纳米材料在化工领域中的应用论文.doc

纳米材料在化工领域中的应用论文 摘要：纳米材料是近年来材料学中的一种新型材料，纳米材料以其优良的性能越来越受到各个行业的关注，应用领域广泛，例如在催化、涂料、医药、污水处理、空气净化等行业，当今世界各国对于纳米材料的研究投入都相当大，本文针对纳米材料的性质、应用等方面展开进一步的研究。 关键词：纳米材料；高分子材料；污水处理；化工；应用 纳米材料是指的大小处于纳米级（1-100mm）的材料，这种材料由纳米粒子组成，纳米粒子的大小介于原子和分子之间，因此它具有一般材料不具有的特殊性质，在许多领域中，尤其是化工、催化剂、涂料、医药等化工行业中，这些特殊的性质展现出了良好的性能，被广泛的利用，在其他精细化工方面的应用也较多，本文对纳米材料在化工领域的应用进行阐述。 1纳米材料的特殊性质 1.1力学性质 由于纳米材料由纳米粒子组成，而粒子处于纳米级时，材料的强度、硬度等力学性质会随着粒子的粒径减小而增大。正是由于纳米材料的这种性质，它可以被用于某些需要强度和硬度的包装上，解决大多包装容易破坏的问题，例如在塑料中加入纳米二氧化钛、纳米碳酸钙等材料，可以改进塑料在许多方面的缺陷，提高塑料力学方面的性能。塑料本身耐热性差、脆性大、强度低、透明度低等缺点通过在塑料中加入无机纳米材料后都取得了很好的效果，纳米材料对于塑料行业无疑是一次重要的技术性突破。 1.2磁学性质 纳米材料中纳米粒子由于粒径处于纳米级别，各个纳米晶粒之间的此理作用反映到纳米材料中，影响材料磁学性质。纳米晶粒的磁各向异性和晶粒间的磁相互作用对纳米颗粒的磁化作用起到了决定性作用，而纳米晶粒的磁各向异性与晶粒的形状、结构等物理性质有很大的关系，这就体现了纳米颗粒的小尺寸对于纳米材料磁学性质的作用。 1.3电学性质 纳米结构的电阻较其他晶结材料高是由于纳米结构的晶结面上的原子体积分数增大，在电器元件中能够发挥较好的作用，其良好的电学性能，例如高速、高容量、体积微小，都比现如今的半导体材料更好，因此在不久的将来，由纳米材料制造的电器元件有可能将代替现有的半导体材料，在电气行业中发挥重要的作用。 2纳米材料在化工领域中的应用 2.1在催化方面的应用 纳米材料能够用作催化剂，催化剂是用来加速某些化学反应的，纳米材料以其较高的比表面积而展现良好的表面活性，这种特性是纳米材料能够成为催化剂非常重要的一个必要条件，在催化剂行业，纳米颗粒催化剂必将成为重要角色。光催化剂是纳米材料在催化剂中的一个例子，光催化剂是利用纳米TiO2所具有的量子尺寸效应，这种效应使这种催化剂具有更强的氧化还原能力，在作为催化剂时表现出很好的作用。 2.2在涂料方面的应用 纳米材料表面的结构特殊性决定了其能够作为添加进涂料中，这种添加了纳米材料的纳米涂料具有一般涂料不具备的优良性能，这就使传统的涂料性能得到很好的改善，将一般涂层变为纳米复合体涂层，常用于涂料中的纳米材料有纳米SiO2、纳米TiO2、纳米钛粉、纳米Fe2O3、纳米ZnO等。本文主要对SiO2和纳米钛粉进行介绍。 2.2.1纳米SiO2 纳米SiO2能够吸收紫外线、红外线，这对于提高涂料的抗老化性有非常重要的帮助，同时可以对SiO2表面进行处理已达到各种预期的效果。在建筑工程中对建筑物墙体进行粉刷时，在涂料中加入SiO2能够明显改善涂料性能，防止分层、触变，同时耐脏，耐擦洗。在船舶、车辆等对涂料要求较高的地方，添加SiO2还能增加涂料的强度、光洁度、耐老化性等等。 2.2.2纳米钛粉 纳米钛粉加入涂料主要是为了提高涂料的耐磨、耐腐蚀等性能，实践证明，纳米钛粉的加入大大提升了涂料的这些性能，效果显著。纳米钛粉和树脂化合能够制作出多种类型的涂料，这些合成的新型涂料较普通涂料有明显的优势，最大的优势是它的耐腐蚀性，在许多恶劣的环境中能够抵抗环境的腐蚀性作用多年而不被损坏，这在船舶等行业中能够发挥出很大的价值。 2.3在医药方面的应用 随着人们对健康的重视程度越来越高，人们对日常生活中的医药方面的关注也越来越多，进入纳米时代后，纳米材料在许多方面发挥着重要的作用，在医药方面也不例外，如何控制药物更好的发挥作用是医学界一直在研究的问题，纳米材料的出现很好的解决了这个问题已，用纳米材料将药物包裹制成智能药物，这种药物能够主动寻找需要药物治疗的组织或细胞。 2.4在其它精细化工方面的应用 纳米材料在其他精细化工方面也发挥着重要的作用，例如化妆品中添加纳米材料就能够起到很好的作用，化妆品中添加纳米TiO2、纳米ZnO等具有较强吸收紫外线能力的纳米材料就能够为防止紫外线提供很好的帮助。 3结语 纳米科学是一门新兴学科，纳米材料作为一种新型的材料，在21世纪科學技术高速发展的背景下，被应用于各个领域，纳米技术的诞生对于人类而言受益匪浅，未来经过人类的不懈努力，可以将纳米材料发挥出更大的作用，从而解决当今一些仍然束手无策的问题，纳米材料在精细化工中的应用