng)的生命力和廣闊的發(fā)展前景，其優(yōu)點(diǎn)突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)在許多場合具有選擇性和特異性；

(2)不需要使用價(jià)格較貴的氧化劑和還原劑；

(3)潔凈，以電子的得失完成了氧化還原反應(yīng)，不需要外加氧化劑和還原 劑；(4)條件溫和，如在常溫、常壓下即可完成有機(jī)合成，尤其對不穩(wěn)定的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物的合成尤為有利；(5)副產(chǎn)物少；

(6)節(jié)能，一方面體現(xiàn)在綜合能 耗上，另一方面是由于極間電壓低(2～5V)，可接近熱力學(xué)的要求值；

(7)易控，反應(yīng)速度完全可以通過調(diào)節(jié)電流來實(shí)現(xiàn)，易于實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)操作；(8)規(guī)模效應(yīng)小，對精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)尤為有利。

有機(jī)電化學(xué)合成要想有好的發(fā)展，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面發(fā)展：

1、發(fā)展電解中特有的反應(yīng)

例如己二腈的電解還原合成等，反應(yīng)選擇性高，有競爭能力并已工業(yè)化。

2、發(fā)展能縮短工藝過程的有機(jī)電合成

例如，對氨基苯甲醚采用化學(xué)合成，需三步工藝，而采用電合成法只需一步工藝

3、發(fā)展間接的電解合成法

1間接電還原：

○利用媒質(zhì)在電極上產(chǎn)生還原劑與反應(yīng)底物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，還原劑被氧化后回到陰極上再生，以此達(dá)到還原劑循環(huán)使用而反應(yīng)物不斷生成的目的。2間接電氧化： ○

4、發(fā)展三維電極的電解

因?yàn)殡娊夥磻?yīng)通常是在二維的平板電極上進(jìn)行的，電解槽生產(chǎn)能力低。實(shí)踐證明，有機(jī)電合成也可以采用三維的填料式或流化床電極來解決這個(gè)問題，使得有機(jī)電合成工藝可以與有機(jī)催化合成相競爭。

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第四篇：有機(jī)合成化學(xué)研究進(jìn)展課程論文

有機(jī)合成化學(xué)研究進(jìn)展

課 程專業(yè)： 姓名： 學(xué)號：

文

論

有機(jī)合成化學(xué)研究進(jìn)展

摘要

有機(jī)化學(xué)是化學(xué)科學(xué)中的一個(gè)十分重要的二級學(xué)科。有機(jī)化學(xué)作為一門中心學(xué)科，它的發(fā)展不僅與化學(xué)學(xué)科的發(fā)展直接相關(guān)，而且也不斷地影響和促進(jìn)著其它自然科學(xué)學(xué)科的發(fā)展。同樣，有機(jī)化學(xué)作為一門實(shí)用性學(xué)科，其發(fā)展一直影響著人類社會的發(fā)展。有機(jī)化學(xué)與人類社會發(fā)展息息相關(guān)，與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相連。我國有機(jī)化學(xué)事業(yè)在近年來得到顯著發(fā)展，從事有機(jī)化學(xué)和與有機(jī)化學(xué)相關(guān)研究工作的人員越來越多，研究工作水平不斷提高。通過對我國有機(jī)化學(xué)學(xué)科近2年發(fā)表的研究論文進(jìn)行了系統(tǒng)檢索，本報(bào)告總結(jié)了有機(jī)反應(yīng)、有機(jī)合成化學(xué)、天然產(chǎn)物化學(xué)、元素有機(jī)和生物合成等有機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域的主要進(jìn)展。

關(guān)鍵詞 有機(jī)反應(yīng)；有機(jī)合成化學(xué)；天然產(chǎn)物化學(xué)；元素有機(jī)

1碳-氫鍵活化

在比較惰性的碳-氫鍵活化方面，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所(本文以下簡稱為上海有機(jī)所)劉國生課題組通過在氧氣存在下，金屬鈀催化烯丙基位碳-氫鍵的活化，實(shí)現(xiàn)了烯烴的烯丙位氨化反應(yīng)，提供了一種從簡單的烯烴原料合成烯丙胺的方法[1]。

