纳米材料在化工产业中的应用
刍议纳米技术在化工生产中的应用
刍议纳米技术在化工生产中的应用随着科学技术的不断进步，纳米技术已经成为科技界研究的热门话题之一。
纳米技术是一种新材料技术，是专门用于制造和操纵物质特性的技术。
在化工生产中，纳米技术的应用正在逐渐展示出其巨大的潜力。
本文将从三个方面来探讨纳米技术在化工生产中的应用。
一、纳米技术在催化剂领域的应用催化剂是化工反应中不可或缺的重要角色，目前主要依赖于人工制造的催化剂，具备稳定性、效率等特点。
然而传统的催化剂对于反应的催化作用通常是均匀的，效率较低，催化剂的生产周期时间长且难以控制。
纳米催化剂的开发–远超传统催化剂，因为其小的尺寸，可增加表面积和反应活性。
这使得纳米催化剂对反应的催化效果更加精准和高效。
例如，利用纳米技术开发出的铂纳米颗粒催化剂在同样的质量下，相比传统的铂催化剂，效率可高出20倍以上。
二、纳米技术在涂层领域的应用涂层技术在化工生产中是非常普遍的一种技术，涂层具有保护产品表面、增强产品耐久性和美化产品外观的作用。
而纳米材料的制备和应用，可以使得涂层更加均匀、细致、并且具有较高的耐久性和多功能性。
例如采用纳米颗粒制备难熔合金的涂层，在高温环境下仍然能够保持稳定，同时防腐能力也得到了提升。
这些性质使得纳米技术在航空航天、汽车制造等领域广泛应用。
三、纳米技术在新材料研发中的应用随着现代化科技的突破，化工行业越来越需要新型的材料来满足不断增加的需求。
而纳米技术则为新材料的研发提供了技术支持和核心技术。
通过纳米技术的制备，可获得非常小的纳米结构体材料，例如碳纳米管、纳米结构钢板等。
这些材料具有轻、坚固、高温高压耐性能良好的特点，使得它们可以广泛应用于电子设备、航空航天等领域，对整个经济产业的提升也是至关重要的。
综上，纳米技术是化工行业的重要支柱，能够为传统产业带来更加精准、高效的技术，并能随时响应新材料的需求，以此来推动化工产业的发展。
当然，目前纳米技术面临许多的挑战，例如技术成本高、实验条件复杂等因素，需要科技界人士的不懈努力来发展和完善。
纳米材料的应用现状及发展趋势最终版
纳米材料的应用现状及发展趋势罗新中2007440375摘要作为一种新型的材料，纳米材料曾经引起了一场巨大的科技的革命，它的特殊性能、规模化制备和生产引起了人们对其不懈的探索。
纳米材料的研发制备是其应用的基础，而规模化产业化的应用才是研究的最终目的。
因此，如何使纳米材料由科学研究转化为大规模的产业化生产才是重中之重。
文章分别从纳米材料的制备、纳米材料的应用以及纳米材料未来的发展方向三个方面对其进行总结。
介绍了其研究现状及应用前景，分析了目前在纳米材料研究方面所存在的问题，并对以后的研究提出了自己的看法。
关键词纳米材料制备应用前景纳米材料是指物质的粒径至少有一维在1～100 nm 之间，具有特殊物理化学性质的材料。
如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
纳米材料独特的纳米晶粒及高浓度特征以及由此产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、光、电、声、磁等性能，在电子信息、生物工程、航空航天、国防科技及日常生活中有着广阔的应用前景。
因此，近年来关于纳米材料的研究及其制备技术引起了世界各国的普遍重视，对纳米材料的制备、结构、性能及其应用的研究也成为2O 世纪90年代材料科学研究的热点，继而在整个社会中形成了“纳米热”。
1 纳米材料的制备技术1.1 现阶段纳米材料的制备技术纳米材料的制备从制备手段来分一般可归纳为物理方法和化学方法。
1.1.1 物力制备方法物理制备纳米材料的方法有：粉碎法、高能球磨法、惰性气体发、溅射法等。
粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。
