MATLAB在化工中的应用小论文（★）

第一篇：MATLAB在化工中的应用小论文

MATLAB在化学工程与工艺 实验数据处理中的应用

摘要：随着科技的不断发展与进步，MATLAB软件开始在化学工程与工艺实验数据处理中应用开来。因为传统的数据处理方式十分繁琐，因此MATLAB软件的出现弥补了传统化工实验数据的数据处理缺陷，提高了化工实验数据的处理效率。文章通过研究MATLAB软件在化学工程与工艺实验数据处理中的应用，分析其处理数据的优势与特点。

关键词：化学工艺实验；数据处理；MATLAB软件；化工实验数据；

目录 MATLAB软件......................................4 2 化学工程与工艺实验数据处理......................4 3 化学工程与工艺实验数据处理设计..................5 3.1 数据处理的程序框架..........................5 3.2 数据处理的程序编制..........................6 3.2.1 数据输入...............................6 3.2.2 处理和作图。...........................6 3.2.3 建立数据库.............................7 3.3 程序的运行..................................7 4 结语............................................8 参考文献...........................................9 MATLAB软件

MATLAB软件最早由美国的Mathworks公司提出，其主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。近年来MATLAB软件逐渐被用于化学工程与工艺实验的数据处理中，极大地提高了数据处理的效率。化学工程与工艺实验数据处理

化学工程与工艺实验不同于普通的化学实验只重视一个原理的求证，它的目的是为了解决工业中的化工问题，其特点主要有实验时间长、实验规模大和实验数据处理繁杂等。在整个化学工程与工艺实验里数据处理是必不可少的阶段，也是印证化学实验成果是否行之有效的必要手段，但是由于实验数据过于庞大，实验当中相关的参数关系大多是非线性的，单单依靠传统的手工计算不仅速度慢，还容易出现计失误的情况，根本无法满足实际的需求，因此，将MATLAB软件融入实验数据的处理中刻不容缓，它能有效地将繁琐的计算步骤化解成简单的计算，提高工作效率，让实验数据的准确性达到最高值，避免误差的产生。以下通过研究两个化学工程

与工艺实验，分析MATLAB软件在处理实验数据时与传统的手工计算有什么优势和便利。化学工程与工艺实验数据处理设计

3.1 数据处理的程序框架

因为每一个化学工程与工艺实验的目的都不相同，因此其处理的步骤以及涉及的化学公式也不尽相同，不可能以一个程序来概括，但是经过大量的实验研究和总结，发现不同的化工实验中都会有其相似之处，它们都可以由图1来概述：

图1 3.2 数据处理的程序编制

3.2.1 数据输入

化学工程与工艺实验的数据输入主要依靠提示的函数input实现，比如以温度为例子，则其输入函数为：t=input（‘请输入实验的温度摄氏度）：’），其中输入函数大多是以矩阵的输入形式为主。3.2.2 处理和作图。

化学工程与工艺实验中得到的数据时常会存在离散的情况，必须经由多种拟合的方法将它们结合成一条或多条连合的曲线，而其中最常用的拟合方式是最小二乘法，因此本实验设计中的拟合方式也采用最小二乘法的方式。设实验的离散数据（x1，y1）通过最小二乘法将其拟合成因变量y，自变量x，输入的函数关系为y=f（x），函数关系的主要思路是让离散数据中的x1的残差平方以及Σ（f（x1）-y1）2达到最小值。因为在得出化工实验数据中多少会因为外界的因素存在着一些误差，因此最小二乘法可以无需使输入函数y=f（x）必须经过全部的离散数据（x1，y1），但是残差平方和必须达到最小值。根据最小二乘法的拟合方法可知，最小二乘法可以满足化工实验数据处理中的拟合应用需求。在化学工程与工艺实验中会涉及到流体的流动阻力研究，研究主要是通过测试流体的流动阻力，在经过特定的计算之后得出摩擦系数（λ）和雷诺准数（Re）的离散数据，再同理，经过最小二乘法拟合出连续的曲线，并根据其画出相对应的图形。因为摩擦系数（λ）和雷诺准数（Re）属于成双对数函数，则：λ=aReb+c（1）当a，b，c是常数时，则可以设c=0：λ=aReb（2）因为λ与Re属于成双对数函数，则：Logλ=blogRe+loga（3）得出上述式子之后可以将MATLAB里的函数polyfit（）进行线性的拟合，以作为化工数据处理的程序原理。3.2.3 建立数据库

因为经过上述的设计，化学工程与工艺实验数据处理只能得知在特定的温度下比如10℃、20℃以及30℃等）实验的物性数据，但是在实际的生产中，工业生产所涉及的温度多变，不单只停留在设计好的温度当中，因此，这就需要我们在数据中选择最相近的数据，假设它们属于线性的关系，再利用内插或者外推的方式计算出实验的物性数据常数。在本文的化工实验中，编写的程序已经将实验温度和密度以及实验的温度与黏度进行多次的实验拟合，建立出了一个相对完的数据库，在工作中只需将温度输入进系统，则程序可以自动跳出在特定温度下的物性数据，提高数据处理效率。