在芳香烴的碳-氫鍵活化方面，北京大學(xué)化學(xué)系施章杰課題組通過芳香烴上的導(dǎo)向基團(tuán)，在金屬鈀和氧化劑共同催化下，使芳香烴的碳-氫鍵活化，實(shí)現(xiàn)了一般芳香烴的直接芳基化，從而形成新的碳-碳鍵[2-5]。加成-環(huán)化反應(yīng)及串級反應(yīng)

上海有機(jī)所麻生明課題組繼使用2種不同聯(lián)烯的加成-環(huán)化反應(yīng)生成α,β-不飽 和γ-內(nèi)酯[6]之后，又通過金屬鈀催化聯(lián)烯的加成-環(huán)化反應(yīng)，生成了高張力的氮雜四員環(huán)[7]。

華東師范大學(xué)化學(xué)系張俊良課題組發(fā)展了一種鈀催化三組份加成-環(huán)化-偶聯(lián)的高效合成多取代呋喃的方法[8]。

蘭州大學(xué)化學(xué)系梁永民課題組通過鈀催化加成-環(huán)化-偶聯(lián)的串級反應(yīng)，一步構(gòu)建了苯并螺環(huán)，為合成此類化合物提供了一種有效方法[9]。

上海有機(jī)所趙剛課題組研究了一系列鄰炔基醛類化合物與有機(jī)鋅試劑的加成環(huán)化串級反應(yīng)。對于鄰炔苯甲醛類底物，立體選擇性得到了5-exo-dig型的成環(huán)方式，而對鄰位的脂環(huán)炔烯醛類底物，則只生成并環(huán)的四取代類呋喃產(chǎn)物[10]。

上海大學(xué)郝建課題組巧妙地通過一鍋法串級反應(yīng)，在PPh3/CCl4/Net3/70℃反應(yīng)條件下，對o-氨基苯乙醇類底物進(jìn)行環(huán)合，合成得到了N-?；溥胚犷惍a(chǎn)物[11]。

天津大學(xué)馬軍安課題組利用催化Nazarov環(huán)化和親電氟化的串級反應(yīng)，立體選擇性地合成了多取代的吲哚酮類產(chǎn)物[12]。烯丙基反應(yīng)

北京大學(xué)焦寧課題組發(fā)現(xiàn)，和正常的Heck反應(yīng)相反，在沒有配體存在下的鈀催化烯丙基酯的Heck反應(yīng)中，離去基團(tuán)沒有發(fā)生消除而是被保留了下來[13]。

上海有機(jī)所侯雪龍課題組以芳香酮的烯丙基化反應(yīng)為研究對象，實(shí)現(xiàn)了此類化合物的高立體選擇性的α-烯丙基化[14]。

上海有機(jī)所卿鳳翎課題組首次通過分子設(shè)計(jì)，利用Reformatskii-Claisen反應(yīng)、烯烴復(fù)分解成環(huán)反應(yīng)、鈀催化烯丙基化反應(yīng)等步驟合成了3’,3’-二氟-2’-羥甲基-4’,5’-不飽和環(huán)狀核苷分子[15]。不對稱加成

華東師范大學(xué)化學(xué)系胡文浩課題組通過Rh/Zr協(xié)同催化重氮乙酸酯、醇和醛的三組份不對稱加成，生成了高對映和非對映選擇性的α，β-二醇羧酸酯[16]。

南開大學(xué)化學(xué)系周其林課題組發(fā)展了一種銅鹽在手性螺環(huán)雙噁唑啉存在下重氮乙酯與酚(或)水的不對稱碳－氫鍵插入羥基反應(yīng)，生成了高對映選擇性α-羥基酸酯[17,18]。手性反應(yīng)

