纳米材料在化学化工领域中的应用研究

第一篇：纳米材料在化学化工领域中的应用研究

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纳米材料在化学化工领域中的应用研究

张晓蕾

摘 要：纳米材料，是指一种拥有特殊功能的新材料，其三维尺寸中至少一维低于100nm，并且其性质与其他块体材料存在差异。纳米材料的特殊结构层次使得其拥有表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应。就当前纳米材料的应用领域来看，其在电子、能源、生物、航空等行业中都发挥着重大的作用。现文章主要针对纳米材料在化学化工领域中的应用进行研究。

关键词：纳米材料；化学化工；应用领域

自从纳米材料出现后，其在结构、光电、化学性质等各个领域实现广泛的应用。其凭借着独特的物理性质与化学性能在物理、化学、生物等领域的研究带来了的新的发展机遇。纳米材料的应用前景十分广阔，其在化学化工领域中有着十分重要的作用，并且能够推动化学化工领域的进步与发展。纳米材料及其特性

纳米材料是一种在三维空间中至少有一维处于纳米尺度，或者由其作为基本结构的材料，其大致相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺寸。纳米材料的特性主要包括以下几点：第一，表面效应。纳米材料的表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数的比例值随着粒径变小而急剧增长后所导致的性质改变[1]。根据相关研究表示，伴随着粒子直径的缩短，避免原子个数的增长速度迅猛，而表面原子由于周围缺乏相邻原子，呈现不饱和性状态，强化了纳米粒子的化学活性，从而使得纳米材料能够在吸附、催化等作用上明显的优势。第二，小尺寸效应。小尺寸效应即为纳米粒子的粒径小于或等于超导态的相干波长时，其周期性的边界条件将被损害，从而使得纳米材料的化学性质、催化性质相对于其他材料来说有着明显的区别。小尺寸效应不单单显著扩展了纳米材料的物理与化学特性范围，并且大大拓展了其应用领域。第三，宏观量子隧道效应。该效应主要是指纳米粒子能穿越宏观系统的壁垒而出现变化的一种特征。这一效应对纳米材料的基础研究与实际应用都有着十分关键的作用。宏观量子隧道效应限制了磁盘对信息存储量的限制，明确了现代微电子元件微型化的极限。第四，量子尺寸效应。该效应主要是指纳米粒子尺寸持续减少到某一数值时，纳米能级周边的电子能级可以转变为分离能级粒[2]。这一效应使得纳米粒子拥有高水平的光学非线性、光催化性等特征。总的来说，纳米材料与其他材料不同，拥有众多与众不同的特性，这使得其在力学、磁学、热学等各个领域都拥有十分重要的应用价值，并给资源利用拓展了更大的空间。纳米材料在化学化工领域中的应用

2.1 纳米材料在环保领域中的应用

在治理空气污染、水体污染过程中环保是最为基础的要求。纳米材料可以在空气净化、污水处理中起到重要的作用。在空气净化方面纳米材料拥有十分广阔的发展空间，不单单是由于其拥有细微的颗粒尺寸，同时伴随着纳米微粒表面形态与粒径的大小有着密切的关系，粒径减少其表面会变得更加粗糙，从而出现凹凸不平的原子台阶。纳米材料与技术可以被用在汽车尾气超标报警器与净化设备中，显著降低有毒气体的排放量。另外，纳米材料还可以被用于石油提炼工业中的脱硫环节当中[3]。在污水处理方面，要实现污水处理中将有害物质、污染物质、细菌病毒等物质去除的目的，可以使用纳米材料与技术来污水中的贵金属提炼出来，开展循环利用。不论是水体中的有机、无机污染物均可以利用纳米微粒光催化作用来将其制造成为矿化物。

2.2 纳米材料在涂料领域中的应用

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由于纳米材料的表面与结构存在一定的特殊性，拥有其他材料无可比拟的优势，显示出十分强大的活力。在化学化工领域中，表面涂层技术是关注的热点之一。纳米材料的出现给表面涂层技术的发展提供了基于。在使用传统涂层技术上应用纳米材料可以得到纳米复合体系涂层，使用该涂层可以达到质的飞跃与进步。在涂料中加入纳米材料可以进一步提升涂料的防护能力，从而达到防紫外线、防大气侵害等作用。例如，在建筑材料玻璃、涂料中加入纳米材料可以达到显著减少光透射以及热传递的效果，从而形成隔热的效用。又例如，在汽车装饰喷涂行业中纳米TiO2添加入汽车漆面中，可以使得汽车漆面形成一种有魅力的色彩效果。

