論納米材料在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、論納米材料在化工消費(fèi)中的應(yīng)用論文關(guān)鍵詞：納米技術(shù)化工消費(fèi)催化應(yīng)用論文摘要：本文從納米材料在催化方面、涂料方面、其它精細(xì)化工方面和醫(yī)藥方面的應(yīng)用等幾個方面討論了其在化工消費(fèi)中的應(yīng)用。有人曾經(jīng)預(yù)測在21世紀(jì)納米技術(shù)將成為超過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)，由此納米材料將成為最有前途的材料。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的開展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。納米材料的應(yīng)用前景非常廣闊。近年來，它在化工消費(fèi)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。一、納米材料在工程上的應(yīng)用納米材料的小尺寸效應(yīng)使得通常在高溫下才能燒結(jié)的材料如si,b等在納米尺度下在較低

2、的溫度下即可燒結(jié),另一方面,納米材料作為燒結(jié)過程中的活性添加劑使用也可降低燒結(jié)溫度,縮短燒結(jié)時間。由于納米粒子的尺寸效應(yīng)和外表效應(yīng),使得納米復(fù)相材料的熔點(diǎn)和相轉(zhuǎn)變溫度下降,在較低的溫度下即可得到燒結(jié)性能良好的復(fù)相材料。由納米顆粒構(gòu)成的納米陶瓷在低溫下出現(xiàn)良好的延展性。納米ti2陶瓷在室溫下具有良好的韌性,在180下經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。納米復(fù)合陶瓷具有良好的室溫和高溫力學(xué)性能,在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動機(jī)部件等方面具有廣泛的應(yīng)用,在許多超高溫、強(qiáng)腐蝕等許多苛刻的環(huán)境下起著其它材料無法取代的作用。隨著陶瓷多層構(gòu)造在微電子器件的包封、電容器、傳感器等方面的應(yīng)用,利用納米材料的優(yōu)異性能來制作高性能電

3、子陶瓷材料也成為一大熱點(diǎn)。有人預(yù)計納米陶瓷很可能開展成為跨世紀(jì)新材料,使陶瓷材料的研究出現(xiàn)一個新的飛躍。納米顆粒添加到玻璃中,可以明顯改善玻璃的脆性。無機(jī)納米顆粒具有很好的流動性,可以用來制備在某些特殊場合下使用的固體光滑劑。二、納米材料在涂料方面的應(yīng)用納米材料由于其外表和構(gòu)造的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。外表涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為外表涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用處可分為構(gòu)造涂層和功能涂層。構(gòu)造涂層是指涂層進(jìn)步

4、基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。構(gòu)造涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中參加納米材料，可進(jìn)一步進(jìn)步其防護(hù)才能，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣損害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，到達(dá)儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中參加適宜的納米材料，可以到達(dá)減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好

5、靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因此能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克制炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米ti2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米si2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中參加納米si2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂

6、層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。三、納米材料在催化方面的應(yīng)用催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反響時間、進(jìn)步反響效率和反響速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)歷進(jìn)展，不僅造成消費(fèi)原料的宏大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以進(jìn)步，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子外表活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大進(jìn)步反響效率，控制反響速度，甚至使原來不能進(jìn)展的反響也能進(jìn)展。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反響速度進(jìn)步1015倍。光催化反響涉及到許多反響類型，如醇與烴的氧化，無機(jī)離子氧化復(fù)原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固

7、氮反響，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米ti2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，廉價易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最正確選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的tisi2負(fù)載型光催化劑。ni或u一zn化合物的納米顆粒，對某些有機(jī)化合物的氫化反響是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反響溫度從600降至室溫。用納米微粒作催化劑進(jìn)步反響效率、優(yōu)化反響途徑、進(jìn)步反響速度方面的研究，是將來催化科學(xué)不可無視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變

8、革。四、納米陶瓷材料增韌改性陶瓷材料作為材料的三大支柱之一,在日常生活及工業(yè)消費(fèi)中起著舉足輕重的作用。但是,由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆,韌性、強(qiáng)度較差,因此使其應(yīng)用受到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用,納米陶瓷隨之產(chǎn)生,希望以此來克制陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。英國著名材料專家ahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。所謂納米陶瓷,是指顯微構(gòu)造中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料,也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的程度上。要制備納米陶瓷,這就需要解決:粉體尺寸、形貌和分布的控制,團(tuán)聚體的控制和分散,塊體形態(tài)、缺陷、粗糙度以及成分的控制。gleiter指出,假如多晶陶瓷是由大小為幾個納米的晶粒組成,那么可以在低溫下變?yōu)檠有缘?可以發(fā)生100%的塑性形變。并且發(fā)現(xiàn),納米ti2陶瓷材料在室溫下具有優(yōu)良的韌性,在180經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。許多專家認(rèn)為,如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過程中抑制晶粒長大的技術(shù)問題,從而控制陶瓷晶粒尺寸在50n以下的納米陶瓷,那么它將具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點(diǎn)。上海硅酸鹽研究所研究發(fā)現(xiàn),納米3y-tzp陶瓷(100n左右)在經(jīng)室溫循環(huán)拉伸試驗(yàn)后,其樣品的斷口區(qū)域發(fā)生了部分超塑性形變,形變量高達(dá)380%,