上海有機(jī)所林國強(qiáng)課題組從環(huán)辛二烯經(jīng)過關(guān)鍵酶拆分和有關(guān)化學(xué)轉(zhuǎn)化制備C2對稱的手性環(huán)戊烯并環(huán)雙烯的新型手性配體，在金屬銠催化芳基硼酸對磺酰亞胺反應(yīng)得到高對映選擇性手性仲胺[19]。

有機(jī)催化劑催化的反應(yīng)

趙剛課題組利用廉價(jià)易得的脯氨酸衍生的氨基醇有機(jī)小分子催化劑，以過氧叔丁醇為氧化劑，實(shí)現(xiàn)了沒有金屬參與的烯酮高對映選擇性的環(huán)氧化，為合成手性環(huán)氧化合物提供一種實(shí)用的合成方法[20]。

上海有機(jī)所劉金濤課題組利用有機(jī)小分子催化，成功實(shí)現(xiàn)了含三氟甲基的α,β-不飽和酮與一般甲基酮之間的對映選擇性醛醇反應(yīng)，ee值高達(dá)95%[21]。大環(huán)合成

上海有機(jī)所陳慶云院士課題組首次利用鋅粉還原β-四(三氟甲基)-meso-四苯基銅(Ⅱ)卟啉，得到了具有相對穩(wěn)定的20π電子非芳香體系的isophlorin，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)通過了單晶衍射的確認(rèn)，從而首次以實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了半個(gè)世紀(jì)前有機(jī)合成大師Woodward在研究葉綠素合成時(shí)提出的具有20 π電子的N,N’-二氫卟啉(N,N’-dihydroporphyrin or isophlorin)的假想結(jié)構(gòu)[22]。

天然產(chǎn)物全合成

上海交通大學(xué)鄧子新院士和周秀芬教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組是國內(nèi)較早從事天然產(chǎn)物生物合成研究的團(tuán)隊(duì)之一，他們針對的對象主要以農(nóng)用抗生素為主。在率先發(fā)表了井崗霉素(Validamycin A)生物合成基因簇的基礎(chǔ)上，他們通過體內(nèi)基因置換與體外生化相結(jié)合的方法闡明了糖基轉(zhuǎn)移酶Val G和激酶Val C的功能；在報(bào)道南昌霉素(Nanchangmycin)生物合成基因簇的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)研究了一個(gè)特殊的負(fù)責(zé)聚醚化合物生物合成中催化聚酮鏈解離的硫脂酶，并提出了可能的后飾-解離機(jī)制；通過對聚烯化合物殺假絲菌素(Candicidin)生物合成途徑中聚酮合成酶功能域的調(diào)控，闡明了系列化合物的結(jié)構(gòu)和可能的合成機(jī)制。另外，他們還克隆了肽核苷類抗生素滅粉霉素(Mildiomycin)的生物合成基因簇[23]。

上海有機(jī)所的劉文研究員課題組和唐功利研究員課題組合作，從事結(jié)構(gòu)新穎的復(fù)雜聚酮、聚肽化合物的生物合成研究。他們克隆了抗腫瘤化合物番紅霉素(Saframycin A)、阿進(jìn)霉素(Azinomycin B)和替曲卡星(Tetrocarcin A)的生物合成基因簇，提出了可能的生物合成途徑，為進(jìn)一步系統(tǒng)研究包括非蛋白源氨基酸、螺乙酰乙酸內(nèi)酯等獨(dú)特結(jié)構(gòu)單元的生物合成機(jī)理和抗腫瘤天然產(chǎn)物的組合生物合成奠定了基礎(chǔ)。另外，中國科學(xué)院微生物研究所的譚華榮研究員課題組的尼可霉素(Nikkomycin X)、楊克遷研究員課題組的嘉德霉素(Jadomycin B)以及中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)王以光研究員課題組的格爾德霉素(Geldanamycin)，對生物合成基因簇中部分基因功能的研究均取得了進(jìn)展。

