納米材料在化學(xué)化T領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

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摘要：納米材料具有獨(dú)特的物理性質(zhì)以及化學(xué)性能，在受到社會的高度重視時，它在社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域內(nèi)都發(fā)揮著重要的價值，并且具有很大的發(fā)展空間，本文以納米材料的基本特性為基礎(chǔ)，探討其在化學(xué)化工領(lǐng)域內(nèi)的實際應(yīng)用情況，推進(jìn)了化學(xué)化工行業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：納米材料；化學(xué)化工領(lǐng)域；應(yīng)用

基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上，納米材料是一種新型材料，具有獨(dú)特的性質(zhì)，在特殊結(jié)構(gòu)層次的影響下，表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)是其主要的特點(diǎn)。在化學(xué)化工領(lǐng)域內(nèi)，納米材料具有良好的應(yīng)用價值，以下進(jìn)行具體分析。

1納米材料及其特性

納米材料是一種新型材料，三維空間中至少有一維處于納米尺度，或者以納米尺度作為基本結(jié)構(gòu)，該材料的尺寸結(jié)構(gòu)特殊，相當(dāng)于10-100個原子緊密排列在一起。納米科技將成為21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流，它不僅是信息技術(shù)、生物技術(shù)等新興領(lǐng)域發(fā)展的推動力，而且因其具有獨(dú)特的物理、化學(xué)、生物特性為涂料等領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

納米材料主要由納米晶粒和晶粒界面兩部分組成，其晶粒中原子的長程有序排列和無序界面成分的組成后有大量的界面（6×1025m3/10nm晶粒尺寸），晶界原子達(dá)15%～50%，且原子排列互不相同，界面周圍的晶格原子結(jié)構(gòu)互不相關(guān)，使得納米材料成為介于晶態(tài)與非晶態(tài)之間的一種新的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。納米材料主要有四方面特性，分別是表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀兩字隧道效應(yīng)，以下分別進(jìn)行具體分析：

一是表面效應(yīng)，納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子表面原子數(shù)與總原子數(shù)的比例值隨著粒徑變小而急劇增長后所導(dǎo)致的性質(zhì)改變。根據(jù)相關(guān)研究表示，伴隨著粒子直徑的縮短，避免原子個數(shù)的增長速度迅猛，而表面原子由于周圍缺乏相鄰原子，呈現(xiàn)不飽和性狀態(tài)，強(qiáng)化了納米粒子的化學(xué)活性，從而使得納米材料能夠在吸附、催化等作用上明顯的優(yōu)勢。

二是小尺寸效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)即為納米粒子的粒徑小于或等于超導(dǎo)態(tài)的相干波長時，其周期性的邊界條件將被損害，從而使得納米材料的化學(xué)性質(zhì)、催化性質(zhì)相對于其他材料來說有著明顯的區(qū)別。小尺寸效應(yīng)不單單顯著擴(kuò)展了納米材料的物理與化學(xué)特性范圍，并且大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。

三是宏觀量子隧道效應(yīng)。該效應(yīng)主要是指納米粒子能穿越宏觀系統(tǒng)的壁壘而出現(xiàn)變化的一種特征。這一效應(yīng)對納米材料的基礎(chǔ)研究與實際應(yīng)用都有著十分關(guān)鍵的作用。宏觀量子隧道效應(yīng)限制了磁盤對信息存儲量的限制，明確了現(xiàn)代微電子元件微型化的極限。

四是量子尺寸效應(yīng)。該效應(yīng)主要是指納米粒子尺寸持續(xù)減少到某一數(shù)值時，納米能級周邊的電子能級可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蛛x能級粒。這一效應(yīng)使得納米粒子擁有高水平的光學(xué)非線性、光催化性等特征。

總的來說，納米材料與其他材料不同，擁有眾多與眾不同的特性，這使得其在力學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等各個領(lǐng)域都擁有十分重要的應(yīng)用價值，并給資源利用拓展了更大的空間。

2納米材料在化學(xué)化工領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

2.1在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

納米材料以其自身基本特性在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，為空氣污染與水體污染治理等提供了可靠的技術(shù)支持，改善了空氣與水體質(zhì)量，滿足可持續(xù)發(fā)展理念下環(huán)境保護(hù)的基本要求。

