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纳米氧化物

发布时间:2012/3/16  发布者:  浏览次数:2120

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纳米氧化物的定义
  纳米氧化物指的是粒径达到纳米级的氧化物,比如纳米二氧化钛(T25),纳米二氧化硅(SP30),纳米氧化锌(JE01),纳米氧化铝(L30),纳米氧化锆,纳米氧化铈,纳米氧化铁等等。
  纳米氧化物的基本技术指标包含:粒径,含量,比表面积,pH, 以及一些金属成分的含量。
纳米氧化物在催化领域的应用
  纳米催化剂具有表面效应,吸附特性及表面反应等特性,因此纳米催化剂在催化领域的应用十分广泛。实际上,国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。我国目前在纳米材料的研究应用水平在某些方面处于世界领先地位,已实现产业化的SiO2(如VK-SP30)、CaCO3、TiO2(如VK-T25)、ZnO等少数几个品种,这些制备出来的纳米材料在催化领域中主要用于两个方面:一是直接用作主催化剂,二是作为纳米催化剂载体制成负载型催化剂使用。国际现在企业主要有杜邦,德固赛,国内的有杭州万景等企业生产纳米氧化物系列的产品。
1 石油化工催化领域
  由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制,又由于尺寸小,比表面积大,表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等,从而导致表面的活性部位增加。另外,随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凹凸不平的原子台阶,这样就增加了化学反应的接触面。利用纳米微粒的高比表面积和高活性这些特性,可以显著提高催化效率。例如,纳米Ni粉可将有机化学加氢和脱氢反应速度提高15倍;超细Pt粉、碳化钨粉是高效的加氢催化剂;在甲醛氧化制甲醇反应中,使用纳米SiO2,选择性可提高5倍,利用纳米Pt催化剂,放在TiO2担体上,通过光照,使甲醇水溶液制氢产率提高几十倍。在石油化工工业采用纳米催化材料,可提高反应器的效率,改善产品结构,提高产品附加值、产率和质量。纳米稀土氧化物,如La2O3、CeO2、Sm2O3、Pr6O11等,可作为二氧化碳选择性氧化乙烷制乙烯的催化剂;纳米碳管用于合成氨催化剂有着潜在的前景,林敬东等用Ni-MgO催化甲烷法制得的纳米碳管作催化剂载体,嵌入钾催化剂,经脱氧、净化处理后,用于N2-3H2合成NH3的催化反应中,产物中合成氨的产率为5.32mL(STP)氨/h·g·cat,大大高于同条件常用催化剂的产率,而且纳米碳管表面更趋于碱性,有利于生成的氨脱附。
2 石油化工添加剂的应用
  纳米材料在石油化工添加剂中的应用纳米材料可以作润滑油添加剂,用脂肪酸修饰的ZrO2及MoS2的纳米微粒具有非常好的润滑性及抗磨性;用分散型的氧化锑纳米微粒做成水溶胶作催化裂化金属钝化剂,挂锑效率提高20%,稳定性、磨蚀性能均得到增强。
3 光催化领域
纳米粒子作光催化剂有着许多优点,首先是粒径小,粒子达到表面数量多,光催化效率高;其次是纳米粒子分散在介质中具有透明性,容易运用光学手段和方法来观察界面间的电荷转移及纳米粒子光催化剂受氧化还原的影响等。利用纳米TiO2的光催化性质来处理废水和改善环境是一种行之有效的方法,TiO2光催化剂能有效地分解室内外的有机污染物,氧化去除大气中的氮氧化物、硫化物,以及各类臭气等;在TiO2上沉积5%纳米MoS2时,苯酚分解速度与非负载型TiO2相比提高了一倍;将CdS颗粒制成纳米级,其对甲醇氧化成乙二醇的光催化活性显著提高;另外,用MoS2做光催化剂进行苯酚的光氧化时,当颗粒尺寸为4.5nm时,可利用大于450nm的光进行反应,而用直径大于8nm的MoS2就不行。

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