納米材料的應用:
1、催化方面的應用
納米粒子由于粒徑小 比表面大 故表面活性中心數量多 其催化活性和選擇性會加大 產物收率會增高 納米粒子作為催化劑 可大大提高反應效率 控制反應速度 甚至使原來不能進行的反應也能進行 納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高 10~15 倍 納米粒子對光解水制氫和一些有機合成反應也有明顯的光催化活性 國際上已把納米粒子催化劑稱為第四代催化劑 例如金屬納米催化劑主要是貴金屬如 Pt Ag 及非貴金屬如 Ni Fe 等 其中貴金屬納米催化劑可用于高分子高聚物氫化反應 納米 TiO2既有較高的光催化活性又能耐酸堿 對光穩定 無毒 便宜易得 是制備負載型光催化劑的最佳選擇 Ni 或 Cu-Zn 化合物的納米顆粒 對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑 可代替昂貴的鉑或鈕催化劑采用納米 Ni 作為火箭固體燃料的催化劑 燃燒率可提高 100 倍 用納米微粒作為催化劑提高反應效率 優化反應路徑 提高反應速度 降低反應溫度和光催化降解方面的研究 是未來催化科學不可忽視的重要研究課題 很有可能給催化在工業上的應用帶來革命性的變革。
2、在涂料方面的應用
蘇州優鋯納米材料由于其表面和結構的特殊性, 具有一般材料難以獲得的優異性能,顯示出強大的生命力。 表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。 納米材料為表面涂層提供了良好的機遇,使得材料的功能化具有極大的可能。 借助于傳統的涂層技術,添加納米材料,可獲得納米復合體系涂層,實現功能的飛躍,使得傳統涂層功能改性。在涂料中加入納米材料如納米 TiO2,SiO2 和 ZnO 等顆
粒,可進一步提高其防護能力,實現防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等;將納米抗菌粉用于涂料中,則可制得納米殺菌涂料,涂覆在建材產品,如衛生潔具、室內空間、用具、醫院手術間和病房的墻面、地面等,起到殺菌、保潔效果;在標牌上使用納米材料涂層,可利用其光學特性,達到儲存太陽能、節能源的目的;在外墻建筑涂料中添加納米SiO2、TiO2 等納米粒子以提高耐候性, 可以達到減少光的透射和熱傳遞效果,產生隔熱、阻燃等效果;在汽車面漆中添
加 TiO2 以提高汽車涂料的耐老化性等, 特別是金紅石型超細 TiO2,在汽車面漆中還可起到效應顏料作用,與其它片狀效應顏料如鋁粉顏料或珠光顏料并用時,會產生伴有乳光的隨角異色性,可用于豪華轎車面漆,這是目前納米 TiO2 的最
大用途,也是國外納米材料在涂料中應用最為成功的例子之一。 利用納米對紅外線和吸收作用, 將其涂覆于纖維織物上,制成軍服,不但可以提高衣服的保暖性,而且可以提高士兵夜間行動的保密性; 用紅外反射材料組成的多層納米
復合膜,涂覆在有燈絲的燈泡罩內壁,透光率好,而且對紅外線具有很強的反射能力,可以起到節約電能的作用。 國外用納米級羰基鐵粉、鎳粉、鐵氧體粉末已成功配制了軍事隱身涂料,涂到飛機、軍艦、導彈、潛艇等武器裝備上,使該裝備具有隱身性能。優鋯納米 SiO2 添加到紫外光固化涂料中可提高涂料的硬度,還有涂料的耐刮擦性等。 比如,采用聚硅氧烷、 銳鈦級納米 TiO2、 填料和溶劑復合可制得大氣環保涂料,能將大氣中 NOx 轉化成硝酸,可涂覆在高速公路、橋梁、建筑物、廣告牌的表面上,或在需要的地方專門設置凈化面板等。 納米 SiO2 是一種抗紫外線輻射材料,在涂料中加入納米 SiO2,可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。 納米涂層具有良好的應用前景,將為涂層技術帶來一場新的技術革命,也將推動復合材料的研究開發與應用。
3、在傳感器中的應用
納米微粒具有大的比表面積,高的表面活性以及與氣體相互作用強等特性, 導致納米微粒對周圍環境的變化十分敏感。 如光、溫度、濕度、氣氛、壓強的微小變化都會引起其表面活界面離子價態和電子遷移的變化。 這正滿足了傳感器功能上所要求的靈敏度高、 響應速度快以及檢測范圍廣的要求。 是納米粒子最具有前途應用領域之一,目前科學家已發現多種納米材料對一些特定的物質具有敏感反應。如氣體傳感器納米二氧化錫膜、γ 三氧化二鐵及氧化鋯納米
顆粒;紅外傳感器用的沉積在基板上金納米顆粒;濕敏傳感器是用納米顆粒與介孔固體組裝成的等。 隨著碳納米管和氧化物納米線、納米帶的發現,出現了一批用這些準一維納米材料制作的高靈敏度、高穩定性的氣敏傳感器原型[9]
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以上這些納米材料制備的氣敏傳感器與顆粒膜傳感器相比,除具有它們各自的優點外,還有蘇州優鋯納米材料不易團聚,不易污染,使用壽命長等優點,因此有望在實際應用中取代。