纳米材料论文)

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1、纳米材料应用——催化剂姓名：班级：学号：摘要：纳米催化剂具有特殊的纳米结构，具备普通催化剂所没有的性质，这决定了纳米催化剂的高催化性能和选择性。目前有多种方法可以制备纳米催化剂，例如有机溶剂法、微乳液法和离子交换法等，各种方法都有优缺点。并且在众多领域中，纳米催化剂得到了广泛的应用，包括工业生产和环境保护。关键词：纳米催化剂，性质，分类，制备，应用一、刖吕近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域，其屮最典型的实例就是纳米催化剂的出现及与其相关研究的蓬勃发展。纳米催化剂具有比表面积大

2、、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，它还表现出优良的电催化、磁催化等性能，已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。口前，纳米技术的研究主要向两个方向进行：一是通过新技术减少目前使用的材料如金属氧化物的用量；二是进行新材料的开发⑴，如复合氧化物纳米晶⑵。由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多，所以是一种极好的催化材料。将普通的铁、钻、镰、耙、钳等金属催化剂制成纳米微粒，可人人改善催化效果。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提咼反应器的效率，改

3、善严品结构，提咼产品附加值、产率和质量。目前已经将纳米粉材如钳黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。纳米釦黑催化剂可使乙烯的反应温度从600e降至常温。随着世界对环境和能源问题认识的深入，纳米材料在处理污染、降解有毒物质方面有良好光解效果⑶。在润滑油中添加纳米材料可显著提高其润滑性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品的质量⑷。对纳米催化剂的研究无论理论上还是实际应用上都具有深远的意义二、纳米催化剂性质1、表面效应描述催化剂表面特性的参数通常包括颗粒尺寸、比

4、表面积、孔径尺寸及其分布等。有研究表明，当微粒粒径由10nm减小到1nm时，表面原子数将从20%增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加，同时还会引起表面张力增大，使表面原子稳定性降低，极易结合其它原子来降低表面张力。2、体积效应体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电了的德布罗意波长相当或比其更小时，晶态材料周期性的边界条件被破坏,非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小，使得其在光、电、声、力、热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化,如

5、纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。3、量子尺寸效应当纳米颗粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电了能级将由准连续态分裂为分立能级,此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化活性等性质。量子尺寸效应可直接影响到纳米材料吸收光谱的边界蓝移，同时有明显的禁带变宽现象；这些都使得电子、空穴对具有更高的氧化电位，从而可以有效地增强纳米半导体催化剂的光催化效率。三、常见纳米催化剂纳米催化剂大致可以分为负载型和非负载型两大类。下面仅就其中几种常见纳

6、米催化剂进行介绍。1、贵金属纳米催化剂Au是贵金属中最具代表性的一种元素，其外层d轨道具有半充满的电子结构，一般不易化学吸附小分子，且很难制得高分散的Au纳米颗粒。但是利用碳纳米管(CNTs)与负载的金属之间特殊的相-耳作用,Ma等成功地利用化学镀层技术将Au负载到CNTs上，制备了高分散的Au/CNTs纳米催化剂。2、过渡金属纳米催化剂过渡金属元素大多都含有未成对电子，因而表现出一定的铁磁性或顺磁性，且极易化学吸附小分子，女［IFe、Co、Ni就是制备CNTs阵列的高效纳米催化剂3、金属簇纳米

7、催化剂纳米金属簇属介观相，具有与微观金属原子和宏观金属相显著不同的性质。我国科研人员在该研究领域已经取得突破性进展。据中国科学院纳米科技网报道,刘汉范等采用化学还原法制备了Pt族纳米金属簇以及Pt2Pd、Pt2Rh、Pt2Au等纳米双金属簇。该研究小组还将高分子基体效应与冷冻干燥技术相结合，实现了大量合成纳米金属簇;他们还利用微波介电加热技术实现了纳米金属簇的连续合成，并解决了纳米贵金属簇的稳泄性问题。4、生物纳米催化剂与传统的化学催化剂相比，生物催化剂最显著的优势就是反应条件比较温和，能够使用

8、再生原料。生物催化剂多指酶催化剂，实质上是一类具有特殊结构的蛋白质分了，其尺度通常在纳米范围。酶催化剂主要包插水解酶、裂解酶、异构酶、还原酶和合成酶等，对作用底物具有高度的专一性。文献⑸择性氧化为甲醇,实现了化学催化几乎不可能实现的转化。报道,甲烷单加氧酶(MMO)能在相当温和的条件下将甲烷选1、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指金属有•机或无机化合物经过溶胶-凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法。其过程是：用液体化学试剂(或粉状试剂溶于溶剂中)或溶胶为原料，而不是传统的粉状物为反应物，在液