3.3 程序的运行

在编制完成化学工程与工艺实验的数据处理程序，且建立数据库之后，便应该输入数据以验证程序是否能有效地处理实验数据。在化学工程与工艺实验的数据处理中，MATLAB软件的应用是十分重要的，经过实验可知，在化工实验当中会出现大量的离散数据，必须经过拟合的方式进行处理，其处理过程中不仅工作量大，而且十分繁琐，一旦出现差错则必须重新推翻重来，浪费大量的人力物力资源，而且在处理好实验数据之后，在查看实验当中还要将化工实验数据重新计算一次，看结果是否与原先的计算结果相同，工作量十分重，但是如果运用MATLAB软件则大大降低了数据处理难度，只要在MATLAB软件中输入相应的化工实验数据，就可以得到结果，节省了时间，提高了工作效率。结语

在实际的应用中，化学工程与工艺实验所要处理的数据十分庞大，而且涉及的计算公式也十分多，甚至很多时候为了将数据的计算公式导出来还要建立复杂的模型，一旦有一个步骤出现差错则会直接影响到实验的成果，如果使用传统的手工计算方式，为了避免差错则必须对每一个数据处理环节进行反复计算，降低了工作效率，因此MATLAB软件的应用对于化学工程与工艺实验的数据处理十分重要，它不仅将复杂的计算变得简单，也让事后的实验验证效率得到提高，促进了化工实验的 发展。

参考文献

[1] 赵新强，谢英慧，曹吉林，李国玲．化学工程与工艺教学实践[J]．河北工业大学成人教育学院学报，2014，6（1）．

[2] 韩正．计算机引发化学工程革命[J]．发明与创新（综合科技），2013，12（1）．

[3] 房鼎业，等．化学工程与工艺专业实验[M]．北京：化学工业出版社，2013．

第二篇：Matlab在控制工程中的应用

Matlab在控制工程中的应用

摘要：

简要介绍MATLAB软件及其控制系统工具箱的功能，并通过具体实例说明MATLAB软件在《机械控制工程基础》课程教学中的优越性，从多方面探讨在教学过程中，如何更好地利用MATLAB软件.主要从系统的时间响应及频率特性、稳定性分析和系统校正的设计、线性离散系统的分析及系统模型的估计等方面使MATLAB得图形化和交换功能充分的体现了出来，使抽象复杂的理论变得生动形象、加深了对某些概念的理解、激发了我们的学习兴趣。最后总结了关于怎样学好MATLAB的心得体会。

1.MATLAB简介

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。到目前为止，已经经发展成为优秀的适合多学科的功能强大的科技应用软件之一，在30多个面向不同领域而扩展的工具箱的支持下，MATLAB在许多领域中成为计算机辅助设计与分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。

MATLAB的发展经历了以下几个重要的发展时期：

1）20世纪70年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve?Moler教授为学生开发了矩阵特征值求解及线性方程求解的FORTRAN程序库及接口程序，取名为MATLAB，并开始流传。

2）1983年春，Cleve?Moler博士与John?Little等人用c语言开发了MATLAB的第二代专业版，具有数值计算及数据图形化功能。3）1984年，Cleve?Moler与John?Little成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市场。4）1993年～1995年，MathWorks公司推出了MATLAB?4.0版，充分支持Microsoft?Win—dows下的界面编程，1995年推出4.2C版。

5）1997年，MathWorks公司推出了MATLAB?5.0版，支持更多的数据结构，无论界面还是功能都较4.x版有长足进展。1999年推出了5.3版，进一步改善了MATLAB的功能。

6）2000年10月，MathWorks公司推出了MATLAB?6.0版，该版的推出是MATLAB软件的一次飞跃，它的可视化界面焕然一新，风格更加平易近人，而且还添加了对JAVA的支持，函数库也进一步进行了扩充，运算速度更快、性能更好。2001年6月，MathWorks公司推出了MATLAB?6.1版。2002年8月，MathWorks公司推出了MATLAB?6.5版。

2.MATLAB与控制工程及实例说明

Nyquist图和Bode图是系统频率特性的两种重要的图形表示形式，也是对系统进行频率特性分析的重要方法。无论是Nyquist图还是Bode图，都非常适于用计算机进行绘制，Matlab提供了绘制系统频率特性极坐标图的nyquist函数和绘制对数坐标图的bode函数。

24(0.25s+0.5)例如：传递函数为G(s)=的系统的Nyquist图及Bode图的求取。

(5s+2)(0.05s+2)1)Matlab文本及Nquist图形如下：

k=24,nunG1=k*[0.25,0.5];denG1=conv([5 2],[0.05 2]);[re,im]=nyquist(nunG1,denG1);plot(re,im);grid k=24,nunG1=k*[0.25,0.5];denG1=conv([5 2],[0.05 2]);[re,im]=nyquist(nunG1,denG1);plot(re,im);grid