結(jié)語

目前我國有機(jī)化學(xué)學(xué)科的科研人員在國際有影響的學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文的數(shù)量、質(zhì)量不斷增加、提高。與此同時(shí)，有機(jī)化學(xué)學(xué)科為國家國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的研究工作成果也不斷涌現(xiàn)。為解決我國甾體藥物工業(yè)生產(chǎn)中的重大環(huán)境污染問題(即應(yīng)用了長達(dá)近60年的甾體皂甙元鉻酐氧化降解生產(chǎn)技術(shù)、每年產(chǎn)生約8000t含金屬鉻環(huán)境污染物)，上海有機(jī)所田偉生教授小組經(jīng)過十多年的堅(jiān)持不懈努力，研究提供的用雙氧水代替鉻酐氧化降解甾體皂甙元的潔凈生產(chǎn)技術(shù)[24]已經(jīng)完成了中試研究，目前正在上海市科委專項(xiàng)項(xiàng)目支持下著手進(jìn)行試生產(chǎn)。此技術(shù)在化工原料使用上遵循了“原子經(jīng)濟(jì)性”原則，實(shí)行了化工生產(chǎn)的“零排放”，為我國化學(xué)工業(yè)潔凈生產(chǎn)給出了又一樣板。此技術(shù)推廣后，不僅可以實(shí)現(xiàn)每年減少8000t含金屬鉻環(huán)境污染物，還可以從此生產(chǎn)過程的廢棄物中回收500t以上的手性試劑。此技術(shù)推廣后不僅可以促進(jìn)我國甾體藥物工業(yè)發(fā)展，也有助于我國黃姜、劍麻種植、加工行業(yè)的環(huán)境污染的治理。作者們相信：隨者我國有機(jī)化學(xué)學(xué)科不斷發(fā)展，我國有機(jī)化學(xué)工作者不僅能夠在國際一流刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文，擴(kuò)大我國有機(jī)化學(xué)學(xué)科的影響，也能為我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn) Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 4733.2 Angew.Chem.Int.Ed., 2008 47: 1473.3 Angew.Chem.Int.Ed., 2007, 46: 5554.4 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 7666.5 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 6066.6 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 10948.7 Angew.Chem.Int.Ed.2008, 47: 4581.8 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 4729.9 Angew.Chem.Int.Ed., 2007 46: 7068.10 J.Org.Chem., 2008, 73: 2947.11 J.Org.Chem., 2007, 72, 9364.12 Org.Lett., 2007, 9, 3053.13 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 4729.14 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 7718.15 Org.Lett., 2007, 9, 5437.16 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 6647.17 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 12616.18 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 932.19 J.Am.Chem.Soc.2007 129: 5336.20 J.Org.Chem., 2007, 72: 288.21 Org.Lett.,2007,9, 1343.22 J.Am.Chem.Soc.,2007, 129:5814.23 Chembiochem.2008 9: 1286.24 田偉生等，中國專利CN1221563C 16-脫氫孕烯醇酮及其同類物的潔凈生產(chǎn)技術(shù)。

第五篇：有機(jī)鐵在豬飼料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

有機(jī)鐵在豬飼料中的應(yīng)用研究進(jìn)展

應(yīng)用，比無機(jī)鐵有較高的生物利用效價(jià)，對豬生產(chǎn)性能可提高采食量、生長速度、飼料效率和健康水平等。近年來，有機(jī)鐵的研究應(yīng)用受到重視。生化特性

有機(jī)鐵可分為金屬絡(luò)合鐵（配體化合鐵）和螯合鐵兩類。絡(luò)合劑有蛋白質(zhì)、氨基酸、糖、有機(jī)酸等天然有機(jī)物。金屬絡(luò)合鐵是由一個(gè)中心離子（或原子）如Fe