高能球磨法是利用球磨机的转动或震动对原料进行强烈的撞击，研磨和搅拌，将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。
高能球磨法可以将相图上几乎不相互融的几种元素制成纳米固溶体，为发展新材料开辟了新途径。
惰性气体凝聚蒸发法是在以充满惰性气体的超高真空室中将蒸发源加热蒸发，产生原子雾，原子雾再与惰性气体碰撞失去能量，骤冷后形成纳米颗粒。
纳米材料在化工行业中的应用分析
纳米材料在化工行业中的应用分析1. 引言纳米技术是指在尺寸小于 100 纳米的范围内开展相关活动的一个学科领域。
纳米粒子具有极高的比表面积和特殊的物理、化学性质，因此在化学工业中具有广泛的应用前景。
本文主要探讨纳米材料在化工行业中的应用分析。
2. 纳米材料的概念与分类纳米材料是指至少有一维度小于 100 纳米的材料。
根据不同的制备方法和化学性质，纳米材料可分为无机纳米材料、有机纳米材料和生物纳米材料。
无机纳米材料的主要代表有金属、氧化物、炭黑等；有机纳米材料的主要代表有聚合物、碳纳米管等；生物纳米材料的主要代表有蛋白质、核酸等。
3. 纳米材料在化工行业中的应用3.1 煤化工纳米材料在煤化工领域中的应用主要表现在以下两个方面：•煤基纳米材料的制备：以煤为原料制备出纳米材料，可用于制备纳米金属催化剂、吸附材料等。
•纳米材料在煤的加工中的应用：将纳米材料加入到煤的加工中，可有效提高煤炭的转化率，减少污染物的排放。
3.2 催化剂纳米材料在制备催化剂方面具有得天独厚的优势。
由于纳米材料具有极高的比表面积和特殊的物理、化学性质，可使催化剂的活性大大提高。
常见的纳米材料催化剂包括纳米金属、纳米氧化物和纳米碳材料等。
3.3 其他应用纳米材料还可以被应用在化学反应中的催化剂、分离、吸附、催化燃烧、传感器、涂料和润滑油等领域。
值得一提的是，在涂料领域中，纳米材料的应用可实现防腐、增加涂层硬度等效果。
4. 纳米材料在化工行业中的挑战纳米材料在化工行业中面临很多挑战，主要有以下几点：1.如何精确地控制纳米材料的大小、形状、表面性质和分散性等方面的特征；2.纳米材料的聚集作用，有可能使纳米材料的比表面积急剧减小，从而影响其性能；3.纳米材料的毒性和环境安全问题。
5. 结论纳米材料在化工行业中的应用前景广阔，但也面临着不少挑战。
未来需要通过创新技术和安全环保的制备方法，进一步拓展其应用领域，实现从量产到高质量、高效率和大规模生产的转变。
如何利用纳米技术改善化工生产过程中的效率与质量
如何利用纳米技术改善化工生产过程中的效率与质量纳米技术，作为一种以控制、制造和应用物质在纳米尺度下的特殊性质为核心的交叉学科，正逐渐改变着我们对化工生产过程的理解和应用。
化工生产过程中的效率和质量一直是生产环节的关键目标。
利用纳米技术，可以在化工生产过程中实现更高效、更精确的控制，并提高产品质量。
下文将从材料设计、催化剂改进和传质与传热优化三个方面，探讨如何利用纳米技术改善化工生产过程中的效率与质量。
材料设计是化工生产的基础。
纳米技术可以通过调控材料的结构和性质，实现更高效的储能、传能和转化过程，从而提高化工生产的效率和质量。
例如，纳米材料的特殊表面活性和较大的比表面积使得其具有独特的催化性能，可以用于高效催化反应，降低反应温度和能耗。
利用纳米技术制备的材料还可以实现药物的缓释、离子的选择性吸附和传感器的高灵敏度等功能，进一步提高化工生产的效率和质量。
催化剂改进是提高化工生产过程效率和质量的关键环节之一。
纳米技术可以通过合适的支撑材料和催化剂的纳米化处理，增大催化剂的比表面积和活性位点数，提高催化反应速率和选择性，降低催化剂的用量和能耗。
纳米催化剂的粒度分布更加均匀，能够降低反应过程的副反应和催化剂的失活速率，从而提高化工产品的质量和纯度。
传质与传热是影响化工生产效率和质量的重要因素。
纳米技术可以通过调控材料的孔隙结构和粒径分布，增强传质和传热过程的效率，提高反应速率和产品质量。
例如，在膜材料中引入纳米孔隙，可以提高分离效率和选择性，实现精确控制和高效分离。