0-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.400.511.522.53

2)Matlab文本及Bode图如下：

k=24;numG1=k*[0.25 0.5];denG1=conv([5 2],[0.05 2]);w=logspace(-2,3,100);bode(numG1,denG1,w);

Bode Diagram100Magnitude(dB)Phase(deg)-10-20-30-400-45-9010-210-1100101102103Frequency(rad/sec)

在MATLAB中，可以用impulse函数、step函数和lsim函数对线性连续系统的时间响应进行仿真计算。其中impulse函数用于生成单位脉冲响应；step函数用于生成单位阶跃响应；lsim函数用于生成对任意输入的时间响应。

例如：已知某高阶系统的传递函数为

2S220S50G(S)6 S15S584S4223S3309S2240S100

求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应和单位速度响应和单位加速度响应。

获得单位脉冲响应程序语句及图形: >> num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> impulse(num,den)

获得单位阶跃响应程序语句及图形： >> num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> step(num,den)

获得单位速度响应程序语句及图形： >> num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> t=[0:0.01:1];>> u=(t);>> lsim(num,den,u,t)

获得单位加速度响应程序语句及图形： > num=[2 20 50];>> den=[1 15 84 223 309 240 100];>> t=[0:0.01:1];>> u=(0.5*t.*t);>> lsim(num,den,u,t)

3，总结: MATLAB其实很简单,只有自己亲自思考,多动手,不怕失败,我们才能好真正的掌握这门技术.其实我们学习Matlab的时候不要试着掌握它的每一个功能，熟悉和你专业最相关的部分就可以了.另外我感觉在MATLAB很好玩,从刚开始的什么都不懂到最后自己写程序并且到处相应的结果,真的是一件很开始的事情.所以说这次学到了很多有用的东西.

第三篇：MATLAB在电磁场教学中的应用

MATLAB在电磁场课程中的应用

摘要：电磁场课程理论性强，概念抽象，需要较强的多维空间想象能力和逻辑思维能力，不能直观的进行观察和研究，难以很好地掌握。文中简要介绍了MATLAB语言的基本计算功能和画图功能，并对电磁场课程中的具体实例进行了理论计算及可视化仿真，这样不仅提高了计算速度，而且也进一步加深了对电磁场空间物理现象的理解。关键词：电磁场；MATLAB；可视化 1 引言

电磁场理论是分析各种电磁现象的基本规律、应用原理与应用方法的技术基础课，是培养合格的电气信息类专业本科生所应具备的知识结构的重要组成部分。公共基础课（数学、物理等）侧重于抽象问题的分析与计算，而专业课又侧重于工程实际中的应用，电磁场则起到了承前启后的作用，使学生们初步认识各种电磁现象及电磁过程的物理本质。掌握运用多种数学工具解决电磁问题的方法和技巧，为学生顺利进入专业课的学习打下坚实的基础[1]。

电磁场涉及内容较广，概念抽象，是空间与时间综合性最强的课程之一。应用的很多内容在数学的教学中往往不是重点内容，可在电磁场的教学中，这些内容又是分析电磁现象的重要数学工具。可见，对数学基础薄弱的学生来说，“教”与“学”都感到非常困难。针对这种情况传统的教学模式已经逐渐不能适应时代的发展的要求，因此在教学中积极采用现代化设备，通过高科技手段使学生能够直接获取知识，成为自身学习及各个高校教学的热点。而MATLAB具有强大的计算及绘图能力，在电磁场教学中应用非常广泛。2 MATLAB特点及应用

MATLAB是由美国MathWorks公司推出的一款优秀的程序仿真开发软件。经过多年的逐步发展与不断完善，已经成为国际公认的最优科学计算与数学应用软件之一。其内容涉及矩阵代数、微积分、应用数学、计算机图形学、物理等很多方面。集计算、绘图及声音处理于一体，主要特点如下[2,3]：

（1）计算功能强大。能够实现数值与符号计算、计算结果与编程可视化、数字与文字的统一处理、离线与在线计算等，针对不同领域提供了丰富的工具箱，用户还可以根据自己的需要任意扩充函数工具库。

（2）强大的绘图功能。能够实现二维、三维图形的绘制，可以从图形直观的衡量程序的效果。

（3）界面友好。效率高，编程简洁，MATLAB以矩阵为基本单元的可视化程序设计语言，指令表达和标准教材的数学表达式相近。

（4）简单易学，特别适用于初学者，用户可以在短时间内掌握。

正是由于MATLAB强大的功能和广泛的适用性，才得到了用户的普遍认可，在自动控制、神经网络、信号处理等诸多方面，都有广泛的应用。3 应用MATLAB实现电磁场计算