2.3 纳米材料在催化领域中的应用

催化剂在众多化工领域中都占据着十分重要的地位，其能够控制反应时间、提升反应速度与效率，显著提升经济效益，减少对生态环境的污染。首先，光催化反应。纳米粒子作为光催化剂拥有粒径细、催化效率高等优势，十分容易利用光学手段来对界面的电荷转移进行等特点进行研究。例如，利用纳米TiO2应用在高速公路照明装置的玻璃罩面中，由于其拥有较高水平的光催化活性，能够对其表面的油污进行分解处理，从而保证其良好的透视性。又例如，在火箭发射所使用的固体燃料推进器中，如添加大约为1wt%的超细铝或镍颗粒，可以使得其燃烧使用率增加100%。将表面为180m2/g的碳纳米管直接应用在NO的催化还原中，从而可以增加NO的转化率。结束语

纳米技术的出现给人类的生活与生产带来了重大的影响，其能够从根源上改善解决人类面临的众多问题。尤其是能源、人类健康与环境保护等问题。纳米技术探索的最终目的就是要实现纳米材料的应用化，用于改善人类的环境与生活状态，相信在不久的以后纳米材料将会在生产生活的更多领域中得到更加广泛的应用。纳米材料的应用将会成为新产品、新设计、新产品的支柱，为我国经济发展提供新的发展机遇。

参考文献：

[1]李延军.浅谈纳米新材料在化工领域中的应用[J].劳动保障世界（理论版），2013（04）：61-62.[2]刘华，翟江.纳米材料在化工生产领域中的应用[J].潍坊教育学院学报，2007（03）：37-38+50.[3]蒋文，袁若.纳米材料在电化学生物传感器及生物电分析领域中的应用[J].分析测试学报，2011（11）：1200-1206.发表吧————专业论文发表组织，诚信可靠快速发表。长期有核心期刊论文转让

第二篇：区块链在支付清算领域中的应用研究

区块链在支付清算领域中的应用研究

一、区块链技术简介

区块链是通过去中心化的方式集体维护数据库。从本质上来看，区块链是互联网协议的底层技术，不依靠第三方，而是通过分布式技术进行数据的交流和存储，其具有以下特点：去中心化，去信任中介，集体维护，不可篡改。目前，国外已经对区块链展开了大量研究，并已取得诸多成果，特别是在金融领域的应用较多。支付清算作为金融市场的重要组成部分，也受到了区块链技术的影响和革新。

二、区块链技术对现有支付清算体系的影响

现有的支付系统是沿袭16世纪以来的模式，经过几个世纪的演变，其本质和运行机制未发生根本变化。在这种模式中，必须要有一个权威的中央机构作为中心节点进行记录和清算。不同银行间进行资金转移，必须依赖一个中央清算机构进行，这个过程需要耗费大量时间和费用，影响了支付清算的效率，也增加了成本负担。总体来看，区块链技术对现有支付清算体系的影响主要归纳为以下几点。

（一）对中央银行支付清算系统的影响由于区块链技术本身具有去中心化、去信任中介等特点，所以采用区块链技术可以改变现有支付系统的“中心化”和“中介化”等特征，这对现有的以中央银行为中心的集中清算支付系统产生积极的影响。经过十几年的建设，目前我国已建成了成熟稳定的现代化支付清算系统，如大额支付系统（该系统是逐笔实时处理支付业务，并进行全额清算资金）和小额支付系统（该系统是小额批量处理支付业务，并进行定时净额清算资金），在此背景下，建设以区块链技术为基础的支付清算系统，作为当前中央银行清算系统的有益补充，在提高资金清算效率的同时，也进一步完善我国的支付系统体系。

（二）对SWIFT系统的影响环球同业银行金融电讯协会（SWIFT）的诞生为银行提供了安全、可靠、快捷的结算服务，但需要收取费用。而基于区块链技术的Ripple支付系统具有去中心化、去信任中介等特点，不存在中间节点，不收取任何转账费用。同时Ripple是24小时运行的，不受节假日等因素影响，不会出现资金延迟等现象。因此，区块链技术可能会与SWIFT系统形成潜在的竞争关系，从而在支付方式上影响客户的选择。