利用纳米流体的特殊性质，可以实现更高效的传热过程，降低能耗和生产成本。
总结而言，利用纳米技术改善化工生产过程中的效率和质量是一个多方面的工程。
通过合理的材料设计、催化剂改进和传质与传热优化，可以实现化工生产过程的精确控制和高效转化，提高产品的质量和纯度。
然而，纳米技术在化工生产中仍面临一些挑战，如纳米材料的稳定性、可持续性和风险管理等。
因此，未来的研究和应用需要进一步深入研究，以确保纳米技术的可持续发展和安全应用。
化工行业新材料在化工生产中的应用
化工行业新材料在化工生产中的应用随着科技的不断进步和化工行业的发展，新材料在化工生产中的应用越来越广泛。
新材料的引入不仅提高了化工产品的性能和质量，还改善了生产过程的效率和环保性。
本文将着重探讨几种新材料在化工行业中的应用及其带来的好处。
1. 高分子材料高分子材料是指由高分子化合物组成的材料，如塑料、橡胶等。
它们具有优异的物理性能，可在化工行业中广泛应用于管道、容器、密封件等领域。
相比传统材料，高分子材料更具耐腐蚀、耐磨损和抗拉强度等特点，能够有效延长设备的使用寿命，降低维护成本。
2. 纳米材料纳米材料是指具有纳米尺度的物质，如纳米颗粒、纳米纤维等。
由于其特殊的表面效应和量子尺寸效应，纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质。
在化工生产中，纳米材料可用于催化剂、吸附材料、涂料等方面。
以纳米催化剂为例，它能够提高反应速率和选择性，降低反应温度和能耗，从而提高生产效率和降低污染物排放。
3. 多孔材料多孔材料拥有较大的孔隙结构，如多孔陶瓷、多孔金属等。
这些材料具有高度可调的比表面积和较大的内部通道，有利于催化剂的固定和离子的传输。
在化工行业中，多孔材料可用于催化剂载体、分离膜等方面。
借助其大量的孔隙结构，多孔材料能够提高催化反应和分离过程的效率，并减少能源消耗和废物产生。
4. 光电材料光电材料是指具有光电性能的材料，如光催化材料、光电导材料等。
在化工生产中，光电材料可以利用光能来驱动化学反应和分离过程，实现环境友好型的化工生产。
光催化材料可用于废水处理、有机废气净化等方面，通过光生态反应的方式，高效降解有机污染物，并释放无害物质。
5. 膜分离材料膜分离材料是指具有特殊结构和功能的膜材料，如反渗透膜、超滤膜等。
膜分离技术是一种高效、节能的分离技术，在化工行业中得到了广泛应用。
膜分离材料可用于液体分离、气体分离、溶剂回收等方面，具有高效、经济、节能和环保的优势。
综上所述，化工行业新材料的应用为化工生产带来了诸多好处。
纳米材料在化工领域中的应用
纳米材料在化工领域中的应用一、介绍纳米材料是指在尺寸范围在1到100纳米之间的材料。
由于纳米材料具有独特的物理、化学和生物性能，因此在化工领域中有广泛的应用。
本文将重点探讨纳米材料在化工领域中的应用领域和相关技术发展。
二、纳米催化剂纳米催化剂是一种应用广泛的纳米材料，在化工领域中有着重要的应用。
纳米尺寸的催化剂相较于传统催化剂具有更高的比表面积和更优异的催化活性。
纳米催化剂可以用于环境保护、能源转化、有机合成等多个方面。
以下是纳米催化剂的一些具体应用：1. VOCs去除挥发性有机化合物（VOCs）是造成空气污染和健康问题的主要原因之一。
纳米催化剂在VOCs去除方面具有出色的性能。
例如，纳米氧化锆催化剂可以高效降解有机废气中的甲醛和苯乙烯。
2. 废水处理纳米催化剂在废水处理中的应用越来越受重视。
纳米催化剂可以降解废水中的有机污染物，如染料、农药等，并将其转化为无害的物质。
纳米金属氧化物催化剂在废水处理中有着广泛的应用。
3. 有机合成纳米催化剂在有机合成反应中起到催化作用，可以提高反应速率和选择性。
例如，纳米金催化剂可以催化炔烃的氢化反应，实现高效合成烯烃。
三、纳米涂料纳米涂料是一种应用广泛的纳米材料，具有优异的性能和多种应用领域。
以下是纳米涂料的主要应用：1. 防腐蚀涂料纳米涂料在防腐蚀领域中的应用越来越广泛。