电磁场涉及数学知识很多，如：积分变换、矢量分析、场论等，也涉及到泛函分析、变分法、微分几何、积分方程等方面的基础知识，在函数分析中变量是三维空间，甚至是在四维空间中讨论电磁场的变化，变化量既有标量又有矢量。这是电磁场课程不容易掌握的一个主要原因。而MATLAB几乎可以解决科学计算的任何问题。

应用举例一： 设单芯电缆有两层绝缘体,分界面亦是同轴圆柱面,电缆上电荷体密度=0.6c/cm,内层绝缘体介电常数为2，外层绝缘体介电常数为3.8，内导体绝缘体半径为1cm，内层绝缘半径为3cm,外层绝缘体半径为7cm,求内导体与外壳导体之间的电压U为多少？

解：在绝缘体中取任意点P，设P至O点的距离为p。过P点作同轴圆柱面，高为l，该面再加上下两底面作为“高斯面S”。由于对称，显然D在上下底面上没有法相分量，在同轴圆柱面上D是均匀的且沿半径向外取向。应用高斯定律得：

DdS(2l)Dl(1)

S3于是各层绝缘体中电场强度分别为

E1D1和E2D2(2)

222121而电压为U2E1d3E2d(3)12程序如下：

m1=2;m2=3.8;t=0.6;p1=1;p2=3;p3=7;% m为介电常数，t为线密度，p为半径 E1=@(p)t./(2*pi*m1*p);%求内层绝缘体场强 E2=@(p)t./(2*pi*m2*p);%求外层绝缘体场强 U3=quad(E1,p1,p2);%求内层绝缘体电压 U4=quad(E2,p2,p3);%求内层绝缘体电压 U=U3+U4;%求内外导体之间电压 程序运行结果：

U = 0.0737 4 应用MATLAB实现电磁场可视化

在电磁场场量分析中抽象思维程度很高，电磁场不同于一般物质的五态，没有固定形态、没有静止质量、没有颜色，甚至没有明确的大小边界，很不容易直接感知，这也是电磁场课程不容易掌握的另一个主要原因。但如果采用 MATLAB 计算并绘图，将电力线、等位线等用二维或三维图形清晰展现出来，学生的理解会更加直观[4]。应用举例二：

平行双线传输线可看做两根单位带电量分别是+和-的无限长细圆柱或直线，试画出其电位分布。

解：已知线密度为均匀分布的无限长线电荷周围的电场为E

20由于线电荷无限长，零参考电位点不能取在无穷远点，一般可任意指定某一位置0为零参考点，因此，单根线电荷的电位场为：

0dln0

2020平行双线的电位场是两根单线的场的叠加：



ln0ln0ln2 2012022012 以上求解过程往往容易理解，但是由唯一性定理，若要使两平行线电荷在两圆柱导体外部空间引起的电场与两圆柱导体之间原来的电场完全相同，则要找到两个与两圆柱导体表面圆周相重合的圆周来，换句话来说，圆柱导体表面是等位面，若电轴产生的电位使原来圆柱导体所在位置表面电位相同即可。这一层次学生往往难以理解，现在通过MATLAB编程画出平行双线的等位线图，就可以清楚地看到等位面所在的位置。程序如下：

%平行双线的等位线图如图1所示 [x,y]=meshgrid(-3:.01:3,-3:.01:3);f=log(sqrt((x+1).^2+y.^2+eps))-log(sqrt((x-1).^2+y.^2+eps));v=[-17,-1.5,-1,-.5,-.2,0,.2,.5,1,1.5,17];[C,h]=contour(x,y,f,v,'m');clabel(C)xlabel('x')ylabel('y')

图1平行双线的等位线图

%平行双线的电位和归一化电场分布如图2所示 [x,y]=meshgrid(-3:.25:3,-3:.25:3);f=log(sqrt((x+1).^2+y.^2+eps))-log(sqrt((x-1).^2+y.^2+eps));v=[-17,-1.5,-1,-.5,-.2,0,.2,.5,1,1.5,17];[C,h]=contour(x,y,f,v,'b');hold on [dx,dy]=gradient(-f,.25,.25);D=sqrt(dx.^2+dy.^2);dx=dx./D;dy=dy./D;quiver(x,y,dx,dy,.7);xlabel('x')ylabel('y')

图2平行双线的电位和归一化电场分布 %平行双线的电位三维立体图如图3所示 syms x y V=log(sqrt((x+1).^2+y.^2))-log(sqrt((x-1).^2+y.^2));xMax=8;NGrid=40;xPlot=linspace(-xMax,xMax,NGrid);[x,y]=meshgrid(xPlot);VPlot=eval(V);[ExPlot,EyPlot]=gradient(-VPlot);clf;subplot(1,2,1),meshc(VPlot);xlabel('x');ylabel('y');zlabel('电位');