三、基于区块链技术的Ripple支付网络

Ripple支付网络是一个开放式支付清算网络，以RTXP（支付协议）为基础，具有去中心化的特点，能够快捷、低廉地实现转账业务，支持包括人民币、美元、欧元、人民币，甚至比特币在内的多种货币，交易便捷，节省了传统支付中的跨行、异地、等费用。

（一）Ripple的组成部分

Ripple是一个开放的支付网络，是由Ripple Labs进行维护的，通过两项关键措施——XRP（瑞波币）和Gateway（网关），有效地解决了信任问题，使得支付网络功能更加完善。Ripple由以下4个关键部分组成。

1.RTXP（支付协议）。该协议与SMTP（邮件传输协议）相似，其成功构建了一个去中心化的支付清算网络，将相关机构和个人节点连接到网络中，所有节点之间实现“点对点”资金转移和信息交流，达到方便、快捷的效果。

2.Consensus（“共识”）总账机制。

在Ripple支付网络中，发生的每一笔交易都是由网络中所有节点达成“共识”（一般情况下为超过51%的节点确认通过）后生成的，并在系统中进行记录，有效防止非法交易和数据篡改。

3.Authorized Liquidity Maker（做市商）机制。

通过这种机制，Ripple支付网络实现了资金的转移，发生每笔交易时，通过系统自动选择报价最优的市商，达到转账成本最小化的目的。理论上讲，Ripple支持世界上任何一种货币，既包括现实货币，也包括虚拟货币。Ripple网络中有很多市商，可以有效防止Funds Exchange Provider（单一货币兑换服务商）的出现。

4.XRP（瑞波币）。

瑞波币虽然是数字货币，但与比特币等数字货币不同的是，它主要是为了满足Ripple支付网络媒介货币、保护网络安全的需求。XRP的媒介货币功能是指无法找到合适的市商完成交易，交易双方可以将XRP作为媒介进行交易，因为XRP无法交易费用，同时作为Ripple支付网络中唯一的原生货币，没有交易风险。

（二）Ripple提供的服务

Ripple支付网络主要为银行和个人两类客户提供支付服务。1.为银行提供技术服务，主要是底层协议和汇款技术。银行直接通过Ripple支付网络实现资金转移，在这个过程中银行相当于Ripple的网关，对银行的客户来说看不到任何影响，在实际业务办理中，客户可以选择SWIFT或Ripple进行汇款，由于Ripple跨境转账成本低廉，在一定程度上对SWIFT有替代作用。目前，Ripple已经和众多全球性银行建立了合作关系，如美国银行、渣打银行、加拿大皇家银行等，我国的上海华瑞银行已与Ripple进行合作，通过Ripple支付网络为留学生提供外币汇划服务。.为个人提供转账服务。

整个流程分为4 个步骤。首先，需要注册Ripple钱包。注册时需要设置钱包的账户和密码，Ripple钱包注册不需要进行实名验证，在注册时会生成私钥，可以用来恢复账户。其次，需要设置信任网关。在Ripple支付网络中，网关是资金进出网络的关口，能够有效保证资金的安全，我国有XRPChina，RippleChina和RippleCN等3家Ripple网关。再次，需要为Ripple钱包充值。个人用户进行交易前需要保证Ripple钱包里有“钱”，目前，淘宝有RippleChina官方充值店，可以为Ripple钱包充值。最后，对Ripple钱包进行转账或者赎回操作。在进行交易时，只需要提供对方账户并输入转账金额，就可以完成转账，同时，Ripple钱包中的资金可以进行赎回。

四、相关建议

（一）加大区块链研究力度目前，在金融领域的区块链技术应用还处于初步的探索研究阶段，但在跨境支付清算领域中应用较多，建设了多个应用场景，所以在大力发展区块链支付清算应用的同时，要加大对区块链技术的研究力度，建设专业化的技术研究团队，及时掌握行业发展新动向。要将支付结算业务和区块链技术有机结合，研究支付结算业务发展特点和区块链技术体系和标准，并结合国内外支付业务的特点和实际情况，不断完善和丰富业务发展模式。加大人才培养力度，通过外部引入和内部培养相结合的方式，打造一支既懂支付业务、又精通区块链技术的复合型人才队伍。要积极与国内外支付清算机构、金融机构和致力于区块链研究的金融科技公司进行合作和交流，取长补短，吸收先进技术和管理经验。

