锡：有望成为锂离子电池材料
来源： 科技日报 发布时间：2022-04-20
□ 宋 丹
锡，元素周期表第50号元素。
如果说金是人类发现最早的金属，那么锡和铜就是人类发现最早且开始应用于生产的金属。据考证，在我国周朝的时候，锡器的使用已十分普遍了，经常能在那个时期的古墓中发掘到一些锡壶、锡烛台之类的锡器。我国有非常丰富的锡矿，特别是云南省个旧市，是世界闻名的“锡都”。
锡是一种既怕冷也怕热的金属，因为金属锡有3种不同的形态，常温下性质很稳定，称为白锡，如果温度升高160℃以上就会变成一碰就碎的“脆锡”，当温度低于零下13.2℃以下时会由银白色金属逐渐变成煤灰状粉末——灰锡。有趣的是灰锡具有“传染性”，白锡只要一碰上灰锡，哪怕是一点点马上会向灰锡转变，直到整个白锡都变成灰锡为止。人们把这种现象称为“锡疫”，把有灰锡的白锡再熔化一次，就可以让它复原。可见只有在-13℃—160℃之间时，锡才是最稳定的，过高过低都会让锡变脆或变成灰。历史上发生过很多因为温度导致金属锡变化的事故。1812年，拿破仑对俄战争，士兵衣服上纽扣材质是用锡做的，由于当时气温低于-13.2℃，致使漂亮的白锡纽扣都变成了灰锡的粉末，没有了扣子，衣服无法御寒，更谈不上打仗了。
锡由于熔点较低，成为了焊接金属的首选。19世纪晚期，锡开始大规模制作锡罐，用于储存盛放从食品到石油再到鞋油的各种产品，现在已逐步被价格更为低廉的铝罐所代替。
锡单质对人体没有什么危害，但还是有些研究表明，有机锡有一定毒性。据报道，三丁基氯化锡曾被用作船只的防污涂料和pvc添加剂，但是现在已经证明能对多种内分泌有干扰作用，包括触发细胞凋亡、中断新陈代谢，能影响实验动物脂肪储存，有可能导致体重上升。但锡也是人体所需微量元素之一，其主要生理功能是在人体胸腺中产生抗肿瘤的锡化合物，从而抑制癌细胞生成，而且在某些肿瘤患者的肿瘤组织中，专家们检测到锡含量也低于其他正常组织。人体缺乏锡的症状很少，通过食品即可补充，过多过少都不利于健康。
金属锡主要用于制造合金。早年的锡器，纯锡含量在97%以上，平和柔滑，高贵典雅，历久常新，是欧洲古典文化的一种象征。古代的锡还有净化水质作用，用锡茶壶泡茶特别清香，用锡杯喝酒清冽爽口，锡瓶插花不易枯萎，这都得益于锡耐腐蚀的特性。
有机锡也可以用作催化剂，例如激发自由基加成反应形成聚合物，同时还用作交叉耦合反应中钯催化剂的助催化剂。但人们担心有机锡对人体健康的潜在影响，正努力开发一种温和、不含锡、利用黄嘌呤和有机过氧化物产生自由基前体的方法，这样锡在催化剂方面的应用就逐渐减少。
由于其独特的导电性、电子结构和易于形成合金的特点，锡在太阳能和下一代电子设备中扮演了一个新的角色——镍锡锶和锡氧化物，因为它们具有更广的吸光范围和更好的导电性。以锡为基础的纳米粒子也激发了人们对锡的兴趣，这种材料有望成为锂离子电池的下一代阳极材料。
（作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员）
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