纳米涂料中的纳米颗粒可以填补涂料中的微观孔隙，形成致密的涂层，阻止氧气、水和化学物质的渗透，从而有效防止金属腐蚀。
2. 自清洁涂料纳米涂料中的纳米颗粒具有超疏水和超疏油的表面性质，可以使涂层具有自清洁功能。
纳米涂料可以在外界环境的作用下自动清理表面污染物，保持涂层的光洁度和透明度。
3. 防紫外线涂料纳米涂料中的纳米颗粒可以吸收或散射入射的紫外线，从而起到保护基材的作用。
纳米涂料可以用于汽车漆面和建筑物外墙等领域，有效延长使用寿命。
四、纳米材料在电池领域中的应用纳米材料在电池领域中具有重要的应用，可以改善电池的性能和循环稳定性。
纳米材料在化工领域的应用
纳米材料在化工领域的应用随着科技的不断发展，纳米材料在化工领域的应用逐渐得到了广泛的关注。
纳米材料具有独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的导电性和催化活性等，这些性质使得纳米材料在化工领域中具有广泛的应用前景。
本文将介绍纳米材料在化工领域中的应用，包括催化剂、吸附剂、光电材料和药物载体等。
一、催化剂纳米材料在催化剂领域的应用已经得到了广泛的研究。
由于纳米材料具有高比表面积和良好的催化活性，它们可以作为催化剂的有效载体。
例如，纳米级贵金属催化剂可以用于石油化工领域的催化裂解和加氢反应中。
此外，纳米材料还可以作为催化剂的载体，以提高催化剂的活性和稳定性。
例如，纳米碳管可以作为金属催化剂的载体，以提高催化剂的活性和稳定性。
二、吸附剂纳米材料由于其高比表面积和良好的吸附性能，可以作为吸附剂用于化工领域。
例如，纳米活性炭可以用于水处理和空气净化领域。
纳米活性炭具有高比表面积和良好的吸附性能，可以有效地吸附水中的有机物和空气中的有害气体。
此外，纳米材料还可以作为吸附剂用于石油化工领域，如纳米分子筛可以用于分离和纯化石油中的烃类组分。
三、光电材料纳米材料在光电领域的应用也得到了广泛的研究。
由于纳米材料具有高光电导性和良好的光学性能，它们可以作为光电材料的有效载体。
例如，纳米硅可以用于太阳能电池领域，它可以有效地吸收太阳光并转化为电能。
此外，纳米材料还可以作为LED灯具的发光层，以提高灯具的亮度和稳定性。
四、药物载体纳米材料在药物载体领域的应用也得到了广泛的研究。
由于纳米材料具有高比表面积和良好的药物承载能力，它们可以作为药物的有效载体。
例如，纳米脂质体可以作为药物载体用于抗肿瘤药物的治疗中。
此外，纳米材料还可以作为基因治疗的药物载体，以实现基因的有效传递和表达。
五、环保领域纳米材料在环保领域也有着广泛的应用前景。
例如纳米二氧化钛等具有光催化性能的材料可以在常温下将空气中的有害物质分解为无害物质，因此可以用于空气净化器的制造上；纳米活性炭等具有高吸附性能的材料可以用于处理污水中的重金属离子等有害物质；纳米纤维等高比表面积的材料可以用于制造高效能电池等能源产品；另外一些特殊的纳米材料还可以用于制造环保型的纺织品等等。
化工产业中的新技术和新方法
化工产业中的新技术和新方法近年来，随着科技日新月异的发展，化工产业中出现了越来越多的新技术和新方法。
这些新技术和新方法，不仅扩展了化工产业的应用范围，提高了效率，还有助于环保和可持续发展。
本文将对化工产业中的新技术和新方法进行探讨。
一、生物技术在化工产业中的应用生物技术是指利用生物体和细胞进行制药、医学、环保、农业及食品等方面的生物工程技术。
在化工产业中，生物技术得到了广泛应用。
例如，生物反应器在化工产业中得到了广泛应用。
它是一种通过控制微生物生长条件从而生产有用化学品的设备。
生物反应器通常由反应器本体、控制系统、发酵基质和生物菌落等部分组成。
通过对反应器中的微生物生长条件进行控制，可以在生产过程中达到最好的生长条件，从而减少废弃物和提高产品质量。
另外，利用基因工程技术在生产过程中优化基因组，从而提高产量和产品质量也是生物技术在化工产业中的应用之一。
