浅谈纳米材料在化工生产中的具体应用纳米材料有哪些

时间：2019-04-18 03:29:54　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘　要：作为一种新型小分子材料，纳米材料拥有着一系列其他材料无可比拟的物化特性，因而在众多领域都具有相当长远的应用价值，对于化工行业而言，纳米材料的应用前景更为乐观。鉴于此，本文重点就纳米材料在化工生产领域的具体应用进行了探讨。
　　关键词：纳米材料　化工生产　应用
　　纳米材料，又被称为超细微粒或超细粉未，指的是一种处于原子簇同宏观物体过渡交界处的物质，同体块材料不同，但是也非单个原子。纳米材料由于其典型的结构层次，因而为其带来许多其他物质无法替代的特点和作用，例如其具有体积、表面及量子尺寸等多种效应，同时还具有许多典型的物化性质，因而在许多领域，尤其是在光、电、磁、催化等领域方面的应用相当有价值。下文重点就纳米材料在化工生产领域方面的具体应用进行探讨。
　　一、在化工涂料领域的应用
　　于纳米材料具有典型的表面及其结构特点，因而其自身拥有许多其他材料所不具备的优良性能，因而应用前景十分乐观。借助于传统的涂层技术，同时进行纳米材料的添加即可得到性能良好的纳米复合涂层体系，由于兼顾了纳米材料的优良特性，这是传统涂层无法达到的功能和效果，一方面，纳米材料的添加不仅提高了涂层的防护功能，避免了紫外线的伤害及大气的侵蚀，同时还能更好地抵抗降解作用，防止涂层发生便色，应用在卫生用具方面还具有抗菌保洁的功能。将纳米符合涂层系统应用在标牌之上还可利用纳米材料特殊的光学特性，实现对太阳能的吸收和储存效果，这样就达到了节能的效果。将纳米材料添加到诸如玻璃或涂料等建材产品中，可进一步提高光透射及其热传递的效果，进而获得隔热阻燃等功能。若将纳米TiO2添加到汽车的金属闪光面漆等装饰喷涂行业中，所得到的色彩效果丰富且神秘，使得汽车面漆旧貌换新颜。再如纳米SiO2作为一种抗辐射材料，在涂料中添加后可成倍地提高涂料的光洁度、抗老化性能及其强度。由此可见，纳米复合体系涂层不仅应用前景十分乐观，同时还推动了复合材料的进一步开发、研究及其应用。
　　二、在化学催化领域的应用
　　化工生产过程中基本上都离不开催化剂的作用，它不仅能够有效地进行化学反应时间的控制，还可以大幅度地提高化学反应速率及其效率。但是，应当注意的是多数化学催化剂的化学催化效率仍相对较低，且制备过程复杂困难，多数凭经验进行，并未形成一个成熟的生产体系，因而不仅浪费了大量的生产原料，还直接降低了经济效益，同时还为环境带来了污染。纳米材料由于其表面活性中心相对较多，因而为催化剂提供了最必要的前提条件。采用纳米材料作为化工催化剂不仅可以大幅度提高化学反应速率及其效率，控制化学反应时间，还使得许多之前无法反应的化学粒子间发生化学反应。例如已有报道称采用硅胶作为反应基质而获得了化学催化活性极高的TiO/SiO2的负载型光化学催化剂。采用Ni 或者Cu-Zn化合物所制得的纳米颗粒不仅是许多氢化反应中多种有机化合物的良好催化剂，且价格较昂贵的铂、钮催化剂要便宜的多。再如，纳米铂黑催化剂可以将乙烯氧化反应温度从之前的600℃降到室温下即可进行反应。将纳米微粒作为化学催化剂，不仅可以提高化学反应的效率，优化化学反应的路径，还能够进一步推动化学反应速度等相关方面的研究，因而也是催化学科未来十分重要的一个研究课题，极有可能为化工催化领域带来翻天覆地的改变。
　　三、在精细化工相关领域的应用
　　作为化工行业的另一个巨大领域，精细化工领域不仅产品数量多、用途广，而且同人们的日常生活的各个方面都息息相关。将纳米材料应用于精细化工领域可以大大提高精细化工的优越性和独特性。如今，纳米材料已经在精细化工领域中的橡胶、塑料及涂料等方面发挥了巨大的作用，如橡胶中进行纳米SiO2的添加大大提高了橡胶原有的抗辐射及其抗红外反射的作用。若将纳米材料Al2O3及SiO2添加至普通橡胶之中，不仅可以大幅度提高其原有的耐磨性及其介电特性，同传统的白炭黑填料的橡胶而言其弹性效果也得到了大幅度地提高。将纳米材料添加至塑料中可大幅度提高其原有强度及其韧性，同时还提高了其致密效果及其防水效果。