1-112號(hào)元素電子排布式研究報(bào)告

——一、我國截至112號(hào)元素電子排布式目前，發(fā)現(xiàn)的原子量最大的元素是錒系元素，共118種，其中最后一位元素即第118號(hào)元素，其電子排布式為，即，具有74個(gè)質(zhì)子和102個(gè)中子，其質(zhì)量為钚（Pm），原子序數(shù)為95。自然界存在的化學(xué)元素由輕到重排列，構(gòu)成元素周期表。自然界中已知存在元素共118種。天然放射性元素是指自然界中以天然形式存在的放射性同位素。它們?cè)诘厍騼?nèi)部廣泛分布并不斷發(fā)出放射線，是人類利用的重要放射性源。但絕大多數(shù)天然放射性元素的半衰期都較長，不可能對(duì)人類造成危害。只有極少數(shù)幾種天然放射性元素具有較強(qiáng)的放射性，被稱為“兇猛元素”。比如鐳、釙、鈾、氡等，它們的半衰期相對(duì)較短，即使是微量的輻射也能對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。過去幾十年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)天然放射性元素的研究日益深入。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了越來越多新性質(zhì)的元素。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)的人工合成的元素共有138種，其中只有六種人工合成的元素未發(fā)現(xiàn)有同位素，其余的均已發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的同位素?，F(xiàn)在已知最重的人工合成元素是锿（Cm），其原子序數(shù)為96，于1952年美國科學(xué)家華萊士和湯因比兩人分別用回旋加速器通過質(zhì)子轟擊氮?dú)舛铣沙晒?。二、我國稀有元素綜合利用進(jìn)展我國是一個(gè)稀有金屬礦產(chǎn)資源比較豐富的國家，多數(shù)稀有金屬儲(chǔ)量位居世界前列。我國的稀土等稀有金屬在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。稀有金屬已成為支撐未來新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源。（一）在先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用1．作為功能性材料應(yīng)用于永磁材料。根據(jù)相關(guān)資料顯示，全球釹鐵硼永磁材料的市場(chǎng)份額超過90％，我國占比接近30％。目前，我國是全球最大的釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)國。預(yù)計(jì)2025年全球釹鐵硼的需求量將達(dá)到221000噸，年均增長率為4．2％。伴隨新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，釹鐵硼作為電動(dòng)汽車和風(fēng)電等行業(yè)的核心基礎(chǔ)材料需求將進(jìn)一步提升。2．作為高性能合金應(yīng)用于航空航天等關(guān)鍵零部件制造。高性能合金是具有優(yōu)異性能的金屬基體合金，能夠在高溫、高壓、高劇烈度和有毒有害環(huán)境下長期工作。航空航天、海洋工程、石油化工等高端裝備對(duì)高性能合金的需求旺盛。近年來，我國在高性能合金研發(fā)方面取得顯著成果，部分產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。在航天領(lǐng)域，神舟飛船和天宮空間站等核心艙段所采用的高性能合金葉片已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。3．作為拋光材料應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)。拋光液是半導(dǎo)體生產(chǎn)線上重要的基礎(chǔ)原材料之一，能夠?qū)雽?dǎo)體晶圓表面粗糙度降低至納米級(jí)水平，從而提升集成電路的集成度和性能。目前拋光液主要依賴進(jìn)口，而且價(jià)格昂貴。由于國內(nèi)拋光液在穩(wěn)定性、精度等方面的技術(shù)短板，導(dǎo)致產(chǎn)品無法滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化需求。但是近年來，國內(nèi)拋光液技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重大突破，產(chǎn)品性能逐漸達(dá)到國際先進(jìn)水平，有望替代進(jìn)口產(chǎn)品并逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。（二）在新能源領(lǐng)域應(yīng)用1．基于稀土的儲(chǔ)氫材料應(yīng)用于新能源車。氫燃料電池是一種高能效、無污染的新型發(fā)電技術(shù)。稀土的儲(chǔ)氫材料可以有效降低氫氣儲(chǔ)存的壓力和體積，提高儲(chǔ)氫效率。目前市面上主流的儲(chǔ)氫材料主要是稀土化的鈣鈦礦復(fù)合材料。預(yù)計(jì)2025年全球氫能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約1200億美元，2030年將超過5000億美元。隨著新能源車市場(chǎng)的快速擴(kuò)張以及加氫站建設(shè)提速，稀土儲(chǔ)氫材料將在促進(jìn)氫能源汽車發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。2．基于稀土的發(fā)光材料應(yīng)用于照明行業(yè)。稀土發(fā)光材料具有亮度高、顏色豐富、功耗低等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于指示燈、路燈、顯示屏等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球稀土熒光粉市場(chǎng)規(guī)模超過12億美元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到16億美元。