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1、2010-10-102目錄目錄背景應(yīng)用舉例1.能源領(lǐng)域2.空氣凈化3.汽車尾氣凈化未來展望參考文獻(xiàn)2010-10-103背景近年來，納米材料、納米技術(shù)在諸多領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注，成為國際上研究和開發(fā)最活躍的領(lǐng)域之一，被認(rèn)為是21世紀(jì)人類最有前景的技術(shù)領(lǐng)域。由于納米材料具有獨(dú)特的物理性能和特定的化學(xué)性能，具有比表面積大、表面活性高等特點(diǎn)，顯示出許多傳統(tǒng)催化劑無法比擬的優(yōu)異特性。現(xiàn)今發(fā)展最快的納米結(jié)構(gòu)催化劑領(lǐng)域是納米微孔分子篩和納米介孔分子篩。此外還有酶催化劑。一些新型的納米結(jié)構(gòu)材料，如納米碳管、納米纖維、納米膜等也為納米催化研究帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。由于納米材料具有優(yōu)良的性能，已經(jīng)引起了世界各國材
2、料學(xué)者和催化學(xué)者的極大重視與關(guān)注，已成為材料學(xué)科與新穎交叉學(xué)科研究的熱點(diǎn)，并取得了顯著的突破與進(jìn)展，作為新材料己被廣泛地應(yīng)用于石油、化工、能源、涂料、生物以及環(huán)境保護(hù)等許多領(lǐng)域，展現(xiàn)了寬廣的應(yīng)用前景。 2010-10-104應(yīng)用舉例1. 能源領(lǐng)域2. 空氣凈化3. 汽車尾氣凈化2010-10-105能源領(lǐng)域納米催化技術(shù)在能源領(lǐng)域的一個(gè)重要應(yīng)用就是CeO2。水汽轉(zhuǎn)移反應(yīng)分為兩步進(jìn)行。第一步是CO的水汽轉(zhuǎn)移反應(yīng)，在中溫條件下進(jìn)行，第二步是微量CO的深度氧化過程。目前常規(guī)的工業(yè)催化劉，不能直接應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)。這是由于高溫段的Fe-Cr催化劑活性不夠高，同時(shí)，低溫段Cu基催化劑條件苛刻時(shí)，性能不夠
3、穩(wěn)定。由于受車用燃料電池自重（30一40kg）、體積（30一40L）以及載量的限制，這類催化劑無法直接應(yīng)用于該系統(tǒng)。 2010-10-106能源領(lǐng)域NexTech開發(fā)了一類Pt/CeO2無機(jī)膜結(jié)構(gòu)催化劑，如圖所示，發(fā)現(xiàn)隨著膜催化劑中CeO2粒度的持續(xù)下降其WGS反應(yīng)活性迅速提高，到納米尺度時(shí)，性能最佳。同時(shí)，提出了CeO2儲氧促進(jìn)機(jī)制。與低溫段Cu基催化劑相比，該類催化劑在車用燃料電池領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。如圖所示，相比Cu基催化劑，燃料電池效率提高，成本明顯降低。 2010-10-107空氣凈化傳統(tǒng)的空氣凈化技術(shù)大多采用活性炭吸附空氣中的有毒污染物，但污染物本身的處理仍然是一個(gè)問題。而以
4、銳鈦礦型納米TiO2：催化劑為代表的光催化空氣凈化技術(shù)具有室溫深度氧化、二次污染小、運(yùn)行成本低和可望利用太陽光為反應(yīng)光源等優(yōu)點(diǎn)，再加上納米TiO2制備成本低、化學(xué)穩(wěn)定性和抗磨損性能良好等優(yōu)點(diǎn)，在空氣尤其是在室內(nèi)空氣的深度凈化方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所在1991年成功地開發(fā)出了可同時(shí)消除微量H2S、SO2、NH3和CH3SH等有惡臭氣味的光催化劑和適合于消除封閉和半封閉空間微量有害氣體的光催化空氣凈化器。古政榮等舊3研制的活性炭一納米TiO2復(fù)合光催化空氣凈化網(wǎng)在功率為6w、波長為254nm的紫外殺菌燈照射3h后，甲苯甲醛、TCE、H2S、 NH3和CO的凈化率分