如今国外已将纳米SiO2添加到了密封胶及粘合剂之中，因而大大提高了密封胶的密封性和粘合剂的粘合性。此外，超细TiO2也应用到了多个行业领域中，如涂料、塑料、化妆品及人造纤维等领域，最近还有报道称将其应用到了于食品包装及高档汽车面漆中，大大提高了原有材料的性能。TiO2不仅可以将阳光中所含的紫外线吸收过来，同时还可以产生极强的光化活性，因而可通过光催化作用实现工业废水中有机污染成分的有效降解，这种降解方式不仅除净度极高，没有二次污染，且适用性广泛，因而在环保水处理领域具有极好的应用前景。
　　四、在医药领域方面的应用
　　如今，随着科技的不断发展，人们对于药物方面的需求度也在不断提高。如何更好地控制药物的释放，降低药物的副作用，尽可能提高药效，实现药物的定向治疗作用已经成为摆在许多研究人员面前的一个重要课题。纳米材料的出现方便了药物在人体内的传输过程，同时，通过纳米材料的包裹，其中的智能药物进入人体消化系统后不仅可以主动进行搜索，还可以直接针对癌细胞进行攻击，或进行损伤组织的修补。例如，有一种新型诊断仪器中应用了纳米技术，仅需少量的血液即可通过其中的特殊蛋白或DNA检测出疾病。
　　目前，美国已经研制出了将纳米磁性材料作为药物载体的一种靶向药物，即所谓的“定向导弹”。此技术主要是通过磁性纳米微粒中所含的蛋白质表面实现对药物的携带，当其进人体血管中后可以通过磁场的导航作用直接输送至病变或组织损伤靶部位，进而将其中所包裹的药物释放出来。由于纳米粒子尺寸极小，因而可以自由在血管中流动，所以可对身体任意部位的病变情况进行检查及治疗。此外，还有不少研究人员还研究了纳米微粒在临床医疗及其放射性治疗等领域的应用情况。报道发现，我国已经成功地将纳米材料技术应用于了医学领域。例如，南京希科集团通过纳米银技术成功研制出了长效广谱抗菌棉，这种广谱抗菌棉中纳米材料的应用原理主要是通过纳米技术成功实现了将银制成了纳米级尺寸的超细小微粒，之后将其附着在棉织物上，由于银具有极强的预防溃烂及其加速伤口愈合的功效，因此，纳米技术处理之后使得银的表面积得到了急剧地增大，同时还使其表面结构产生了巨大的变化，因而杀菌能力迅速提高了200倍左右，因而对于临床外科预防细菌感染等方面具有相当好的抑制作用，因而就形成了具有广谱抗菌效果的抗菌棉。
　　作为给药系统，微米颗粒及纳米颗粒材料的制备通常都具有如下基本性质，即无毒性、稳定性好、生物亲和性好且同药物之间无化学反应的产生。通常来说，纳米微粒多用作一些毒副作用相对较大、生物半衰期较短、容易受到生物酶降解的一类药物的给药方式。如今，医学领域中纳米材料的应用已经发展成了一门科学，专门用来研究纳米尺度上所进行的生物过程，并以生物学原理为基础发展成立一门分子应用工程学科。例如，在金属铁的超细颗粒表面进行一层5到20纳米厚的聚合物之后可进行大量蛋白质的固定，特别是酶分子，这样就可以实现对生化反应的控制作用。这种技术在生化技术领域及酶工程领域都具有相当重要的应用。
　　参考文献
　　[1]陈文玮. 浅析纳米材料在化工产业中的广泛应用[J]. 中国科技博览, 2010, (4): 227.
　　[2]纪世雄, 曲唯贤, 杨晓宏, 等. 国外纳米材料在化工应用中的研究进展[J]. 化工新型材料, 2010, (4): 1-3.
　　[3]杨红梅. 纳米技术在生活及化工等方面的应用[J]. 中国科技博览, 2009, (1): 77.
　　[4]林晨. 纳米材料在化工行业中的应用[J]. 化学工程与装备, 2010, (7): 120-121.
　　[5]王静霞. 纳米技术在化工行业中的应用分析[J]. 科教导刊, 2011, (25): 223-224.
　　[6]陶锐锋. 纳米材料在化工行业中的应用探析[J]. 黑龙江科技信息, 2011, (32): 41.
　　作者简介：张兆志(1980-)，女，汉族，河北衡水人，衡水学院应用化学系，物理化学硕士，讲师，从事纳米材料、化学教育等问题研究。

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