纳米功能材料在环保中的应用.doc

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1、纳米功能材料及应用课题：纳米功能材料与环保姓名：黄永兴学号：09021039班级：材料92书院：崇实书院学院：材料科学与工程学校：西安交通大学时间：2010年五月前吕纳米技术具有极大的理论和应用价值，纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”O纳米技术研究在0.1-100nm尺度范围内物质具有的特殊性能及其应用。广义的纳米材料是指在三维空间中，至少有一维达到纳米尺度范围，或以其为基本单位所构成的材料。纳米材料具有辐射、吸收.杀菌、吸附等特性，众多研究表明这些新特性将在环境保护领域产生深远的影响。本文就纳米材料及其在环

2、境保护领域的应用进行了阐述。关键词：纳米材料、环境保护、纳米Ti02一、纳米材料及其性质纳米材料是指在三维空间屮至少有一维处于纳米尺度范ffl(l-lOOnm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10^100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0•1微米以下(注1米=1000毫米，1毫米=1000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃)，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1〜100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。纳米氧化铝显白色蓬松粉末状

3、态，晶型是Y-A12O3.粒径是20nm；比表面积$160m2/g。粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝；多孔性；驶度高、尺寸稳定性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性，被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料。可广泛应用于各种册料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分了材料产品的耐磨性能尤为显著。极好分散，在溶剂水里曲；溶剂乙醉、丙醉、丙二醉、异丙醉、乙二醉单丁醯、丙酗、丁酗、苯、二甲苯

4、内，不需加分散剂，搅拌搅拌即可以充分的分散均匀。在环氧树脂，數料等屮，极好添加使用。主要性质:①表面效应②电子能级不连续效应③量子尺寸效应④小尺寸效应⑤量子隧道效应⑥库伦阻塞效应⑦介电限域效应二、纳米技术在治理有害气体方面的应用大气污染一直是各国政府需要解决的难题,空气中超标的二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOC)是影响人类健康的有害气体，纳米材料和纳米技术的应用能够最终解决产生这些气体的污染源问题。工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车燃料的汽油、柴油等，由于含有硫的化合物在燃烧时会产生S02气

5、体，这是S02的最大污染源。所以石油提炼工业中有一道脱硫工艺以降低其硫的含量。纳米钛酸钻(CoTi03)是一种非常好的石油脱硫催化剂。以55-70nm的钛酸钻半径作为催化活体多孔硅胶或A1203陶瓷作为载体的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01%,达到国际标准。工业生产中使用的煤燃烧也会产生S02气体，如果在燃烧的同时加入一种纳米级助烧催化剂不仅可以使煤充分燃烧，不产生一氧化硫气体，提高能源利用率，而且会使硫转化成固体的硫化物，而不产生二氧化硫气体，从而杜绝有害气体的产生。最新研究成果表明，

6、复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其它任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的污染问题。以活性碳作为载体、纳米Zr0.5Ce0.5O2,粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，由于其表面存在Zr4+/Zr3+及Ce4+/Cr3+,电子可以在其三价和四价离子之间传递，因此具有极强的电子得失能力和氧化还原性，再加上纳米材料比表面大、空间悬键多、吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体■•二氧化碳和

7、氮气。而更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生CO和NOx,无需进行尾气净化处理。1、空气中硫氧化物的净化二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影响人类健康的有害气体，如果在燃料燃烧的同时加入纳米级催化剂不仅可以使煤充分燃烧，不产生一氧化硫气体，提高能源利用率，而且会使硫转化成尚体的硫化物。如用纳米Fed作为催化剂，经纳米材料催化的燃料屮硫的含量小于0.01%,不仅节约了能源，提高能源的综合利用率，也减少了因为能源消耗所带来的环境污染问题，血且使废气等有害物质再利用成为可能。2、汽车

8、尾气净化汽车尾气排放直接污染人们的生活空间及呼吸层，对人体健康影响极大。开发替代燃料或研究用于控制汽车尾气对大气污染材料，对净化环境具有重要的意义。用纳米复合材料制备与组装的汽车尾气传感器，通过汽车尾气排放的监控,可及吋对超标排放进行报警，并通过调整合适的空燃比，减少富油燃烧，达到降低有害气体排放和燃油消耗的H的。纳米稀土钛矿型复合氧化物对汽车尾气所排放的N