例如，利用基因工程技术改良菌株，可以提高对特定废水或废气的降解能力，从而实现废水和废气处理的高效性和可持续性。
二、纳米技术在化工产业中的应用纳米技术是指通过制造、操控和应用尺度在1至100纳米之间的物质的科学技术。
在化工产业中，纳米技术的应用越来越广泛。
例如，铜纳米颗粒材料可以用作催化剂。
其表面积是铜屑的数千倍，因此纳米颗粒材料可以提高催化反应的活性和效率。
纳米材料可以改变材料的化学和物理性质，从而提高材料的性能，使其适用于更广泛的应用。
另外，利用纳米技术可以处理废水和废气。
例如，纳米吸附材料可以有效地去除重金属和有害有机物。
纳米吸附材料在废水和废气处理中的应用可以减少废水和废气的处理成本，提高处理效率。
三、智能化技术在化工产业中的应用随着智能技术的发展，智能化思维在化工产业中的应用也越来越广泛。
智能化技术可以提高化工产业的效率和生产质量。
例如，在化工生产中，智能化技术可以减少操作失误和事故风险。
智能化技术可以监控过程变化，并在情况发生变化时自动进行调整。
浅述纳米材料的生产现状及其在化工生产中的应用
期纳 米材料这 一概念 形成 以后 ，世界 各 进 入市场 ， 所创造 的经济效 益 以２ ％速 应 效率 ，控制反 应速度 ，甚 至使原来 不 ０
中国 辈 铸 工 韭 ２ ８ 第５ 分 ０年 期 ０
论 文选 萃
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能进 行的反 应也能进 行 。纳米微 粒作催 料 的功 能化 具有极 大 的可能 。借助 传统 的应用 前景 ，将为涂 层技术 带来 一场新 化剂 比一 般催化剂 的反应速 度提高 １ ～ ０ 的涂层 技术 ，添加 纳米材料 ，可获 得纳 的技术革 命 ，也将推 动复合 材料 的研究
论 文 选 萃
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浅 述 纳 米材 料 的 生 产 现 状 及
其 在化 工 生 产 中 的应 用
闫 宏 芹
天 津 华 能 能 源 设 备 有 限 纳米 材料 的特 点 及 生 产现 状 ， 阐述 了其 在 化 工 生 产 中的 应 用 ，纳 米科 学技 术 的诞 生 ，将 对 摘
的物理和化学 特性 ，在 众多领域 特别 是 的制备技 术和涂层 工艺 、纳米添 加功能 传统催 化剂 的催化效率 低 ，而且其制备
在 光 、 电 、磁 、催 化 等 方 面 具 有 非 常 重 油漆涂料 的研究 、纳米添 加塑料 改性 以 是凭 经验进 行的 ，不仅造成生 产原料的 大 的应用 价值 。
粒 ，可 近 似 地 看 成 是 一 个 短 路 的 微 型 电 能涂层 是赋予 基体 所不具 备 的性能 ，从 产 品数量 繁多 ，用途广 泛 ，并且 影响到 池 ，用 能 量 大 于 半 导 体 能 隙 的 光 照 射 半 而获得 传统涂 层没 有的功 能 。结构 涂层 人 类 生 活 的 方 方 面 面 。纳 米 材 料 的 优 越 导 体 分 散 系 时 ，半 导 体 纳 米 粒 子 吸 收 光 有 超 硬 、 耐 磨 涂 层 ，抗 氧 化 、耐 热 、 阻 性 无 疑 也 会 给 精 细 化 工 带 来 福 音 ，并 显
纳米技术在化工中的应用前景
纳米技术在化工中的应用前景在当今科技飞速发展的时代，纳米技术作为一项具有革命性意义的前沿科技，正逐渐在各个领域展现出其独特的魅力和巨大的应用潜力。
化工领域作为现代工业的重要支柱之一，也不例外地受益于纳米技术的不断创新和发展。
纳米技术为化工行业带来了前所未有的机遇，从材料改进到生产工艺优化，从产品性能提升到新应用的开拓，其影响广泛而深远。
纳米技术，简单来说，就是在纳米尺度（1 纳米到 100 纳米之间）上对物质进行研究和操作的技术。
在这个尺度下，物质的物理、化学和生物学特性会发生显著的变化，从而赋予了纳米材料独特的性能。