3．基于稀土的鋰電池應(yīng)用于電動(dòng)工具等領(lǐng)域。稀土對(duì)鋰電池的能量密度和溫度適應(yīng)性等方面具有重要作用。目前市面上主流的鋰電池主要是鑭鈰氧化物鋰電池和鈷酸鋰電池。隨著電動(dòng)工具行業(yè)的快速發(fā)展以及無人機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用推動(dòng)，稀土鋰電池的市場(chǎng)前景廣闊。（三）在電子信息領(lǐng)域應(yīng)用1．基于稀土的催化劑應(yīng)用于鋰離子電池。稀土化合物對(duì)鋰離子電池具有很強(qiáng)的催化活性，可以有效提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球稀土催化劑市場(chǎng)規(guī)模超過20億美元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到30億美元。2．基于稀土的磁性材料應(yīng)用于傳感器等領(lǐng)域。稀土磁性材料具有高剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、高能量密度等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于電子羅盤、地磁傳感器、振動(dòng)傳感器等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球稀土磁性材料市場(chǎng)規(guī)模超過50億美元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到70億美元。3．基于稀土的光電材料應(yīng)用于顯示器等領(lǐng)域。稀土發(fā)光材料在液晶顯示屏（LCD）和有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國LCD面板產(chǎn)量達(dá)到了2億片，占全球總產(chǎn)量的38％，為全球最大的LCD生產(chǎn)基地；全球OLED面板產(chǎn)量達(dá)到了3千萬片，同比增長了75％，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到9千萬片。隨著LED照明市場(chǎng)需求的增加以及OLED屏幕在手機(jī)、平板電腦等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，稀土光電材料市場(chǎng)需求將持續(xù)增長。（四）在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用1．基于稀土的藥物應(yīng)用于抗癌治療方案中。稀土具有獨(dú)特的磁性和光敏性等特性，已被成功應(yīng)用于腫瘤治療。研究表明，將稀土與某些藥物配合使用可以有效地抑制腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。目前已有多種稀土順磁性藥物用于治療腦瘤、乳腺癌和肺癌等惡性腫瘤。2．基于稀土的醫(yī)學(xué)成像設(shè)備應(yīng)用于精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域。稀土超導(dǎo)核磁共振成像（MRI）儀具有超高的空間分辨率和時(shí)間分辨率，可以精確地觀察人體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組織情況，為臨床醫(yī)生提供更加準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。此外，稀土還可以用于制造高性能的生命科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展。3．基于稀土的生物傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。稀土化學(xué)反應(yīng)靈敏且響應(yīng)迅速，能夠用于檢測(cè)環(huán)境中的有害物質(zhì)。目前稀土生物傳感器已被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)、氣體分析和食品溯源等領(lǐng)域，有望在未來成為環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要工具。（五）在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用1．基于稀土的功能性肥料應(yīng)用于高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。稀土可以改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力、促進(jìn)植物生長，進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。目前國內(nèi)外已有多家公司開發(fā)出了基于稀土的功能性肥料產(chǎn)品并投入市場(chǎng)應(yīng)用。2．基于稀土的農(nóng)藥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)病蟲害防治中。稀土對(duì)許多病蟲害具有較好的殺滅效果并且對(duì)環(huán)境較為安全。通過將稀土與其他成分結(jié)合制成農(nóng)藥制劑，不僅可以提高藥效還能降低毒性和副作用，已成為當(dāng)前農(nóng)藥研究的重要方向之一。3．基于稀土的植物生長促進(jìn)劑應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植中。