图3平行双线的电位三维立体图

通过引入MATLAB强大的绘图功能，可以将数据以多种图形形式表现出来，实现了电磁场可视化，使电磁场中的概念更加直观、清晰，易于接受，使学生能够进一步深入分析、理解电磁场的各种性能。4 结语

在电磁场课程教学的过程中，利用MATLAB软件进行技算、模拟、实现结果的可视化，大大提高了学生的解题速度，有效地提高了学生学习的兴趣，使学生能够进一步理解电磁场的空间物理现象，同时也丰富了教师教学的方法和手段，为电磁场理论的可视化提供了一个新的平台。参考文献

[1] 冯慈璋,马西奎.工程电磁场导论.高等教育出版社.2000

[2] 周立鹏等.MATLAB在电磁场教学中的应用[Z].科技信息, 2009, 35：516-517 [3] 刘美丽.MATLAB语言及应用.国防工业出版社.2012 [4] 杰荣,蔡新华,胡惟文.基于MATLAB的空间电磁场分布可视化研究.中国科技论文统计源期刊.2005

The Application of MATLAB in Electromagnetic Field

SHI Lei, HAO Jing(Northeast Dianli University, Jilin Jilin 132012)Abstract: Electromagnetic Field theory is hard and the concepts are nonrepresentational, requiring us to have strong imaginary abilities of multidimensional space and logical thinking abilities as well.In this paper the basic calculation and painting functions of MATLAB language are introduced, and particular examples of the Electromagnetic Field are calculated and visualization processed，thus not only the calculation speed can be improved, but also further understanding of the spatial physical phenomena of Electromagnetic Field is made.Keywords：Electromagnetic Field；MATLAB;Visualization

第四篇：纳米材料的应用论文：纳米材料在化工产业中的应用

纳米材料的应用论文：

纳米材料在化工产业中的应用

摘要:纳米材料是处于原子簇与宏观物体交界过渡区的一种系统,具有独特的物理性质和化学性质。纳米材料的发展在物理、化学、生物、医药和材料等领域带来了新机遇,在化工产业也得到了一些应用。本文主要介绍了纳米材料的制备方法,然后对它在催化、过滤分离、涂料和精细化工四方面的应用进行了浅析。

关键词:纳米材料 化工产业

纳米材料又称为超细微粒、超细粉末。因为其具有既不同于块体材料,也不同于原子的结构,其晶粒的分界面处于既非长程有序、又非短程有序的高度无序状态,因此纳米材料具有表面效应、体积效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等一系列特殊的物理性质和化学性质[1]。80年代初纳米材料概念形成后,纳米材料引起了物理学家、化学学家和材料学家越来越多的兴趣与重视。由于其表现出独特的光、电、磁、热、力学、机械等性能,纳米技术已经快速的渗透到各个领域中去。近年来,纳米材料在化工产业中也得到了一定应用,并表现出了它应有的独特魅力。本文首先介绍了纳米材料的制备方法,然后在文章最后分析了其在催化、过滤分离、涂料与精细化工四方面的应用。

1纳米材料的制备

纳米材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法。物理方法由于制备的颗粒档次不高,因此化工产业主要采用化学方法进行制备。化学方法主要包括化学共沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法、喷雾热解法、冲击波合成法等。下面对其中的一些制备方法进行一下简单介绍。

1.1化学共沉淀法

化学沉淀法是指在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中加入适当沉淀剂,将金属离子均匀沉淀或结晶出来,再经过滤、洗涤、干燥、煅烧和热分解等工艺而得到纳米材料的方法。

以ZnFe2O4的合成为例,其反应过程可用下式表示:

产生共沉淀 Fe(NO3)3+Zn(NO3)2+5NaOH=Fe(OH)3+Zn(OH)2+5NaNO3

煅烧时的故乡反应 2Fe(OH)3+Zn(OH)2=ZnFe2O4+4 H2O

1.2溶胶—凝胶法

溶胶—凝胶法是将金属醇盐或者无机盐经过水解而直接形成溶胶,或者经过解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,然后使凝胶干燥、煅烧以去除有机成分,最后合成纳米材料的方法。

1.3水热法

水热法是以水为溶剂,在较高温度和压力下(100℃、105Pa以上),在一个密闭压力容器内进行反应而制备纳米材料的方法,它制备的纳米材料具有粒径小、粒度均匀、不需要高温煅烧预处理和可实现多价离子掺杂等优点。

2纳米材料在化工产业中的应用

2.1纳米材料在催化方面的应用

催化剂在化工产业生产中可以有效控制反应时间、提高反应效率和速度。但传统的催化剂催化效率比较低,不仅造成原料浪费、难以提高经济效益,而且对环境也造成了很大程度的污染。