就納米材料在空氣凈化方面的作用來看，其具有細(xì)微的顆粒尺寸，并且納米微粒表面形態(tài)特殊，粒徑大小各不相同，對著粒徑的減少納米微粒表面粗糙狀態(tài)加劇，最終形成凹凸不平的原子臺階，從而對空氣污染進(jìn)行科學(xué)化治理，提高空氣凈化效果。納米材料與技術(shù)在汽車尾氣超標(biāo)報警器與凈化設(shè)備中也具有良好的應(yīng)用效果，能夠有效提高設(shè)備性能，從而切實減少汽車排放尾氣中所含的有毒物質(zhì)，降低空氣污染指數(shù)，從而為社會群體的工作與生活提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。除此之外，納米材料與技術(shù)在石油提煉工業(yè)中也具有良好的應(yīng)用價值，能夠優(yōu)化脫硫環(huán)節(jié)，從而提高石油煉化工業(yè)的生產(chǎn)效率。

就納米材料在污水治理方面的作用來看，其能夠有效提取污水中的貴金屬，去除污水中的有害物質(zhì)、污染物質(zhì)和細(xì)菌等，從而改善水質(zhì)，并能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用，對于社會生態(tài)的穩(wěn)定平衡發(fā)展具有重要意義。水體中的污染物均可以基于納米材料與技術(shù)來進(jìn)行治理，在有機(jī)污染物與無機(jī)污染物上并沒有明顯差異，尤其是納米為例光催化作用，能夠?qū)⑺w中的污染物制造為礦化物，從而促進(jìn)改善水質(zhì)，去除有害污染物的目標(biāo)得以順利實現(xiàn)。

2.2在涂料領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

納米材料及技術(shù)在涂料領(lǐng)域內(nèi)也發(fā)揮著重要的作用，由于納米材料存在一定表面效應(yīng)，其結(jié)構(gòu)層次特殊，與其他材料相比納米材料的性質(zhì)比較特殊，并具有一定優(yōu)勢與活力。納米材料在化學(xué)化工領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在表面涂層方面，并且受到社會群體的高度灌注。納米材料及其技術(shù)的合理應(yīng)用，推進(jìn)了涂料領(lǐng)域內(nèi)表面涂層技術(shù)的不斷發(fā)展，為化學(xué)化工領(lǐng)域各項活動的規(guī)范進(jìn)行提供可靠的技術(shù)支持?；趥鹘y(tǒng)涂層技術(shù)的基礎(chǔ)上，納米復(fù)合體系涂層得以實現(xiàn)，并促進(jìn)了表面涂層技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步。由于納米材料具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和一些奇異的光、電、磁等性能，將其用于涂料中后，除了可以改性傳統(tǒng)涂料外，更為重要的是可以制備各種功能涂料，如具有抗輻射、耐老化、抗菌殺菌、隱身等特殊功能的涂料。

基于納米材料與技術(shù)的納米復(fù)合體系涂層的出現(xiàn)和應(yīng)用，改善了涂料的防護(hù)能力，并使得涂料具備防紫外線等作用，使得涂料的使用價值得到明顯改善。在汽車裝飾噴涂行業(yè)中對納米材料與技術(shù)加以合理應(yīng)用，能夠海山汽車漆面的色彩效果；將納米材料應(yīng)用于建筑材料涂料中，能夠改善熱傳遞效果，并減少透光性，從而優(yōu)化涂料性能，滿足實際使用需求。

2.3納米材料材料在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用

催化劑在眾多化工領(lǐng)域中都占據(jù)著十分重要的地位，其能夠控制反應(yīng)時間、提升反應(yīng)速度與效率，顯著提升經(jīng)濟(jì)效益，減少對生態(tài)環(huán)境的污染。首先，光催化反應(yīng)。納米粒子作為光催化劑擁有粒徑細(xì)、催化效率高等優(yōu)勢，十分容易利用光學(xué)手段來對界面的電荷轉(zhuǎn)移進(jìn)行等特點(diǎn)進(jìn)行研究。例如，利用納米Ti02應(yīng)用在高速公路照明裝置的玻璃罩面中，由于其擁有較高水平的光催化活性，能夠?qū)ζ浔砻娴挠臀圻M(jìn)行分解處理，從而保證其良好的透視性。又例如，在火箭發(fā)射所使用的固體燃料推進(jìn)器中，如添加大約為1wt%的超細(xì)鋁或鎳顆粒，可以使得其燃燒使用率增加100%。將表面為180m2/g的碳納米管直接應(yīng)用在NO的催化還原中，從而可以增加NO的轉(zhuǎn)化率。

3結(jié)束語

總而言之，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米技術(shù)得以形成，并在能源、環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著重要的作用，納米技術(shù)在化工領(lǐng)域中的合理應(yīng)用，一定程度上改善了社會群體的生活狀態(tài)，為新產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計以及產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供可靠的技術(shù)支持，對于現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有重要意義。在未來發(fā)展中，納米技術(shù)也具有廣闊的發(fā)展空間。