沈阳化工大学成教院 毕业设计（论文）

论文题目：纳米材料在化工生产方面的应用 函授专业： 专科

函授站：沈阳市化工学校

学生姓名： 明月

指导教师： 吴茜

论文提交日期 2013 年 5月20 论文答辩日期 年 月 日日

一、纳米材料

纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子。

二、纳米材料在化工生产的应用

（一）在催化领域的应用

1、石化工催化领域

由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制，又由于尺寸小，比表面积大，表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等从而导致表面活性部位增加，另外，随着粒径减小，表面光滑程度变差，形成凹凸不平的原子台阶，这样就增加学反应的接触面，利用纳米微粒的高比表面积和高活性这些特征，可以显著提高催化效率。比如，纳米和粉可将有机化学加氧和脱氧反应提高十五倍，，利用纳米P1粉。碳化钨粉是高效的加氧催化剂在甲醛氧化制甲醛中，用纳米SiO2,选择性可提高五倍，利用纳米P1催化剂放在纳米TiO2担体上，通过光照，使甲醇水溶液制氧产率提高几十倍。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提高反应器的效率，改善产品的结构，提高产品附加值、产率和质量。纳米稀土氧化物，如La2O3 CeO2、Sm2O3等，可作为二氧化碳选择性氧化乙烷制乙烯的催化剂；纳米碳管用于合成氨催化剂有着潜在的前景，林进东等用Ni MgO催化甲烷法制得纳米碳管作催化剂载体，嵌入钾催化剂，

经脱氧，净化处理后，用于N2,3H2合成NH3的催化反应中，产物合成氨的产率为5.32ml(stp)氨/H·g·cat,大大高于同条件常用催化剂的产率，而且纳米管表面更趋于碱性有利于生产氨脱附。

2、石油化工添加剂的应用

纳米材料在石油化工添加剂中的应用纳米材料可以做华润添加剂，用纸防损修饰的ZrO2及MOs2的纳米微粒具有非常好的华润性和抗磨性；用分散性的氧化锑纳米微粒做成水溶胶作催化裂化金属钝化剂。，挂体效率提高20/100，稳定性，磨蚀性均得到增强。

催化剂在许多话学工领域中起着具足轻重的作用，他可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度，大多数传统催化剂不仅催化效率低，而且制备是凭经验进行，不仅造成生产材料巨大浪费，是经济效益难以提高，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。纳米粒作于催化剂比一般催化金的反应速度提高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，非凡是在有机物质被方面，分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似的看成是一个短路的微型电池，可用能量大于半导体能隙的光照舍半导体分散系，半导体纳米粒子吸收光产生电子-----空穴对。在电厂作用下，电子与空穴分离，分别前移到离子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

（二）在高分子裁量改性中的应用

1、纳米粒子的特性

（1）表面与界面效应

纳米微粒比表面积大，位于表面的原子占相当的的比例。表面能高。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能，使得表面原子具有很大的化学活性，从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。了利用纳米材料的这