2+

和配位體以共價(jià)鍵相結(jié)合所形成的復(fù)雜離子或分子。配位體是指那些含有可提供孤對電子原子的分子，有機(jī)分子中的N、O、S都可提供孤對電子，這些供體可與金屬離子發(fā)生配位作用，從而形成復(fù)合物。螯合鐵是一種特殊的絡(luò)合鐵，它是指一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)與一個(gè)金屬離子進(jìn)行配位反應(yīng)而生成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合鐵。螯合鐵也稱作內(nèi)絡(luò)合鐵，由于它的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通常比絡(luò)合鐵穩(wěn)定。

美國官方飼料監(jiān)測局（MFCO，1996）確定了有機(jī)鐵的定義：對氨基酸和蛋白質(zhì)金屬螯合鐵，是指可溶性鹽的金屬離子同氨基酸按照1：（1～3）（最佳為1：2）的比例反應(yīng)，生成配位的共價(jià)鍵所得產(chǎn)物。水解氨基酸的平均分子量為150左右，生成的螯合鐵的分子量不得超過800。這種結(jié)構(gòu)使分子內(nèi)電荷趨于中性，它的穩(wěn)定常數(shù)適中，從而使金屬在消化道中易于釋放出來，比相應(yīng)的無機(jī)離子更為優(yōu)越。效價(jià)作用 2.1生物利用效價(jià)高

許多研究證明，有機(jī)鐵比無機(jī)鐵有更高的生物利用率，且對動物的生長、生殖、健康及飼料轉(zhuǎn)化率等有明顯的促進(jìn)作用。

在妊娠母豬的日糧中添加200 mg/kg的氨基酸螯合鐵，有相當(dāng)?shù)蔫F通過胎盤進(jìn)入胎兒體中，可降低胎兒的死亡率，提高仔豬的出生重和斷奶重，說明螯合鐵可通過胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)入到發(fā)育中的胚胎（無機(jī)鐵無法通過）。有機(jī)鐵的效價(jià)相對于FeSO4的效價(jià)范圍為125%～185%。

Kuznet-sor等（1987）報(bào)道，蛋氨酸鐵對7～28日齡的哺乳仔豬和4～5月齡的育肥豬的相對生物學(xué)效價(jià)分別為120%和115%（設(shè)硫酸亞鐵為100%）；Spears（1992）也研究了蛋氨酸鐵對哺乳仔豬的相對生物學(xué)效價(jià)為183%，Kuznetsor（1987）以紅細(xì)胞計(jì)數(shù)和過氧化氫酶為指標(biāo)，研究了氨基酸螯合鐵對26日齡仔豬的相對生物學(xué)效價(jià)，結(jié)果分別為103%和114%。從大量的研究結(jié)果以及生產(chǎn)實(shí)踐來看，氨基酸螯合鐵的生物學(xué)效價(jià)明顯高于硫酸亞鐵、氯化亞鐵等無機(jī)鐵源添加劑。

2.2化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

植物性飼料中所含的植酸、草酸、磷酸根離子，容易與鐵元素結(jié)合生成動物難以吸收的不溶性鹽而排出體外，從而影響鐵元素的吸收。有機(jī)鐵由于其特殊的結(jié)構(gòu)，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，分子內(nèi)電荷趨于中性，緩解了礦物質(zhì)之間的拮抗作用，在消化過程中減少了pH值、脂類、纖維、胃酸等物質(zhì)的影響，有利于動物機(jī)體對金屬離子的充分吸收和利用。

2.3免疫功能增強(qiáng)

有機(jī)鐵接近于酶的天然形態(tài)而有利于吸收，被吸收后可將螯合的鐵元素直接運(yùn)輸特定的靶組織和酶系統(tǒng)中，從中發(fā)揮作用和滿足機(jī)體需要。有機(jī)鐵具有增強(qiáng)抗病力，提高免疫應(yīng)答反應(yīng)，促進(jìn)動物細(xì)胞和體液免疫力的功效，發(fā)揮抗病、抗應(yīng)激作用，改進(jìn)動物皮毛狀況，減少早期胚胎死亡，對某些腸炎、皮炎、痢疾和盆血有治療作用；在接種、去勢、運(yùn)輸、氣溫過高和變更日糧等應(yīng)激條件下，有良好的效果。

