纳米在化工生产中的应用

学号：08207218山东大王职业学院毕业论文纳米在化工生产中的应用桑潇指导老师：贾才兴院系：山东大王职业学院轻化工程系专业名称：应用化工论文评阅人：贾才兴2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-1-/15山东大王职业学院轻化工程系2011届毕业生毕业论文选题申请书申请日期：2010.11.1姓名桑潇性别女专业班级08级应用化工2班学号08207218教学点学习方式电话[e-mail]申请题目1.纳米在化工生产中的应用2.聚乙烯纳米材料发展现状及前景3.21实际涂料工业发展及对策教研室意见毕业设计（论文）指导委员会意见主任意见备注2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-2-/152011届轻化系毕业生毕业论文立题卡专业：应用化工班级：08级应化2班课程名称纳米在化工生产中的应用第几次立题课题只要内容纳米材料在化工生产中的广泛应用指导教师姓名贾才兴职称教研室毕业设计学生姓名桑潇学生人数课题类型设计型（）计算型（）实验型（）教学型（√）课题来源科研纵向生产实践自拟实验室建设横向同课题学生分工形式主要内容不同（）内容参数不同（）各做不同部分（）（）课题内容差异程度约80%约60%低于50%课题对学生综合能力的培养计算机能力编制全部程序（）编制部分程序（）应用现成程序（）上机时数机时设计绘图能力0号图纸张1号图纸张2号图纸张总张数实验及调研能力毕业实习环节实验研究调查研究有周无（）实验占课题%无实验（）有周无（）文献阅读能力中文篇外语篇文献翻译外文摘要创新能力要求高（√）要求较高（）要求一般（）其他要求课题总工作量适当偏重偏轻备注课题难度适当偏难偏易注：请在空格内打“√”或填上数字等。指导教师：贾才兴教研室主任：日期：2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-3-/15轻化系2011届毕业生毕业论文任务书轻化工程院（系）应用化工专业课题组学生姓名桑潇班级08级应化2班学号08207218课题名称纳米在化工生产中的应用Ⅰ、题目的目的和要求：1、介绍一下纳米材料，分析其特性及在化工生产中的应用。2、题目用三号黑体字，居中；作者姓名署于题目正下方，使用五号字体；作者的系部、专业、班级、学号置于作者名下方，使用小五号字体，用小括号括起，居中。Ⅱ、设计技术要求与数据（或论文主要内容）：1、目录应按章、节、目三级标题载入，并标明页码。2、标题要简洁、确切、有概括性，不宜超过20个汉字。3、摘要应简洁、有概括力并能突出论文中的新论点。4、前言主要说明论文写作目的、现实意义，提出中心论点要写的简明扼要。5、结论作为毕业论文的收尾部分，应起到总结全文、加深题意的作用。6、在毕业论文写作过程中，在正文无法阐述和说明的问题应通过脚注或尾注的方式进行注释。7、毕业论文末尾要按论文参考或引证的先后顺序列出论文中参考过的专著、论文及其他资料。参考文献著录格式要符合国标要求。8、对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，如公式、图表等可编入附录中。2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-4-/15Ⅲ、设计（论文）工作起始日期：自二○〇一年二月一日起，至二○〇一年月日止Ⅳ、进度计划与应完成的工作：1、了解论文格式、准备好论文资料，有步骤的一步步准确完成论文。2、论文的装订：说明书和封面、选题申请书、立题卡、任务书、前言、目录、文章题目、摘要、正文、注释、参考文献、附录、谢辞、封底。Ⅴ、主要参考文献、资料：1、牟季美，张立德，纳米材料和纳米结构，科学出版社，2001.2、冯端，严东生，材料新星纳米材料科学，湖南科学技术出版社，1998年.3、H.Gleiter(德)著，方永，崔平，葛庭燧译，纳米材料，原子能出版社，1994年.4、王月霞，李俊等，纳米材料在石化领域的应用.河南石化，2008，15.5、代晓燕，王玲等，我国纳米材料用于催化领域的研发概况.天然气化工，2007，26.指导教师：贾才兴教研室主任二○〇一年月日2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-5-/15前言提起“纳米”这个词可能有很多的人都听说过，但是什么是纳米，什么又是纳米材料，可能很多的人就并不一定很清楚了，本论文主要对纳米材料在化工生产中的应用做了简介，相信随着科学的发展，越来越多的纳米材料将会走进人们的生活中，并为人类造福。2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-6-/15目录文章题目………………………………………………………………………….7中文摘要和关键词……………………………………………………………7正文………………………………………………………………………………...8纳米的特殊性质…………………………………………………………………8纳米材料在化工行业中的应用……………………………………………………8参考文献………………………………………………………………………….13谢辞…………………………………………………………………………………142011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-7-/15纳米在化工生产中的应用桑潇（08级轻化工程系应用化工）摘要：本文从具有特殊性质的纳米材料在催化方面、涂料方面、精细化工方面和医药方面的应用等几个方面探讨其在化工生产中的应用。纳米材料是处在原子簇、宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其结构既不同于体块材料也不同于单个的原子。它的特殊的结构层次使它具有了表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，从而拥有一系列新颖的物理和化学特性，众多领域里特别是光、电、磁、催化等方面具有十分重大的应用价值。纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。它所具有的独特物理与化学性质，使人们意识到它的发展很有可能给物理、化学、材料、生物和医药等学科的研究带来新的机遇。有人曾经预测，在21世纪纳米技术将会成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”。纳米材料的应用前景十分的广阔。近年来，纳米在化工生产领域中也得到了一定的应用，并显示出了它的独特的魅力。关键词：纳米材料；化工生产领域；应用2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-8-/15纳米在化工生产中的应用一、纳米材料的特殊性质（一）力学性质高韧、高硬、高强是结构材料的开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料的强度与粒径成反比。纳米材料位错密度很低，位错滑移与增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈直径比纳米晶粒的粒径还要大，增殖后，位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以，纳迷材料中位错滑移与增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。