纳米材料由于表面活性中心多,其多孔的结构成为它作为催化剂的必要条件,它可以在很大程度上提高反应速度和效率,降低反应温度和条件,甚至使原先不能进行的反应也得以

实现。纳米材料作为催化剂在反应速度上比传统的催化剂提高了10到15倍。纳米材料作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,每一个半导体颗粒可以看成一个分散在溶液里的短路的微型电池。用一定能量的光照射半导体时,半导体吸光形成电子—空穴对。然后在外加电场的作用下,电子—空穴对分离,分别迁移到颗粒不同的表面位置,与溶液中相似的成分进行氧化与还原反应。半导体光催化剂一般可以有效降解水中的有机污染物。比如氧化钛不仅有着较高的光催化活性,而且耐酸碱腐蚀、对光稳定、无毒、成本低、易制备等特点。用纳米材料作为化学产业生产中的催化剂是未来催化科研不可忽视的课题。

2.2纳米材料在过滤分离方面的应用

纳米材料过滤分离技术主要应用在水和空气的纯化、药物和酶的提纯、油水分离等方面。虽然氧分子与氮分子大小差距仅0.02nm,但利用纳米材料进行纯氧的生产无需深冷工艺,可以直接从氧分子中去除氮[2]。除此之外,纳米多孔材料实现了除重金属等环境治理方面的应用,碳纳米管制成的分离膜实现了高速低压气体的分离。

2.3纳米材料在涂料方面的应用

由于纳米材料表面和结构的特殊性,具有强度高、耐磨耗、透明和导电等特点。在传统涂料中加入纳米材料,可以实现传统涂料功能的改性,比如在卫生用品上实现杀菌保洁作用、在标牌上可以实现储存太阳能的目的、在玻璃等建材产品上实现减少光的透射与热传递、在汽车装饰喷涂业上使汽车的金属闪光面漆涂层产生神秘的色彩效果。具有半导体性质的纳米氧化物材料由于在室温下具有比传统氧化物较高的导电性,从而起到良好的静电屏蔽作用。而纳米SiO2可以使涂料抗紫外线辐射、抗老化、提高光洁度和强度。

2.4纳米材料在精细化工方面的应用

精细化工是一个数量繁多、用途广泛的工业领域。纳米材料由于其优越的性能也注定在精细化工方面得到广泛的应用。比如在橡胶中加入纳米SiO2可以提高抗紫外辐射能力,加入纳米SiO2和Al2O3可以提高耐磨性、介电性与弹性。在塑料中加入纳米材料可以提高强度、韧性,从而提高塑料的致密性与防水性。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的纳米SiO2可以提高有机玻璃的抗紫外、抗老化的目的,而加入纳米Al2O3可以提高有机玻璃的高温冲击韧性,而且不会影响其透明性。

3结语

21世纪将是纳米技术的时代,是21世纪最前沿、最重要的科学。随着纳米材料制备、改性技术的不断创新,纳米材料在化工产业生产中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍了纳米材料化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法等化学制备方法,并对纳米材料在催化、过滤分离、涂料、精细化工等化工产业方面的应用进行了浅析。纳米材料的应用前景无可限量,必将对人类社会产生深远的影响。

参考文献

[1] 杨辉,江仲华,葛曼珍,等.材料科学与工程,1990,8(4):29.[2] 刘太奇.纳米空气净化技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

第五篇：计算机在化工中的应用

计算机在化工中的应用

安徽理工大学 应用化学 金磊 引言

随着计算机技术的飞速发展．它在化工设计中的应用范围日益扩大，由局部辅助发展到全面辅助，计算机的发展对化工设计的影响也越来越重要性已成为必然的趋势。对化工设计而言．从由分子结构出发预测物质的物性到工艺过程的设计、分析直至绘图．均可由计算机完成，可用一句话简单地概括计算机在化工设计中的作用：模拟计算和绘图。化工过程所涉及到的模拟包括微观过程或结构分子模拟到研究宏观过程的流程模拟。绘图是计算机科学的一个重要分支，在工程设计中用计算机绘图通常为计算机辅助设计，简称CAD。化工设计是一个系统工程，除了工艺路线设计、设备计算、绘图等以外，还有环境评估，经济效益，社会效益等大量的工作。这些都可以借助于计算机来完成。计算机与化工两者互相影响、渗透与结合，已经并将继续给化工设计带来影响和改变。[1] 2 计算机在化工教学中的应用

在传统的教学模式中，教师板书占用时间太计算机在化工教学中的广泛应用可以增大教学容量、提多，太长，内容必然受到限制，教师与学生之间沟通交流的时间以及学生动脑思考的时间也会缩短。使用多媒体技术可减少板书，不仅可让学生学习更多的知识，增加知识容量，还可将较多的时间留给学生，让学生去思考，去探索，去实践，拓宽知识面。

教学中我们常用PowePoint软件制作和演示幻灯片，能够制作出集文字、图形、图像、声音以及视频剪辑等多媒体元素于一体的演示文稿，用于展示，介绍作者的学术思想和科研成果。PowerPoinnt的最新版本为PowerPoinnt2007，其用户界面与 Word相似,主要包括：标题栏、Office按钮、快速访问工具栏、工具栏、文档编辑区、状态栏等。[6] 3计算机在处理化学数据中的应用

