应用化工论文

河南质量工程职业学院毕业设计（论文）纳米材料在化工生产中的应用系别：食品与化工系专业：应用化工技术班级：09级应化2班学生姓名：李乐指导教师：邱再明完成日期：2012-02-18河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书班级09应化2班学生姓名李乐指导教师邱再明设计（论文）题目纳米技术在化工生产中的应用主要研究内容主要技术指标或研究目标基本要求1学会查阅文献资料2掌握书写论文的基本要求，能独立完成论文写作3能够独立进行研究工作4掌握基本的计算机排版主要参考资料及文献[1]胡国艺,李谨,李志生,王淑英.煤成气轻烃组分和碳同位素分布特征与天然气勘探[J].石油学报,2010,(01):42-48[2]科文.2009十大地质科技和十大找矿成果揭晓[J].资源导刊,2010,(01):30.[3]张先平,张树林,叶加仁.鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界天然气成藏机理分析[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2006,(05).[4]张群双.苏里格气田试气地面流程改进历程及应用[J].油气井测试,2010,(01):50-51,77河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表一（指导教师用）班级：09应化2班姓名：李乐学号：010430909评价内容具体要求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成绩100指导教师评语：指导教师签名：年月日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表二（评阅人用）班级：09级应化2班姓名：李玉龙学号：010430909评价内容具体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50工作量、难度工作量饱满，难度较大。25创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成绩100评阅人评语：指导教师签名：年月日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。河南质量工程职业学院毕业设计（论文）答辩情况记录（答辩委员会或答辩小组用）班级：09级应化2班姓名：李玉龙学号：010430909答辩题目对学生回答问题的评语正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：成绩：答辩负责人签名：年月日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）总成绩评定表班级09级应化2班姓名李乐学号010430909设计（论文）题目天然气水合物现状分析成绩指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩系毕业设计（论文）领导小组审核意见：小组组长签名：年月日注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。目录论文摘要……………………………………………………………11.纳米材料的概念22、纳米材料在化工中的应用22.1在催化方面的应用………………………………………………22.2在涂料方面的应用………………………………………………42.3在其它精细化工方面的应用……………………………………52.4在医药方面的应用………………………………………………62.5在石油工业技术发展的可能性……………………………………103、纳米材料的研究现状及问题4纳米材料的展望参考文献……………………………………………………………9致谢………………………………………………………………10摘要本文从纳米材料在催化方面、涂料方面、其它精细化工方面和医药方面的应用等几个方面探讨了其在化工中的应用。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。关键词：纳米材料化工生产催化应用1纳米材料的概念纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)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=100厘米，1厘米=10000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。纳米材料（又称超细微粒、超细粉未）是处在原子簇和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。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，拥有一系列新颖的物理和化学特性，在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。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。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力【1】。2纳米材料的分类纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。2.1纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。2.2纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。纳米膜纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。2.3纳米块体纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。3纳米材料的制备方法3.1惰性气体下蒸发凝聚法。通常由具有清洁表面的、粒度为1-100nm的微粒经高压成形而成，纳米陶瓷还需要烧结。国外用上述惰性气体蒸发和真空原位加压方法已研制成功多种纳米固体材料，包括金属和合金，陶瓷、离子晶体、非晶态和半导体等纳米固体材料。我国也成功的利用此方法制成金属、半导体、陶瓷等纳米材料。3.2化学方法：1水热法，包括水热沉淀、合成、分解和结晶法，适宜制备纳米氧化物；2水解法，包括溶胶-凝胶法、溶剂挥发分解法、乳胶法和蒸发分离法等。3.3综合方法。结合物理气相法和化学沉积法所形成的制备方法。其他一般还有球磨粉加工、喷射加工等方法。4.纳米材料在化工生产中的应用4.1碳纳米管的研发和应用碳纳米管可制成高强度碳Z-T-维材料，用碳纳米管作为增强填料可以形成各种复合材料，用碳纳米管还可制成贮氢材料，而且碳纳米管储气能力极强，多壁碳纳米管储氢量可达4．2％，可作为储氢材料用于燃料电池等领域。日本丰桥(Toyohashi)技术科学大学与Tokai碳素公司和Futaba公司联合开发的新方法，因在大气气氛中制取，可大大节减费用，新方法用电弧喷射法合成碳纳米管，采用200-300A的20V直流电在两个石墨电极间产生电弧[2]，阳极不断消耗并在4000-10000K下快速蒸发，引起电弧喷射，将电弧喷射快速急冷至室温，将它吹到冷却板上，便得到了纳米碳颗粒，约70％的产物由碳颗粒(长50-150nm)凝聚体组成，约30％为长3-10nm、直径1-5nm的纳米管[3]。日本三井化学公司建成了世界上最大规模的碳纳米管生产装置，生产能力为120t／d，碳纳米管价格稍低于90美元／kg，该产品己用于生产高性能塑料的增强材料、蓄电池、电子元件及燃料电池电极材料。Hyperion催化国际公司也是世界上吨位级碳纳米管生产商，最近引入新的导电纳米管增强氟聚合物，扩展了其纳米管增强的塑料家族，其中包括乙烯一四氟乙烯(ETFE)和聚偏二氟乙烯(PVDF)，将它们应用于汽车、电子和材料处理各个领域，可控制静电、提高抗化学品性能、增强内在润滑性。大陆菲利浦斯与美国西南纳米技术公司(SWeNT)组建技术联盟，也加快了低成本碳纳米管的商业化步伐，应用于塑料掺混物是其目标市场之一。现有碳纳米管的生产成本一般高达500美元／kg，SweNT期望使用其技术可使成本降低30％-50％。该公司与常用的电弧法和莱塞法合成碳纳米管技术不同，推出新的流化床反应器工艺，组合了DanielResasco公司开发的催化剂。美国zeyo公司首次向市场投放了两种基于碳纳米管的添加剂产品，即多壁碳纳米管和单壁碳纳米管添加剂产品。这两种产品可用于改性聚氨酯，大大提高材料的导电和力学性能，其中导电性能可以提高10个数量级。目前我国清华南风纳米粉体技术产业化工程中心开发的15kg／hr碳纳米管批量生产技术已创下国际新高，按每年8000小时计，产能将达120t／d[4]，表明我国碳纳米管产业化技术已走在世界前列。4.2.在催化方面的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。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，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的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极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路