在化工材料方面，纳米技术的应用为传统材料带来了质的飞跃。
以纳米复合材料为例，将纳米粒子添加到聚合物中，可以显著提高材料的强度、韧性、耐热性和耐磨性等性能。
比如，在汽车制造中，使用纳米复合材料制造的零部件，不仅能够减轻车身重量，提高燃油效率，还能增强零部件的耐久性和可靠性。
纳米技术还为催化剂领域带来了新的突破。
传统的催化剂往往存在活性低、选择性差、易失活等问题。
而纳米催化剂由于其高比表面积和独特的表面电子结构，表现出了更高的催化活性和选择性。
例如，在石油化工中，纳米催化剂可以更高效地进行加氢、脱氢等反应，提高油品质量和生产效率。
同时，纳米催化剂还具有更好的稳定性和可重复使用性，降低了生产成本和环境污染。
在化工生产工艺方面，纳米技术也发挥着重要的作用。
纳米膜技术的出现，使得分离和过滤过程更加高效和精确。
纳米膜具有孔径小、孔隙率高、选择性好等优点，可以实现对小分子和离子的高效分离。
这在海水淡化、废水处理、药物提纯等领域具有重要的应用价值。
另外，纳米技术还促进了化工过程的微型化和集成化。
纳米级的反应器和传感器可以实现对化学反应的精确控制和实时监测，提高生产过程的安全性和稳定性。
例如，利用纳米传感器实时监测反应体系中的温度、压力、浓度等参数，可以及时调整反应条件，优化生产工艺，减少副反应的发生，提高产品的质量和收率。
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纳米材料在化工产业中的应用
作者：马风捷
来源：《中国科技纵横》2010年第20期
摘要:纳米材料是处于原子簇与宏观物体交界过渡区的一种系统,具有独特的物理性质和化学性质。
纳米材料的发展在物理、化学、生物、医药和材料等领域带来了新机遇,在化工产业也得到了一些应用。
本文主要介绍了纳米材料的制备方法,然后对它在催化、过滤分离、涂料和精细化工四方面的应用进行了浅析。
关键词:纳米材料化工产业
纳米材料又称为超细微粒、超细粉末。
因为其具有既不同于块体材料,也不同于原子的结构,其晶粒的分界面处于既非长程有序、又非短程有序的高度无序状态,因此纳米材料具有表面效应、体积效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等一系列特殊的物理性质和化学性质[1]。
80年代初纳米材料概念形成后,纳米材料引起了物理学家、化学学家和材料学家越来越多的兴趣与重视。
由于其表现出独特的光、电、磁、热、力学、机械等性能,纳米技术已经快速的渗透到各个领域中去。
近年来,纳米材料在化工产业中也得到了一定应用,并表现出了它应有的独特魅力。
本文首先介绍了纳米材料的制备方法,然后在文章最后分析了其在催化、过滤分离、涂料与精细化工四方面的应用。
1纳米材料的制备
纳米材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法。
物理方法由于制备的颗粒档次不高,因此化工产业主要采用化学方法进行制备。
化学方法主要包括化学共沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法、喷雾热解法、冲击波合成法等。
下面对其中的一些制备方法进行一下简单介绍。
1.1化学共沉淀法
化学沉淀法是指在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中加入适当沉淀剂,将金属离子均匀沉淀或结晶出来,再经过滤、洗涤、干燥、煅烧和热分解等工艺而得到纳米材料的方法。
以ZnFe2O4的合成为例,其反应过程可用下式表示:
产生共沉淀 Fe(NO3)3+Zn(NO3)2+5NaOH=Fe(OH)3+Zn(OH)2+5NaNO3
煅烧时的故乡反应 2Fe(OH)3+Zn(OH)2=ZnFe2O4+4 H2O
1.2溶胶—凝胶法
溶胶—凝胶法是将金属醇盐或者无机盐经过水解而直接形成溶胶,或者经过解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,然后使凝胶干燥、煅烧以去除有机成分,最后合成纳米材料的方法。