（二）加强风险评估和监控基于区块链技术的支付清算系统对现有的支付清算体系产生了较大的影响，由于Ripple网络的运行机制、业务模式等与传统支付清算体系完全不同，而支付清算体系又是非常重要的金融基础设施。因此，要加强研究力度，认真分析基于区块链技术的支付清算网络的运行机制、运行情况和可能存在的风险隐患，特别是要高度关注其对现有支付清算体系的影响和相关的洗钱、欺诈等风险。同时，要定期开展安全性评估，准确、及时地掌握可能出现的风险隐患，同时在保证安全的基础上，加强指导协调，全面评估基于区块链技术的支付清算体系的应用及安全性。

（三）提高监管的效率和质量

目前，区块链在支付清算领域中的应用还处于起步阶段，很多应用尚不完善，可能会出现一些问题和作指令，仍需会员开户行进行网银操作。笔者建议积极探索开放电商平台合作银行依据票号查询票据状态的权限。

2.线上担保交易问题

担保交易过程中的电票支付问题，仍无法实现跨行控制。因此笔者建议起步阶段仍在一家银行完成，以一家银行的电票系统为基础，方便发送转让、背书等指令，并在发送人行电票系统前设计冻结指今等掌控交易进程，具体实现暂在此赘述。

（二）在线融资支付在线融资支付，是B2B电商发展的必然需求，未来也具有较大的市场空间。由于平台数据的积累，银行信用体系与数据融资模型的逐渐完善，电商线上融资将有更大的发展空间，更加适合小额、高频的现代企业经营特点。B2B电商平台在线融资支付，较一般流动资金融资具有贸易背景真实性高、支付用途固定、资金流向可控、交易记录可跟踪等优势。随着现代信息技术的发展，将会更加有利于制定基于货权及现金流控制的整体金融解决方案，所以线上融资空间广阔。

第三篇：浅谈新技术在小学数学教学领域中的应用研究

浅谈新技术在小学数学教学领域中的应用研究

望远中心小学 赵宁艳

【摘要】传统的课堂教学是实施素质教育的主渠道，但传统的教育观念与教学模式在新技术的快速发展下正在被革新与优化，尤其是交互式白板与计算机网络的运用，为教师解决教育实践中产生的实际问题提供了有力的帮助。本文阐述了小学数学教学中信息技术对于在不同层面上应该改进的措施，分别从教学方法的各个层面分析了信息技术的应用，同时对信息技术在教学方面的优劣进行了比较充分的分析，希望能通过此次理论研究,教师能够通过信息技术理论的指引，不断审视与反思自己的教育行为，在教育教学中获得经验与体会，从而使自己在教育水平上得到提高。

【关键词】信息技术 新技术 小学数学 研究 在2016年新《数学课程标准》中明确指出：“信息技术的发展对数学教育的价值、目标、内容以及教学方式产生了很大的影响。数学课程的设计与实施应根据实际情况合理地运用现代信息技术，要注意信息技术与课程内容的有机结合”。信息技术在教学中的应用，加速了课堂教学改革的步伐。合理地运用交互式白板、多媒体等新技术，形象生动的图面和有趣的内容能激发学生的求知欲，使学生在玩中学习到知识，通过直观的课件演示和学生的动手操作，避免了许多容易出现的错误，能使所选内容直观、易懂，锻炼了学生的探索精神和自主探索知识的能力，大大提高了数学效率，学生自主学习的能力也明显提高。但在实际教学过程中，新技术在小学数学课堂中的应用还有不足之处，有些教师在使用时还有许多误解，没有真正发挥出先进教育技术的作用，许多问题需要我们一起探讨，许多工作要我们去不断完善。鉴于此，结合教学过程的所见与所思，浅谈新技术应用于小学数学教学中的几点实际问题。

一、巧用新技术，科学有效达目标

一节优秀的常态课中要抓一个核心环节，教师要放缓脚步，放缓语言，课堂呈现出动静结合、活而不乱、张弛有度，教学中应该通过多媒体辅助教学克服传统教学模式的不足，发扬传统教学的长处。因材施教或个性化教学是我们不断追求的一种教学状态，但在传统的班级授课中，教师不可能完全顾及几十个学生的不同情况，即便人们探索出分层教学、差异教学等教学方式，也只是在一定程度上的改进，难以做到适合每一个学生。新技术在教学中将声、像，动态与静态完美地结合，但其辅助教学的立足点应是“辅助”，而不是替代，更不是赶时髦，摆花架子，应该把它与科学地确定课程内容和目标，正确地分析学生的学习需要和特征，选择合适的教学策略和教学媒体，确定合理而科学的评价标准等教育教学过程中各方面的因素结合起来，才能充分、合理、有效地发挥它的功能效益和优势，达到优化教育的目的。