稀土可以調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育和代謝過程，促進(jìn)根系生長和養(yǎng)分吸收，進(jìn)而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前國內(nèi)外有許多企業(yè)已經(jīng)開始使用含有稀土元素的植物生長促進(jìn)劑來提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。（六）在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用1．基于稀土的凈化劑應(yīng)用于廢水處理過程中。稀土元素可以與水中的重金屬形成穩(wěn)定的絡(luò)合物并與之分離出來，從而起到凈化水質(zhì)的作用。一些研究報(bào)道表明，稀土凈化劑對(duì)廢水中的鉛、汞、鎘等重金屬具有較好的去除效果且具有操作簡便、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。2．基于稀土的功能性材料應(yīng)用于廢氣處理過程中。稀土元素可以將有害氣體轉(zhuǎn)化為無害或者低毒氣體，從而起到凈化空氣的作用。一些稀土催化材料已成功應(yīng)用于汽車尾氣處理裝置中，取得了良好的去除效果。3．基于稀土的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)用于大氣和水污染監(jiān)測(cè)中。稀土元素可以用于制造高精度的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器，如光譜儀、激光雷達(dá)和氣體分析儀等設(shè)備，有助于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣及水中污染物含量的變化情況并確保生態(tài)環(huán)境的安全穩(wěn)定。三、我國稀有元素保護(hù)政策和規(guī)劃建議我國政府高度重視稀有元素的開發(fā)利用及其生態(tài)安全問題。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確提出：“做強(qiáng)做優(yōu)做大我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”“加快培育壯大新材料、新能源、智能制造、電子信息等產(chǎn)業(yè)”，這為稀有元素的開發(fā)利用提供了難得的發(fā)展機(jī)遇同時(shí)也提出了新的要求挑戰(zhàn)。為此需要制定和完善相關(guān)法律法規(guī)體系以規(guī)范稀有元素的市場(chǎng)秩序；構(gòu)建稀有元素產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)機(jī)制以保障產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展；加大科技創(chuàng)新力度以推動(dòng)稀有元素產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)；完善人才培養(yǎng)體系以滿足稀有元素產(chǎn)業(yè)人才需求；加強(qiáng)國際合作交流以提升我國稀有元素產(chǎn)業(yè)的國際影響力和競爭力；積極宣傳稀有元素產(chǎn)業(yè)的重要性以增強(qiáng)社會(huì)公眾的認(rèn)識(shí)和支持度；最后對(duì)稀有元素產(chǎn)業(yè)實(shí)施宏觀調(diào)控以保障產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)健康發(fā)展；等等。（一）加強(qiáng)稀有元素戰(zhàn)略研究應(yīng)建立稀有元素專門的研究機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)開展稀有元素的形成原理、分布規(guī)律、成礦作用、資源潛力以及加工利用等方面的研究工作并不斷拓展新的研究方向和技術(shù)路線；加強(qiáng)跨學(xué)科領(lǐng)域的聯(lián)合攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研深度融合以促進(jìn)科技創(chuàng)新成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化；培養(yǎng)一批高素質(zhì)的專業(yè)科技人才以保證稀有元素科學(xué)研究工作的持續(xù)推進(jìn)和發(fā)展創(chuàng)新；積極舉辦學(xué)術(shù)交流會(huì)議和專業(yè)培訓(xùn)活動(dòng)以增強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)的整體素質(zhì)和能力建設(shè)；鼓勵(lì)和支持企業(yè)和社會(huì)力量參與稀有元素的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)以進(jìn)一步明確稀有元素的市場(chǎng)定位和發(fā)展路徑；及時(shí)跟蹤和發(fā)布國內(nèi)外稀有元素的研究進(jìn)展和技術(shù)應(yīng)用信息以提升行業(yè)整體競爭能力；等等。（二）健全稀有元素產(chǎn)業(yè)政策一要完善稀有金屬礦業(yè)權(quán)管理制度及其配套政策體系避免稀有金屬礦業(yè)權(quán)內(nèi)部流轉(zhuǎn)和市場(chǎng)化配置不暢的問題；二要積極推動(dòng)稀有金屬商業(yè)化開采進(jìn)程加大財(cái)政資金投入引導(dǎo)社會(huì)資本投入推動(dòng)礦山基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資源勘探開發(fā)工作；三要鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈條提高稀有金屬產(chǎn)品的附加值和市場(chǎng)競爭力；四要加強(qiáng)國際合作交流積極參與全球稀有金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用和管理維護(hù)我國在全球資源市場(chǎng)中的權(quán)益；五要建立健全稀有金屬市場(chǎng)體系完善交易制度規