2.4副作用小和適口性好

無機(jī)鐵因有特殊味道而影響動物的適口性，又因其性質(zhì)不穩(wěn)定，易與其他營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生拮抗作用，并在消化吸收過程中還會影響胃腸道的酸堿平衡，而對機(jī)體產(chǎn)生不良影響，應(yīng)用過量會造成動物的中毒。有機(jī)鐵如氨基酸螯合鐵，既提供動物機(jī)體所需要的氨基酸，又提供鐵元素，適口性好，毒副作用小，安全性好，吸收率高，易轉(zhuǎn)運(yùn)，可加強(qiáng)動物體內(nèi)酶的活性，提高蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率，從而促進(jìn)動物生長性能的發(fā)揮。

2.5吸收率好利于環(huán)保

有機(jī)鐵中金屬離子在配位體氨基酸或小肽的保護(hù)下，形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，既避免了礦物質(zhì)之間的相互拮抗作用，又消除了無機(jī)鐵易對維生素氧化的弊端。無機(jī)鐵被動物吸收及蓄積的量很低，吸收率僅為10%左右，大部分隨糞便排出體外，影響環(huán)境，破壞地力，引起農(nóng)作物富集，危害人畜健康。由于有機(jī)鐵生物學(xué)效價(jià)高，在日糧中添加一定量即可代替高劑量的無機(jī)鐵。

３ 吸收機(jī)理

Dreosti認(rèn)為影響礦物吸收的腸道的物理化學(xué)因素對其生物利用率的高低起主要作用。生物利用率高的微量元素吸收率也比較高。有機(jī)鐵是利用配位體的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)吸收，而不是金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。如氨基酸、蛋白螯合物分別利用氨基酸、肽的吸收通道。尤其是研究小肽的吸收機(jī)制后，人們把更多的目光投向蛋白質(zhì)螯合物。通過氨基酸和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，螯合物完整地透過腸粘膜層進(jìn)入血液，大大地提高了鐵元素的利用率。有機(jī)鐵受到配位體的保護(hù)，不易受到胃腸道內(nèi)的不利于金屬吸收的物理化學(xué)因素的影響。胃腸道PH值對金屬復(fù)合物的穩(wěn)定性和溶解性的影響較大，試驗(yàn)認(rèn)為氨基酸或肽的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)適中，既有利于與鐵元素結(jié)合成螯合鐵被運(yùn)輸，需要時(shí)又能有效地從螯合物（載體）中釋放出來。有機(jī)鐵分子內(nèi)電荷趨于中性，在體內(nèi)pH值環(huán)境下溶解度好，吸收率高，易于被小腸粘膜吸收進(jìn)入血液，供給周身細(xì)胞需要。生產(chǎn)應(yīng)用 4.1哺乳仔豬

國內(nèi)外研究表明，有機(jī)微量元素鐵可通過母豬胎盤和母乳傳遞給仔豬，從而促進(jìn)仔豬生長發(fā)育，預(yù)防缺鐵性貧血，降低乳豬死亡率。

Close(2001)研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠母豬或哺乳母豬日糧里添加有機(jī)鐵，仔豬斷奶重增加，血液中Hb 升高，證明有機(jī)鐵通過胎盤容易進(jìn)入胚胎。據(jù)英國Darneley（1993）研究報(bào)道，母豬在1-8胎次產(chǎn)前28d開始采食有機(jī)鐵（56.7g/頭·d）平均每胎育成離乳仔豬頭數(shù)提高7.1%，仔豬死亡率降低26.8%。Yamamoto（1982）研究亦表明，有機(jī)鐵可穿過母豬胎盤為胎兒所用，提高仔豬的鐵儲備，改善仔豬生長性能，仔豬初生重?cái)嗄讨鼐@著增加。

