龔壟,鄒靜,龍楊俊,曹曉和
一、納米技術簡介 納米技術是以掃描探針顯微鏡等技術為手段,在納米尺度(0.1nm~1OOnm)上研究利用原子、分子結構的特性及其相互作用原理,并按人類的需要,在納米尺度上直接操縱物質表面的分子、原子、乃至電子來制造特定產品或創造納米級加工工藝的一門新興學科技術。 納米技術包括納米結構和納米材料兩部分。納米結構指的是在納米尺度上構架功能性結構,比如單電子開關,納米元器件等;納米材料指的是構成材料的結構單元的尺度是納米尺度,并且用到的材料性質是這個尺度上物質特有的非常規性質。納米尺度的物質顆粒比宏觀尺度(微米)小,比微觀尺度(0.1納米)原子大,此時量子效應開始影響到物質的性能和結構。由納米結構單元構成的納米材料,在機械性能、光、電、磁、熱等方面與普通材料有很大不同,具有輻射、吸收、催化、吸附以及二元協同性等新特性。從某種意義上說,納米材料的出現極有可能改變能源消費與環境保護之問長期存在的矛盾。 納米材料的化學活性和大比表面決定了它超強的吸附能力。我們知道,紡織工業的污水中通常含有有毒有害物質,包括有機物和重金屬等,污水治理就是將這些物質從水中去除。由于傳統的水處理方法效率低,成本高、存在二次污染等問題,污水治理一直得不到很好解決。納米催化技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。 納米材料在節能方面同樣有著巨大的應用前景。對于我國而言,煤、石油、天然氣在一個相當長的時間內仍是主要的燃料能源,納米材料的引入能夠有效地提高能量利用率,減少有害氣體的排放。
二、納米材料在紡織領域節能環保方面的具體應用1.納米催化劑 納米材料的比表面積大,表面活性中心多,為其做催化劑提供了必要條件,國際上已把納米材料作為第四代催化劑進行了研究與開發。納米催化劑具有獨特的晶體結構及表面特性,如表面鍵態與內部不同、表面原子配位不全等,因而,其催化活性和選擇性都大大優于常規催化劑,
圖一、納米二氧化鈦(Ti02)催化活性示意圖 納米材料的催化劑在紡織工業中有諸多應用實例。例如,納米氧化鋅、納米二氧化鈦對于水中的鹵代脂肪烴、染料,硝基芳烴、取代苯胺、多環芳烴、雜環芳烴化合物,烴類,酚類、表面活性劑,農藥等都能有效的進行光催化反應,通過除毒、脫色、礦化,最終分解為二氧化碳和水,從而消除有機物對環境的污染。不僅如此,納米二氧化鈦對水中的重金屬離子有很強的還原能力,通過光催化可使85%的六價鉻被還原,這在實際應用中對處理含鉻廢水有著重要意義。
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