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纳米空气净化材料
作者:管理员    发布于:2016-10-27 11:27:07    文字:【】【】【

  纳米空气净化材料于建香师奇松张淑敏顾凯刘太奇(北京石油化工学院化学工程系,北京102617)的过程分为化学过程和物理过程;介绍了包括纳米二氧化钛等一些新型纳米材料,它们以化学催化为主要手段进行空气净化,并且介绍了基于电纺丝等新技术发展起来的无纺纳米丝,及在普通过滤材料上的附着与层压得到的复合材料在空气净化中应用的进展。

  中图法分类号X506世纪之交,世界先进国家美国、日本等都从未来发展战略的高度,重新布局纳米材料研究,对纳米技术的投资逐年增加。同时我国关于纳米材料和技术的研究,也取得重要的进展到目前为止,我国已经建立纳米材料和技术的生产线10多条,包括纳米复合塑料、橡胶和纤维的改性,纳米功能涂层材料的设计和应用,纳米材料在能源和环保等方面的应用开发已经在我国兴起。

  1纳米材料与技术自从Gleiter等制得纳米块体材料并对其各种物性进行系统的研究以来,纳米材料已经引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。广义上讲,纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固体材料。纳米材料可划分为纳米微粒和纳米固体(包括薄膜)两个层次,它包括零维的原子团束和纳米颗粒,一维调制的纳米多层膜;二维调制的纳米颗粒膜(涂层)以及三维调制的纳米相材料。随纳米材料发展而发展起来的纳米技术是20世纪80年代末诞生并崛起的高科技,它的基本涵义是指在纳米尺寸范围内研究物质的组成,通过直接操纵和安排原子、分子而创造新物质。人类对物质的认识除了宏观领域和微观领域以外,还存在着不同于这两个领域的所谓“介观领域这个领域包括了从微米、亚微米、纳米到团簇尺寸的范围。纳米是一种几何尺寸的量度单位,长度仅为十亿分之一米,略等于4 ~5个原子排列起来的长度,复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能,这是其它任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的;另外以活性碳作为载体、纳52粉体为催化剂的汽车尾气净化催化剂也有较好的应用。据报道,更新一代的纳米催化剂将在汽车发动机汽缸里发挥催化作用,使汽油在燃烧时就不产生CO和NOx无需进行尾气净化处理。外,还有一些空气净化材料通过物理吸附的方式对空气中的杂质进行过滤清除,例如国内现在有10个左右生产空气滤布的工厂,产品应用在除尘器、空调和其他的需要空气过滤的装置中。这些过滤材料只能净化10 m左右及大于10Mm的颗粒。但是,直径小于10特别是1~2Mm的颗粒对人体的危害大,例如,二英这种致癌物往往吸附在这些小颗粒上。另外,在超净水、超净油的制备方面也存在相同的问题。如果用静电纺丝技术将水溶性高分子制备成纳米纤维,再用适当的负载技术使之牢固负载于普通的过滤材料上(见)制作超净纳米丝的过滤材料就可以解决这一问题。有毒的NOx可导致酸雨和温室效应,因此其在大气中的含量必须被适时监测,目前监测技术成本高,不便移动作业,所需温度高。与现有监测仪器不同的是,利用纳米技术研制的碳纳米管可以用于监测NOx可在室温下工作,造价低廉,而且体积小,只有3Mm长。

  纳米Ti2是实用化的环境净化材料,由于纳米级Ti2粒径小,表面原子多,使光催化效率大大提高;并且其氧化还原电位也发生变化,使氧化还原的能力增加。

  在透水性多孔混凝土表面7 ~8mm深度内掺入50的Ti2纳米粉制成的光催化混凝土对浓度为10―5mol/L的NOx的去除力达80,而将之用于公路的铺设,可以有效去除汽车尾烯、聚丙烯腈、尼龙6、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚己内酰胺、聚苯乙烯和聚苯胺等。

  直径小于10nm的聚合物纤维在许多方面有重要的应用,包括工程织物、特殊的过滤材料、负载催化材料以及生成管状器件的模板,例如内径在1~9nm范围的中空纤维卜11.我们的滤布进行空气浮尘的过滤实验,测量过滤掉的颗粒的大小,实验证明该材料过滤空气中1Mm的颗粒,其效率近百。

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