用计算机处理化学数据和绘制图形我们常用Origin软件进行处理，这样可以避免手动处理带来的人为误差和因为大意而造成的失误，并且可以节省时间提高工作效率。Origin为OriginLab公司出品的较流行的专业函数绘图软件，是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件，既可以满足一般用户的制图需要，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。

Origin是公认的快速、灵活、易学的工程制图软件。它的最新的版本号是8.1 SR3，另外分为普通版（Origin 8.1）和专业版（OriginPro 8.1）两个版本。

Origin具有两大主要功能：数据分析和绘图。Origin的数据分析主要包括统计、信号处理、图像处理、峰值分析和曲线拟合等各种完善的数学分析功能。准备好数据后，进行数据分析时，只需选择所要分析的数据，然后再选择相应的菜单命令即可。Origin的绘图是基于模板的，Origin本身提供了几十种二维和三维绘图模板而且允许用户自己定制模板。绘图时,只要选择所需要的模板就行。用户可以自定义数学函数、图形样式和绘图模板；可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件等方便的连接。

Origin可以导入包括ASCII、Excel、pClamp在内的多种数据。另外，它可以把Origin图形输出到多种格式的图像文件，譬如JPEG、GIF、EPS、TIFF等等。

Origin里面也支持编程，以方便拓展Origin的功能和执行批处理任务。Origin里面有两种编程语言——LabTalk和Origin C。

在Origin的原有基础上，用户可以通过编写X-Function来建立自己需要的特殊工具。X-Function可以调用Origin C和 [2]NAG函数，而且可以很容易地生成交互界面。用户可以定制自己的菜单和命令按钮，把X-Function放到菜单和工具栏上，以后就可以非常方便地使用自己的定制工具。

4，计算机在化学绘图方面的应用

所谓计算机绘图，狭义地理解，用计算机驱动绘图仪或打印机画出所需的图形，在绘图输出之前，通常要把所画图形预先显示在计算机屏幕(显示器CRT)上，以便人们对所国图形是否正确加以判断，一旦发现错误，即重新调试。这样就可将很多错误消灭在绘图输出之前，以保证所绘图形正确无误。所以计算机绘图可广泛地应用在化学工业中，其工具主要有以下几种 4.1功能强大的ACDI/Chemsketch 这是一个免费软件(部分功能受限)，安装很简便。主要功能和特点:绘制平面(C2D)和立体(3D3化学结构式、反应式和化学图形;其绘图功能十分强大，具有丰富的化学图形绘制工具，各种化学符号应有尽有;内置包括各种原子、有机物官能团等基本结构的模具工具栏，使得绘制复杂庞大的有机物结构式变得非常便捷，并且可以把绘制好的平面化学结构图直接转换为立体图形:能够预测分子结构的基本参数如分子量、摩尔体积、极性、密度、介电常数等;可对所绘制的分子结构自动命名文)，可提供有机物的同分异构体(正版才有)等等。其主要功能有：（1）绘制化学结构图（2）编辑文本和图形（3）测算各项参数（4）3D转换和动态旋转

4.2化学图文编辑工具Chem/Window[3] 是化Chem Window可用于绘制化学图形、化学实验装置图、，化工工艺流程图等，学工作者在教学和科研中的有力助手，其主 要用途有：

（1）编辑化学方程式（2）制作反映过程关系图（3）绘制化学实验装置图（4）绘制化工流程图 4.3 Chemoffice系列软件

Chemoflic。是一套功能十分强大的化学专业应用软件，它是由ChemDraw , Chem3D和ChemFinder等三个软件组成的一个软件包，按发布时间有2002.2004, 2006等版本，根据功能和专业化程度又分为Std, Pro和Ultra三种版本，Ultra版还包含E-notebook及Chemlnfo数据库，使其应用性更强。4.3.1 ChemDraw的应用

能够绘制和编辑高质量的化学结构图，识别和显示立体结构，具有化学结构式与化学名称相互转换的功能:由于内建有NMR数据库，能够与Excel数据兼容，能够进行网络数据库信息检索等。

4.3.2 Chem3 D的应用

①将2D图形转化为3D图形 ②利用Chern3D进行化学计算 4.4 visio 2007 绘制化学化工图形[4]

是微软公司出品的一款的软件，它有助于 IT 和商务专业人员轻松地可视化、分析和交流复杂信息。它能够将难以理解的复杂文本和表格转换为一目了然的 Visio 图表。该软件通过创建与数据相关的 Visio 图表（而不使用静态图片）来显示数据，这些图表易于刷新，并能够显著提高生产率。使用 Office Visio 2007 中的各种图表可了解、操作和共享企业内组织系统、资源和流程 的有关信息。

