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浅谈化学工业中的纳米技术的应用
摘要:本文探讨了化学工业中的纳米技术在化学反应和催化方面、过滤和分离方面、复合材料方面、涂料方面、树状聚台物及去污方面的应用。
关键词:化学工业纳米技术应用

在高新技术中,纳米技术、生物技术和信息技术对化学工业发展有着深远的影响,对于材料科学而言,当首推纳米技术。它不仅能推动化学反应、催化和许多单元操作的突破性的改进,而且提供了纳米多孔材料、纳米粒子、纳米复合材料、纳米传感器等新型材料以及化学机械抛光、药物可控释放、独特的去污作用等功能应用,为化工新材料发展及其应用开辟了广阔的前景。
纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景,现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。纳米技术在化学工业中的应用,主要是新型催化剂、涂料、润滑剂,过滤技术以及一些最终产品,诸如纳米多孔材料制品和树状聚合物制品已成为化学工业的创新点。

一、化学反应和催化方面应用
化学工业及其相关工业,特别是一些化学反应起着关键性作用的产业盛行用纳米技术来改进催化剂性能。纳米多孔材料中的沸石在原油炼制中的应用已有很长历史,纳米多孔结构新型催化剂的发展,为许多化学合成工艺的创新提供了机会,或者使化学反应能在较温和条件下进行,大幅度地降低工艺成本。例如用此类催化剂可以将甲烷有效地转化为液体燃料,作为柴油代用品,而现用的方法比较昂贵。
纳米粒子催化剂的优异性能取决于它的容积比表面率很高,同时,负载催化剂的基质对催化效率也有很大的影响,如果也由具有纳米结构材料组成,就可以进一步提高催化剂的效率。如将Si02纳米粒子作催化剂的基质,可以提高催化剂性能10倍。在某些情况下,用Si02纳米粒子作催化剂载体会因SiO2材料本身的脆性而受影响。为了解决此问题,可以将SiO2纳米粒子通过聚合而形成交联,将交联的纳米粒子用作催化剂载体。

二、过滤和分离方面应用
在过滤工业中,纳米过滤(简称纳滤,nanofiltration)广泛应用于水和空气纯化以及其它工业过程中,包括药物和酶的提纯,油水分离和废料清除等。还可以从氮分子中去掉氧(氧与氮分子大小差别仅0.02nm)。应用此方法生产纯氧可不需要采用深冷工艺,因而可以降低成本。法国于2000年在Generale?des?EaMx建成世界上第一座用纳滤技术生产饮用水的装置,所用聚合物膜其孔径略<lnm。与传统净化工艺相LL,虽然电能消耗较高,但带来一些其它的好处,如不需要用***。
纳米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在环境治理方面应用的可能性,如去除重金属(如***和***等)。使用其他纳米材料的过滤技术也取得了长足进步。例如入rgomide纳米材料公司开发的用直径为2nm纤维制成的高产率系统,可以过滤病毒、***和其它污染物。
一些聚合物―无机化合物复合材料也可用作气体过滤系统,而且效率也很高。如有一种用排列成行的碳纳米管(nanotLlLe)制成的膜,由于纳米管与气体分子间互不作用,可以高产率地分离出气体。此种材料可满足高流速低压气体的分离需要。此种膜可以从气流中去除CO2,或从CO中分离H2。这种技术可应用于新一代发电厂、煤液化工厂或气体液化厂。