1.3水热法
水热法是以水为溶剂,在较高温度和压力下(100℃、105Pa以上),在一个密闭压力容器内进行反应而制备纳米材料的方法,它制备的纳米材料具有粒径小、粒度均匀、不需要高温煅烧预处理和可实现多价离子掺杂等优点。
2纳米材料在化工产业中的应用
2.1纳米材料在催化方面的应用
催化剂在化工产业生产中可以有效控制反应时间、提高反应效率和速度。
但传统的催化剂催化效率比较低,不仅造成原料浪费、难以提高经济效益,而且对环境也造成了很大程度的污染。
纳米材料由于表面活性中心多,其多孔的结构成为它作为催化剂的必要条件,它可以在很大程度上提高反应速度和效率,降低反应温度和条件,甚至使原先不能进行的反应也得以实现。
纳米材料作为催化剂在反应速度上比传统的催化剂提高了10到15倍。
纳米材料作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,每一个半导体颗粒可以看成一个分散在溶液里的短路的微型电池。
用一定能量的光照射半导体时,半导体吸光形成电子—空穴对。
然后在外加电场的作用下,电子—空穴对分离,分别迁移到颗粒不同的表面位置,与溶液中相似的成分进行氧化与还原反应。
半导体光催化剂一般可以有效降解水中的有机污染物。
比如氧化钛不仅有着较高的光催化活性,而且耐酸碱腐蚀、对光稳定、无毒、成本低、易制备等特点。
用纳米材料作为化学产业生产中的催化剂是未来催化科研不可忽视的课题。
2.2纳米材料在过滤分离方面的应用
纳米材料过滤分离技术主要应用在水和空气的纯化、药物和酶的提纯、油水分离等方面。
虽然氧分子与氮分子大小差距仅0.02nm,但利用纳米材料进行纯氧的生产无需深冷工艺,可以直接从氧分子中去除氮[2]。
除此之外,纳米多孔材料实现了除重金属等环境治理方面的应用,碳纳米管制成的分离膜实现了高速低压气体的分离。
2.3纳米材料在涂料方面的应用
由于纳米材料表面和结构的特殊性,具有强度高、耐磨耗、透明和导电等特点。
在传统涂料中加入纳米材料,可以实现传统涂料功能的改性,比如在卫生用品上实现杀菌保洁作用、在标牌上可以实现储存太阳能的目的、在玻璃等建材产品上实现减少光的透射与热传递、在汽车装饰喷涂业上使汽车的金属闪光面漆涂层产生神秘的色彩效果。
具有半导体性质的纳米氧化物材料由于在室温下具有比传统氧化物较高的导电性,从而起到良好的静电屏蔽作用。
而纳米SiO2可以使涂料抗紫外线辐射、抗老化、提高光洁度和强度。
2.4纳米材料在精细化工方面的应用
精细化工是一个数量繁多、用途广泛的工业领域。
纳米材料由于其优越的性能也注定在精细化工方面得到广泛的应用。
比如在橡胶中加入纳米SiO2可以提高抗紫外辐射能力,加入纳米SiO2和Al2O3可以提高耐磨性、介电性与弹性。
在塑料中加入纳米材料可以提高强度、韧性,从而提高塑料的致密性与防水性。
在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的纳米SiO2可以提高有机玻璃的抗紫外、抗老化的目的,而加入纳米Al2O3可以提高有机玻璃的高温冲击韧性,而且不会影响其透明性。
3结语
21世纪将是纳米技术的时代,是21世纪最前沿、最重要的科学。
随着纳米材料制备、改性技术的不断创新,纳米材料在化工产业生产中得到了越来越广泛的应用。
本文主要介绍了纳米材料化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法等化学制备方法,并对纳米材料在催化、过滤分离、涂料、精细化工等化工产业方面的应用进行了浅析。
纳米材料的应用前景无可限量,必将对人类社会产生深远的影响。
参考文献
[1] 杨辉,江仲华,葛曼珍,等.材料科学与工程,1990,8(4):29.
[2] 刘太奇.纳米空气净化技术[M].北京:化学工业出版社,2004.。