4.2斷奶仔豬 有機(jī)鐵應(yīng)用于斷奶仔豬有顯著效果，徐建雄（1993）在35~80日齡斷奶仔豬日糧中添加蛋氨酸鐵60mg/kg，使生長豬的日增重、飼料效率分別提高9.99%~12.98%、6.60%~10.61%。據(jù)四川省畜科院動物營養(yǎng)研究所研制.省畜科公司生產(chǎn)的中華富鐵康，取代1/3的FeSO4試驗(yàn)，結(jié)果日增重提高3.34-5.47%，料肉比降低4.23-4.26%，皮膚健康紅潤被毛光滑亮澤，增重成本降低經(jīng)濟(jì)上可行。

4.3生長育肥豬

添加有機(jī)鐵使生長育肥豬提高了日增重和飼料利用率。據(jù)黃國清試驗(yàn)看出，添加蛋氨酸鐵日增重提高9.56%，飼料報(bào)酬提高7.63%。鞠繼光等（2000）在生長育肥豬日糧中添加羥基蛋氨酸鐵40mg/kg代替等量相應(yīng)的無機(jī)鐵，可提高40-75kg生長豬的日增重8.3%，降低料肉比13.7%。問題與對策

有機(jī)鐵作為新一代高效的安全營養(yǎng)添加劑，有其自身的功能作用，是有良好的市場應(yīng)用領(lǐng)域。但從實(shí)際使用情況看還存在一些問題，有待今后進(jìn)一步研究開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用上解決。

5.1生產(chǎn)成本較高 現(xiàn)市場上的有機(jī)鐵產(chǎn)品售價(jià)是無機(jī)鐵的10倍以上，難以在實(shí)際生產(chǎn)中大量應(yīng)用；國內(nèi)生產(chǎn)廠家如氨基酸螯合鐵還沒有研制出降低生產(chǎn)成本的新工藝新方法，生產(chǎn)出市場能接受經(jīng)濟(jì)可行的有機(jī)鐵產(chǎn)品，應(yīng)改進(jìn)產(chǎn)品配方，工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的生產(chǎn)工藝路線和簡化生產(chǎn)程序，降低生產(chǎn)成本。

5.2提高產(chǎn)品質(zhì)量

有機(jī)鐵產(chǎn)品（除富馬酸亞鐵外）的質(zhì)檢方法還沒有得到很好解決。當(dāng)前有機(jī)鐵產(chǎn)品的定性定量分析尚待研究解決，通常采用的分光光度法、電位法等不適應(yīng)其產(chǎn)品的定性定量分析，難以確定其有機(jī)的螯合度或絡(luò)合度的質(zhì)量，很難規(guī)范有機(jī)鐵的生產(chǎn)、銷售和應(yīng)用。為了利用廉價(jià)的螯合劑生產(chǎn)有機(jī)鐵，優(yōu)化合成方法和新生產(chǎn)工藝路線，建立定性、定量的檢測新技術(shù)，是今后研究工作的重點(diǎn)。

5.3研究作用模式

有機(jī)鐵在動物體內(nèi)的吸收機(jī)制和代謝原理及對機(jī)體造血機(jī)能有待進(jìn)一步研究。近年來雖然越來越多的人接受金屬氨基酸螯合鐵和蛋白鹽利用肽與氨基酸的吸收機(jī)制，而并非小腸中普通金屬的吸收機(jī)制，但作用模式還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

5.4探討利用條件 繼續(xù)研究適合動物機(jī)體的最佳螯合物（絡(luò)合物）結(jié)構(gòu)形式，最佳添加時(shí)間和劑量。不同的螯合劑組成的有機(jī)鐵、不同的動物、不同日糧營養(yǎng)水平、不同生理?xiàng)l件，都影響有機(jī)鐵需要量，因此明確有機(jī)鐵的利用條件很有必要。

5.5強(qiáng)化示范推廣

加大對有機(jī)鐵的示范宣傳推廣，終于有一天，它將成為常規(guī)的礦物質(zhì)元素添加到動物飼料中，一旦在生產(chǎn)上大面積推廣普及使用，將會給飼料工業(yè)和畜牧業(yè)帶來顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。