納米催化是綠色高新精細(xì)化工發(fā)展的根本
使精細(xì)化工的反應(yīng)做到“原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)”是未來(lái)精細(xì)化工研究開發(fā)的方向。提高催化劑的活性,即提高其轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率,使其接近或達(dá)到100%,是發(fā)展“綠色”精細(xì)化工的根本途徑。采用納米型催化劑,因其超微粒子粒徑小、比表面積大,表面能高,其催化活性可大提高,從而可達(dá)到發(fā)展“綠色”高新精細(xì)化工的目的。如在環(huán)辛二烯的加氫反應(yīng)中,使用氣相沉積法制備的納米金屬鎳加氫催化劑,其催化活性為骨架鎳的2-7倍,選擇性要比骨架鎳高5-10倍。
導(dǎo)體納米TiO2光催化降解處理工業(yè)廢水是“綠色”高新精細(xì)化工發(fā)展的方向
這種高級(jí)氧化工藝和技術(shù)特別適合用于生化方法難以處理的體系。納米TiO2的粒徑小、比表面化積大、光催化效率高、反應(yīng)活性高,這種超微粒子分散在介質(zhì)中具有透明性,容易運(yùn)用光學(xué)手段和方法來(lái)觀察界間的電荷轉(zhuǎn)移,同時(shí)也為光催化過程的能量傳輸提供了有利的條件,可有效地處理工業(yè)廢水。
超微粉涂層材料使傳統(tǒng)涂層材料實(shí)現(xiàn)功能飛躍
超微粉涂層材料的種類很多,包括金屬及合金超微粉涂層材料、無(wú)機(jī)非金屬材料與陶瓷超微粉涂層材料、塑料與高分子復(fù)合材料涂層等。由于添加了各種超微粉,可使傳統(tǒng)的涂層實(shí)現(xiàn)功能飛躍,性能大大提高。同時(shí)由于采用傳統(tǒng)的涂層技術(shù),不需增加太大的成本,已使這些添加超微粉的復(fù)合體系涂層很快就在市場(chǎng)上展示出強(qiáng)勁的應(yīng)用勢(shì)頭和實(shí)用價(jià)值。
納米磁性粉體使磁性記錄材料向高密度發(fā)展
信息用化學(xué)品是精細(xì)化工的重要門類,屬高新技術(shù)范疇。磁性記錄材料是信息用化學(xué)品中的重要門類,它隨著磁性Fe3O4粉體材料的粒徑變小而磁帶的性能和檔次不斷提高。
隨著磁記錄工業(yè)的迅猛發(fā)展,磁記錄密度急劇增長(zhǎng),特別是納米結(jié)構(gòu)的巨磁電阻效應(yīng)所制成的自旋閥型的高密度讀出磁頭的應(yīng)用,使磁性記錄材料的性能滿足了這種要求。在顆粒型磁存儲(chǔ)介質(zhì)中,磁性顆粒的尺寸已從微米、亞微米向納米尺度方向過渡,這種細(xì)微化的納米技術(shù)已為高密度磁存儲(chǔ)創(chuàng)造了條件。
另外,磁性納米粉體材料所制造的磁性液體,已廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)密封、揚(yáng)聲器、復(fù)印、醫(yī)藥等領(lǐng)域。
電子用化學(xué)品是精細(xì)化工的重要門類,亦屬高新技術(shù)。作為計(jì)算機(jī)“五官”的傳感器的研究和應(yīng)用已把小于100nm的納米級(jí)電阻型金屬氧化物和復(fù)合氧化物半導(dǎo)體氣體敏感材料(氣敏材料)推向了市場(chǎng),這種有“嗅覺”功能的氣敏傳感器已在環(huán)境安全、環(huán)境衛(wèi)生、工業(yè)過程的自動(dòng)控制、促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)、石油和天然氣的勘探等多方面得到了廣泛的應(yīng)用。
超微粉體使普通陶瓷向精細(xì)、結(jié)構(gòu)和功能陶瓷發(fā)展
采用高純超細(xì)Al2O3粉體已制得性能優(yōu)異的高級(jí)耐火、耐磨、耐蝕的氧化鋁結(jié)構(gòu)陶瓷,以及電氣絕緣性高的功能陶瓷,廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工及電子等工業(yè)領(lǐng)域,市場(chǎng)前景極為廣闊。
