納米材料在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-12-11 17:23本頁(yè)面
【正文】 工等重工業(yè)生產(chǎn)，很多人的印象里還是高高的煙囪，四處彌漫的煙塵，黃黃綠綠的廢水，難聞的氣味。利用這種氧可以同多種有機(jī)物 (包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物 )反應(yīng)的特性，達(dá)到殺菌和消毒的目的。另外，一些納米材料在陽(yáng)光，特別是紫外線的照射下，在水和空氣中可以自行分解，產(chǎn)生自由電子和空穴。這些納米材料與有機(jī)防曬劑相比，有無毒、無味、無刺激、熱穩(wěn)定、光穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn) 等優(yōu)越性，而且易著色，價(jià)格合理。多年來，防曬劑主要為有機(jī)化合物。 2．在化妝品 加工中 作為新型的防曬劑和抗劑〔代今天，人們已逐漸摒棄 “以曬黑皮膚作為和健康標(biāo)志 ”的觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到過度的日曬實(shí)為皮保健的大敵。用其性首都師范大學(xué)的場(chǎng)地材料，各項(xiàng)性能指標(biāo)也大幅度提高 。我國(guó)自行開發(fā)的納米 510:已經(jīng)用于橡膠制品的加工中。這種膜能探測(cè)到由 化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對(duì)這些制劑進(jìn)行過濾，從而消除污染。納米 TiO2，能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。超細(xì) TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的 SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；而加入 A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。國(guó)外已將納米 SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。納米 Al2O3，和 SiO2， 加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。 （三）在其它精細(xì)化工方面的應(yīng)用 精細(xì)化工是一個(gè)巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。 2．在化學(xué)纖維中的應(yīng)用 近年來出現(xiàn)了各種新型的功能化學(xué)纖維，不少情況是應(yīng)用了納米技術(shù)，如日本帝人公司將納米 Zn0 和納米 Si02，混入化學(xué)纖維，得到的化學(xué)纖維具有除臭及靜化空氣的功能，這種化學(xué)纖維被廣泛用于制造長(zhǎng)期臥床病人和醫(yī)院的消臭敷料、繃帶、睡衣等；日本倉(cāng)螺公司將納米 Zn0 加入到聚酯纖維中，制得了防紫外線纖維，該纖維除 了具有防紫外線功能 5 外，還具有抗菌、消毒、除臭的功能。 （三） 在塑料改性中的應(yīng)用 1．對(duì)塑料的增韌作用 （ 1） 塑料功能化 塑料在家用電器及日用品中的應(yīng)用非常廣泛，在塑料中添加具有抗菌性的 納米粒子，可使塑料具有抗菌性且抗菌保持持久。 納米技術(shù)在制造彩色橡膠中也發(fā)揮了獨(dú)特的作用，以往的橡膠制品一般為黑色 (納米級(jí)的炭黑較易得到 )。在高溫下 ,仍具有高強(qiáng)、高韌性、優(yōu)良的穩(wěn)定性等 ,其應(yīng)用前景十分廣闊 ,在高分子材料改性中的研究也將出現(xiàn)一個(gè)新的發(fā)展。偶聯(lián)劑則可和基體有強(qiáng)的相互作用。 在以上方法中 ,最簡(jiǎn)單和最常用的方法是添加界面改性劑 ,即分散劑、偶聯(lián)劑等。 （ 5）高能量表面改性 利用高能電暈放電、紫外線、等離子射線等對(duì)納米粒子表面改性。 （ 3）外膜層改性 在納米粒子表面均勻地包覆一層其它物質(zhì)的膜 ,使粒子表面性質(zhì)發(fā)生變化。 （ 2）機(jī)械化學(xué)改性 運(yùn)用粉碎、摩擦等方法 ,利用機(jī)械應(yīng)力作用對(duì)納米粒子表面進(jìn)行激活 ,以改變表面晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。 （ 1）表面覆蓋改性 利用表面活性劑覆蓋于納米粒子表面 ,賦予粒子表面新的性質(zhì)。主要是降低粒子的表面能態(tài) ,消除粒子的表面電荷 ,提高納米粒子有機(jī)相的親和力 ,減弱納米粒子的表面極性等。 2．納米材料的表面改性 納米材料粒徑小 ,表面能大 ,易于團(tuán)聚 ,在制備納米材料 /聚合物復(fù)合材料時(shí) ,用通常的共混法難以得到納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。 （ 3）量子尺寸效應(yīng) 即納米材料顆粒尺寸小到定值時(shí) ,費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象。如銀的熔點(diǎn)為900℃ ,而納米銀粉的熔點(diǎn)僅為 100℃ (一般納米材料的熔點(diǎn)為其原來塊體材料的 30%~50%)。利用納米材料的這種特點(diǎn) ,能與某些大分子發(fā)生鍵合作用 ,提高分子間的鍵合力 ,從而使添加納米材料的復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性大幅度提高。 （二）在高分子材料改性中的應(yīng)用 1．納米粒子的特性 （ 1）表面與界面效應(yīng) 納米微粒比表面積大 ,位于表面的原子占相當(dāng)大的比例 ,表面能高。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從 600℃ 降至室溫。已有 文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的 TiO／ SiO2負(fù)載型光催化劑。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。在電場(chǎng)作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。 納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，非凡是在有機(jī)物制備方面。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能
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