5、別為98.8%、98.5%、99.5%、99.6%、96.5%和60.1%，活性炭還可以原位再生。周宇松等在負(fù)載型納米TiO2光催化劑分解煉油廠典型的惡臭、有毒有害氣體H2S、甲基醇與乙硫醇模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研制出納米光催化空氣凈化樣機(jī)，可以快速分解H2S氣體，有希望得到推廣應(yīng)用。 2010-10-108汽車尾氣凈化汽車尾氣機(jī)外凈化采用的多為含貴金屬的三元汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器，但貴金屬價(jià)格昂貴，又容易發(fā)生Pb、S、P等中毒，尋找新型催化材料部分或全部替代貴金屬已成為必然趨勢。以活性炭為載體、納米Zn0.5Ce0.5O2。粉體為催化活性體的汽車尾氣凈化催化劑，由于其表面存在著具有極強(qiáng)電子得失能力的
6、Zr4+Zr3+、Ce4+/Ce3+離子對，電子可以在三價(jià)和四價(jià)離子之間傳遞，因此具有極強(qiáng)的電子催化氧化還原性，再加上納米材料比表面大、空間懸鍵多、吸附能力強(qiáng)，因此它在氧化CO的同時(shí)還原NOx，使它們轉(zhuǎn)化為對人體和環(huán)境無害的氣CO2和N2。不過，納米微粒的粒徑要控制得當(dāng)，否則得不到最佳的催化效果。在CO的低（常）溫催化氧化過程中，當(dāng)納米金微粒的粒徑在2 3nm時(shí)，金催化劑催化氧化CO的活性最高。但對某些納米催化劑而言，當(dāng)納米微粒的粒徑減小到10nm后，增加的表面積有可能被很大的表面再混合效應(yīng)所抵消，因此，粒徑的過度減小還有可能導(dǎo)致其活性下降。2010-10-109汽車尾氣凈化納米級的Fe、Ni
7、與TiO2和Al2O3等載體在700 - 1000下的燒結(jié)體也可以代替貴金屬而作為汽車尾氣凈化劑。用惰性氣體蒸發(fā)冷凝法制備的Fe、CO、Ni納米粒子（30nm）和TiO2及Al2O3載體混合后，在700 - 1000下焙燒得到的催化劑能有效降低尾氣中的CO、NOx和烴含量，其凈化率相當(dāng)于最好的鉑催化劑并且壽命比較長。納米光催化技術(shù)也是凈化汽車尾氣的有效手段之一。如在建筑物的外墻板上、隧道內(nèi)照明燈和高速路兩旁路燈燈罩玻璃上涂以納米TiO2涂層，可以凈化由于各種汽車、摩托車排出的NOx 、油、積炭及揚(yáng)起的塵埃，并能夠殺菌防污。2010-10-1010未來展望納米催化技術(shù)作為一種新型環(huán)境友好的技術(shù)，
8、已成為當(dāng)代材料學(xué)科和催化學(xué)科研究的前沿。但迄今對各種新型納米材料的研究，總體上仍處于實(shí)驗(yàn)室和理論探索階段，在催化領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)例還不多，更談不上工業(yè)化實(shí)施。這就為工業(yè)催化者們提出了艱巨而緊迫的任務(wù)。展望未來，納米催化技術(shù)的發(fā)展方興未艾，面臨著極大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，具有潛在的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，有可能引起化學(xué)工業(yè)某些工藝技術(shù)的變革或突破性進(jìn)展。 納米機(jī)器人納米機(jī)器人2010-10-1011參考文獻(xiàn)1.董淼 儲德清.納米催化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展.天津工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院。2.黃仲濤 耿建銘.工業(yè)催化（第二版）.化學(xué)工業(yè)出版社。3.沈迪新我國汽車尾氣污染控制與對策【J】.環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1997,5(6):23-25 。
模擬電路第二章