(guī)范市場(chǎng)秩序打擊非法交易和商業(yè)欺詐行為保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益；六要加強(qiáng)稀有金屬環(huán)境保護(hù)工作嚴(yán)格限制和規(guī)范稀有金屬冶煉加工企業(yè)的環(huán)境監(jiān)管和污染排放努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；七要大力推進(jìn)稀有金屬再生利用體系建設(shè)完善廢舊物品回收利用政策鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)加大技術(shù)研發(fā)投入實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用減少環(huán)境污染；八要加強(qiáng)稀有金屬安全生產(chǎn)管理嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律法規(guī)規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營行為防止事故發(fā)生減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；九要積極推動(dòng)稀有金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究完善政策支持體系為行業(yè)發(fā)展提供良好的政策環(huán)境和服務(wù)保障；十要做好稀有金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有序集聚發(fā)展優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整；等等。（三）加快稀有元素技術(shù)研發(fā)應(yīng)依托國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)研究中心以及各類科技園區(qū)等創(chuàng)新載體平臺(tái)建立稀有元素研究開發(fā)中心組織開展跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新活動(dòng)著力解決稀有元素的高層次理論創(chuàng)新和技術(shù)瓶頸問題；加強(qiáng)企業(yè)主導(dǎo)的產(chǎn)學(xué)研深度融合促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力不斷提高稀有元素的研發(fā)能力和水平；鼓勵(lì)高校、科研院所與企業(yè)共同建立產(chǎn)學(xué)研一體化創(chuàng)新基地培養(yǎng)一批高水平創(chuàng)新人才和技術(shù)技能型人才推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力；積極推動(dòng)國際科技交流合作引進(jìn)國外先進(jìn)的研究成果和技術(shù)手段不斷提升我國稀有元素領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力；加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度維護(hù)市場(chǎng)公平競爭秩序鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)提高核心競爭力；不斷加大對(duì)稀有元素科研團(tuán)隊(duì)的支持力度培養(yǎng)一批高素質(zhì)的專業(yè)人才和技術(shù)管理人員為稀有元素的研發(fā)與應(yīng)用工作提供強(qiáng)有力的人才保障；等等。（四）明確稀有元素產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向應(yīng)根據(jù)國家戰(zhàn)略需求和發(fā)展目標(biāo)合理確定稀有元素產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向重點(diǎn)扶持優(yōu)勢(shì)企業(yè)和重點(diǎn)項(xiàng)目積極培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展；根據(jù)市場(chǎng)需求變化和技術(shù)進(jìn)步趨勢(shì)不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提高產(chǎn)品附加值延長產(chǎn)業(yè)鏈條打造若干具有國際競爭力的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)集群；鼓勵(lì)企業(yè)采用新技術(shù)新工藝新設(shè)備新材料加快技術(shù)改造提升產(chǎn)品質(zhì)量檔次擴(kuò)大產(chǎn)品市場(chǎng)份額增強(qiáng)企業(yè)品牌意識(shí)；積極推動(dòng)信息化與工業(yè)化深度融合有效發(fā)揮信息化對(duì)稀有元素產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用；不斷創(chuàng)新商業(yè)模式和管理模式提高運(yùn)營效率和服務(wù)水平降低生產(chǎn)成本增強(qiáng)企業(yè)盈利能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力；加強(qiáng)人力資源隊(duì)伍建設(shè)完善職業(yè)培訓(xùn)體系提高員工素質(zhì)和技術(shù)水平緩解人才供需矛盾逐步打造一支規(guī)模宏大專業(yè)齊全技能熟練素質(zhì)優(yōu)良的人才隊(duì)伍；等等。（五）加強(qiáng)稀有元素市場(chǎng)監(jiān)管應(yīng)加強(qiáng)對(duì)稀有元素的市場(chǎng)監(jiān)管完善市場(chǎng)準(zhǔn)入制度鼓勵(lì)公平競爭打擊非法經(jīng)營活動(dòng)