1.何为纳米粒,它具体作用有什么
纳米技术包含下列四个主要方面:
1、纳米材料:当物质到纳米尺度以后,大约是在0.1—100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能 。这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料 。如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料 。过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能 。
第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:
一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热 。磁性材料也是如此,象铁钴合金,把它做成大约20—30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍 。
80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料 。为什么磁畴变成单磁畴,磁性要比原来提高1000倍呢?这是因为,磁畴中的单个原子排列的并不是很规则,而单原子中间是一个原子核,外则是电子绕其旋转的电子,这是形成磁性的原因 。但是,变成单磁畴后,单个原子排列的很规则,对外显示了强大磁性 。
这一特性,主要用于制造微特电机 。如果将技术发展到一定的时候,用于制造磁悬浮,可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车 。⒉纳米动力学,主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(mems),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺 。
特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小 。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等 。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等 。
2.纳米粒子的应用
借助于纳米材料的各种特殊性质,科学家们在各个研究领域都取得了性的突破,这同时也促进了纳米材料应用的越来越广泛化 。
1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度 。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,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 。
纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行 。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高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,非凡是在有机物制备方面 。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对 。
在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应 。光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的 。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物 。
例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择 。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂 。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂 。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温 。
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