使用 Office Visio 2007 中的新增功能或改进功能，可以更轻松地将流程、系统和复杂信息可视化：

借助模板快速入门。Office Visio 2007 提供了特定工具来支持 IT 和商务专业人员的不同图表制作需要。使用 Office Visio Professional 2007 中的 ITIL（IT 基础设施库）模板和价值流图模板，可以创建种类更广泛的图表。使用预定义的 Microsoft SmartShapes 符号和强大的搜索功能可以找到合适的形状，而无论该形状是保存在计算机上还是网站上。

快速访问常用的模板。通过浏览简化的模板类别和使用大模板预览，在新增的“入门”窗口中查找所需的模板。使用“入门”窗口中新增的“最近打开的模板”视图找到您最近使用的模板。

从示例图表获得灵感。在 Office Visio Professional 2007 中，打开新的“入门”窗口和使用新的“示例”类别，可以更方便地查找新的示例图表。查看与数据集成的示例图表，为创建自己的图表获得思路，认识到数据为众多图表类型提供更多上下文的方式，以及确定要使用的模板。

无需绘制连接线便可连接形状。只需单击一次，Office Visio 2007 中新增的自动连接功能就可以将形状连接、使形状均匀分布并使它们对齐。移动连接的形状时，这些形状会保持连接，连接线会在形状之间自动重排。

Microsoft Office Visio 2007 绘图和图表制作软件有助于 IT 和商务专业人员轻松地可视化、分析和交流复杂信息。它能够将难以理解的复杂文本和表格转换为一目了然的 Visio 图表。该软件通过创建与数据相关的 Visio 图表（而不使用静态图片）来显示数据，这些图表易于刷新，并能够显著提高生产率。使用 Office Visio 2007 中的各种图表可了解、操作和共享企业内组织系统、资源和流程的有关信息。

5 计算机在科技论文撰写及演讲中的应用

科技论文是作者对所从事的研究进行的集假说。数据和结论为一体的概括性论述，是科学研究工作的重要内容。撰写论文主要目的是与同行交流，介绍作者研究工作，促进科学技术进步，获得同行专家的意见并改进作者的工作。撰写科技论文还是对研究工作的整理，总结和精炼的过程，有助于作者系统地思考，调整和完善研究思路。[6] Microsoft Word 2007是目前全世界最流行的文字编辑软件，可以用它来编辑和发送电子邮件，编辑和处理网页等。Mircrosoft Word为我们提供了文本和符号的编辑和修改，公式的编辑输入，有详细的字体和段落格式的设置以及页面设置，页眉页脚的编辑，表格的制作，图形的编辑，目录的操作和文档的打印等。

在撰写论文也常常涉及到化工文献的查询，如果这项工作没有计算机，那么其难度将是不可想象的！首先，全面的查阅文献就成为不可能，化工行业遍布全球，分布之广就是人力所不能完成的工作，其次，化工文献众多，人的大脑是不可能将其全面的进行归类和总结。而计算机网络却能将这些复杂的问题解决掉，为我们的化工事业扫轻障碍。计算机在化工控制方面的应用

70年代，一些著名的仪表公司推出了Dcs集散控制系统，使计算机集中控制和直接数字控制得以在全球迅速推广应用。80年代，计算机过程控制已进人高一层次，可完成Prn控制、顺序控制和能量控制，图示功能得到增强，并能实现PID参数自整定。90年代以来，发展更为迅速，RISC工作站使图形窗口更完善，操作更方便，人机接口、容错技术和通讯网络都得到进一步发展。化工生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平。[5] 6 7 计算机在过程模拟中的应用

人工智能是计算机发展的最高境界，也是计算机应用的重要领域。化学的各个相关学科普遍具有知识量大、过程复杂、相对规律性较差的特点。利用计算机的海量信息存储能力、准确的逻辑判断分析能力和强大的计算能力，建立化学类专家系统具有重要的意义。因此需要了解掌握计算机智能化技术，结合逻辑运算、数据库管理和决策判断等技术知识，为建立各种化学化工模拟系统做知识储备。

9结语

本文简单介绍了计算机在化学化工各个领域中的不同应用，阐述了现代化学与计算机密不可分的关系，为我们在学习化学学习提供了方法和途径。随着计算机的高速发展，它在化学化工中的应用必将更加扩大。

参考文献：

[1] 温福星.张春娟.计算机在化工中的应用.现代企业教育.2009.5.[2] 温小明；计算机在化工中的应用广阔前景；计算机与应用化学；2008 [3]杨刚.ChemWindow 6.0 在化学化工及教学中的应用[J].化学教育,2003,24(10)[4]百度文库.计算机在化工中的应用

[5]黄如辉；计算机控制技术在化工生产中的应用；上海化工；1994,(06).[6]李谦；毛利群；房晓敏；计算机在化学化工中的应用；化学工业出版社，2010 8