超微粉體材料作為助劑可生產(chǎn)出高性能和功能化塑料、橡膠和纖維
人們將分散相尺寸至少有一個(gè)維度在納米范圍內(nèi)的聚合復(fù)合材料稱為聚合物基納米復(fù)合材料,它包括有機(jī)/有機(jī)型、有機(jī)/無(wú)機(jī)混雜物型和有機(jī)/無(wú)機(jī)粒子型復(fù)合材料。由于納米粒子粒徑小、比表面積大、表面活性高,從而使基體聚合物的力學(xué)性能顯著提高,如用納米CaCO3改性聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE),不介使拉伸強(qiáng)度大大提高,還大大提高了其缺口和無(wú)缺口的抗沖強(qiáng)度,有明顯的增韌作用;用納米TiO2、Al2O3、ZnO等超微粉體改性塑料,使塑料具有良好的抗紫外能力而不易老化;用納米Al2O3、SiO2、Sb2O3可制得具有阻燃效果優(yōu)異并具有補(bǔ)強(qiáng)功能的高檔阻燃塑料;納米TiO2、ZnO和Ag等具有良好的殺菌作用,用它們改性塑料,制成抗菌內(nèi)襯門把手、防霉菌封條、復(fù)合增強(qiáng)材料,使冰箱內(nèi)食物貯存的環(huán)境得到極大改善,增強(qiáng)了冰箱的抑菌保鮮功能。
超微粉休材料使防曬化妝品備受歡迎
大氣臭氧層的破壞程度每增加1%,紫外線輻射的強(qiáng)度就會(huì)增強(qiáng)2%,而人類患皮膚癌的可能性就增加3%,為此,以納米級(jí)TiO2、ZnO、Fe2O3等粉體經(jīng)過表面改性和復(fù)配制得的化妝品具有極好的抗紫外線功能,備受青睞。我國(guó)2000年化妝品行業(yè)有2500余家企業(yè),年總產(chǎn)值達(dá)320億元左右,其中抗紫外線類化妝品占整個(gè)化妝品品種數(shù)的40%,占總產(chǎn)值的54%,而抗紫外線防護(hù)劑產(chǎn)值12億元,希望以納米材料為主體的紫外線屏蔽劑應(yīng)超過30%。因此,有較好的市場(chǎng)前景。
超微粉體使造紙涂層材料能滿足引進(jìn)造紙裝置的需要
我國(guó)從改革開放以來(lái),已從國(guó)外引進(jìn)了數(shù)十條造紙和涂層紙生產(chǎn)線,需要配套的超微細(xì)碳酸鈣數(shù)萬(wàn)噸。利用我國(guó)自行開發(fā)的納米級(jí)CaCO3技術(shù)建設(shè)2萬(wàn)噸/年生產(chǎn)裝置,投資約5000萬(wàn)元,年產(chǎn)值可達(dá)4000萬(wàn)元——1億元/年,有較好的經(jīng)濟(jì)效益,并可提高涂層紙檔次。
納米材料可提高潤(rùn)滑油脂減磨抗磨性能
將納米銅或銅合金粉末加入潤(rùn)滑油中,可使?jié)櫥偷臐?rùn)滑性能提高10倍以上,并能顯著降低機(jī)器部件的磨損、提高烯油效率、改善動(dòng)力性能、延長(zhǎng)使用壽命。加入1%的超微聚四氟乙烯納米粉,可使?jié)櫥偷哪Σ料禂?shù)下降16%以上,實(shí)驗(yàn)鋼球的磨損量降低近30%。加入1%20-40nm的金剛石納米粉到石蠟油中,可使磨擦系數(shù)降低50%,磨擦劑的磨損量也大幅度降低。因此,納米材料可使?jié)櫥椭瑴p磨抗磨劑提高到一個(gè)新的水平,對(duì)汽車、機(jī)械、航空、國(guó)防等工業(yè)區(qū)的發(fā)展以及減少環(huán)境污染、節(jié)約能源都極具現(xiàn)實(shí)意義。
超微粉體使醫(yī)學(xué)和保健食品步入新階段
納米CaCO3作為保健食品和藥物成分,可提高人體對(duì)鈣質(zhì)的吸收和利用;納米花粉由于破壞了花粉的細(xì)胞壁而提高了人體對(duì)花粉中有效成分的吸收和利用;含納米羥基磷灰石的牙膏具有比氟更好的防齲齒功效;預(yù)計(jì)納米材料在21世紀(jì)將會(huì)作為生物醫(yī)用的核心材料,在細(xì)胞分離和細(xì)胞染色中發(fā)揮重要作用,將制成特殊藥物或新型抗體對(duì)人體進(jìn)行局部定向治療;納米機(jī)器人將成為典型的醫(yī)療納米裝置為人類醫(yī)療服務(wù)。