（二）磁学性质当代的计算机硬盘系统磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这种情况下，感应法读出磁头与普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应是3%，已不能满足需要了，然而纳米多层膜系统巨磁电阻效应高达50%，可用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度与低噪音。（三）电学性质由于晶界面上原子体积分数的增大，纳米材料的电阻高于同类的粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属—绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应与库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量和超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来会全面取代目前的常规半导体器件。（四）热学性质纳米材料的比热、热膨胀系数都大于同类的粗晶材料和非晶体材料的值，这是因为界面原子排列较混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱。因此，在储热材料和纳米复合材料的机械耦合性能的应用方面有其广泛的应用前景。二、纳米材料在化工行业中的应用（一）在催化方面的应用催化剂在许多的化学化工领域里起着举足轻重的作用，它能够控制反应时间、提高反应效率和速度。大多数的传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行的，2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-9-/15不仅造成了生产原料的巨大浪费，使经济效益难以得到提高，而且对环境也造成了污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要的条件。纳米粒作催化剂可大大提高反应效率、控制反应速度，甚至使得原来不能进行的反应也能够进行。纳米微粒作催化剂比一般的催化剂的反应速度提高了10～15倍。纳米微粒作催化剂应用较多的为半导体光催化剂，特别是在有机物的制备方面。分散在溶液中的每个半导体颗粒可近似地看成是一个短路微型电池，在用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系的时候，半导体纳米粒子吸收光并产生电子—空穴对。在电场的作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面不同的位置，与溶液中的相似组分进行氧化和还原反应。光催化反应涉及许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化加氢和脱氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等等，其中有些是多相催化难以实现。半导体多相光催化剂能够有效地降解水中有机污染物。例如纳米TiO2既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒且便宜易得，是制负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶作基质，制得了催化活性比较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒对某些有机化合物的氢化反应是较好的催化剂，可替代昂贵的铂或钮催化剂。用纳米微粒来作催化剂提高反应效率、优化反应路径和提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不能忽视的重要研究课题。（二）在涂料方面的应用纳米材料由于其表面、结构的特殊性质，具有一般的材料难以得到的优异性能，显示出了强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界的关注热点。纳米材料给表面涂层带来了良好的机遇，使材料的功能化具有了极大的可能。借助传统的涂层技术、添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现了功能的飞跃。涂层按其用途可分为结构涂层、功能涂层。结构涂层是指涂层提高了基体的某些性质和改性。功能涂层是赋予基体不具有的性能，从而得到传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬和耐磨涂层，抗氧化、耐热和阻燃涂层，耐腐蚀和装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射和光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘和半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏和气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料可进一步提高它的防护能力，实现了防紫外线照射、耐大气侵害与抗降解、变色等，在卫生用品上的应用可起到杀菌保洁的作用。在标牌上使用纳米材料涂层可利用它的光学特性，达到储存太阳能和节约能源的目的。在建材产品（玻璃、涂料）中加入适宜的纳米材料，可达到减少光的透射、热传递的效果，产生隔热、阻燃的效果。日本松下公司已经研制出了具有良好的静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛、氧化锌等。这些具有半导体性能的纳米氧化物的粒子，室温下具有比常规氧化物高的导电特性，因而能够起到静电屏蔽的作用，且氧化物纳米微粒颜色不同，这样还能够通过复合来控制静电屏蔽涂料的颜色，克服了炭黑静电屏蔽涂料的只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随着粒径而变化，还具有随角变色的效应。在汽车装饰喷涂业中，将纳米TiO2加入在汽车的金属闪光面漆中，可以使涂层产生丰富而且神秘的色彩效果。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射的材料。在涂料中添加纳米SiO2可使涂料2011年2月17日轻化工程系应用化工专业毕业论文-10-/15的抗老化性能、光洁度和强度成倍增加。纳米涂层应用前景良好，将会为涂层技术带来一场新的技术革命。（三）在精细化工方面的应用精细化工是一个非常巨大的工业领域，其产品的数量繁多，用途广泛，能够影响到人类的生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也将会给精细化工带来福音并显示其独特畦力。橡胶、塑料、涂料等精细化工领域中纳米材料都能发挥着重要的作用。如在橡胶中添加纳米SiO2可提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射的能力。纳米Al2O3、SiO2加入到普通的橡胶中，可提高橡胶的耐磨性与介电特性，而且弹性也明显比用白炭黑作填料的橡胶好。在塑料中添加一定的纳米材料可以提高塑料强度和韧性，且致密性和防水性能也相应的提高。国外已经将纳米SiO2作为添加剂添加到密封胶和粘合剂中，使其密封性与粘合性都大为的提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