二、深度结合学科，层次分明理解本质

新技术在小学数学教育的应用中能节约时间，能更直观的表现课本内容，但新技术使用在中若没有意识与学科深度结合，新技术就会没有思想，没有深度，在理论研究中，将小学数学学科按层次不同分为四个方面改进，从学生已有的知识出发，只有在现代教育思想的指导下，把它作为中小学教育系统的有机组成部分，深层挖掘课本信息，才能对教法的改进起到了难以估量的作用新技术本身不会孤立地在教育中发挥作用。

（一）提升信息素养层次：信息素养，是指人能够判断何时需要信息，并且能够对信息进行检索、评价和有效利用的能力。教会学生信息技术的知识和技能。信息社会的人至少应具有和信息社会接口的能力，如果你不会用计算机，不会用网络，那么你就无法和这个社会相融。中小学校设置的信息技术课程应注意培养学生的信息素养。简言之，通过学习要培养学生学习与应用信息技术的兴趣和意识，帮助他们掌握计算机基础知识和基本操作技能，教会学生如何检索、评估、利用、交换、共享、制作、保护信息，使学生能适应信息社会中的学习、工作和生活方式。

（二）优化资源，整合学科层次：所谓与学科教学整合，就是要把各种技术手段完美、恰当地融合到课程中，就像在教学中使用黑板和粉笔一样自然、流畅。要达到整合的目标，老师不仅要熟练掌握技术手段，更重要的是要深刻了解教育的本质，了解本学科教学的根本目的，了解教学中的难点所在，了解传统教学的优点和局限性，结合技术所提供的能力更好地进行教学活动。信息技术与学科教学整合，有利于建立新的教学结构以解决传统课堂教学中存在的不适应现代教育的问题。目前学校教育中占统治地位的教学系统是由教师、学生、教学内容三个要素构成，三者相互联系、相互作用形成有机整体，从而构成稳定的教学结构形式。在这种结构中，信息技术仅作为一种承载和传输的工具而存在，没有真正成为结构中的一个要素。

（三）创新与实践能力层次：培养学生的创新精神和实践能力是时代的要求，现代信息技术为此提供了新的途径。计算机及网络本身就呈现了一个无边无际的神秘世界，给学生以无限的想象空间，吸引着学生的求索兴趣，启动着学生的创新智慧，也给了学生无穷的创造动力。创造现代信息技术支持下的信息化学习环境和教育环境，探讨新的教学模式。这种教学模式应体现学生学习的主体性，强调探究式、问题解决式、合作式的学习方式，突出多样化、个性化的个体学习行为。积极进行网络教学尝试，建设现代信息教育教学技术环境。这不仅是实现教育跳跃式发展的必由之路，而且也是促使传统电教从教育的辅助地位上升到教育改革发展核心地位的关键性步骤和重要机遇。(四)促进全面教改:基于信息技术对教育目标、内容、模式、组织形式等做根本性的改革。

比如对教学内容的优化。应用现代信息技术，我们不仅要考虑如何及时将它们整合到教学过程中，提高教学效率;同时还要考虑如何根据现代信息技术提供的条件来调整教学内容。基于现代信息技术的教学内容的选择，应统筹考虑人和技术两个方面，即哪些内容是计算机可以代替我们去做的，哪些是人必须要掌握的知识和能力，包括现代信息技术本身带来的新的教学内容。教学内容的变革必然涉及到教材的编写问题。基于现代信息技术的教材，已不是教学内容的唯一载体，它要给出的主要不是记忆的知识，而是问题、思路或策略等。

三、把准时机，打造高效课堂

借助信息技术,在数学课堂中创设各种与教学内容有关的情境，把问题建立在学生的生活背景上，吸引学生积极主动地参与活动，参与问题的发现和解决，从而扩大学生探索数学视野，激活课堂思维，培养学生的创新意识。利用多媒体教学，只要能把准时机，辅助到“妙”处，“巧”处，可使数学概念变得清晰化，抽象变得形象化，便有事半功倍之功效。在整个教学过程中，学生可以获得较充分的自由和便利，更大限度地体现学生的意愿。教师的作用将主要体现在学生自行建构知识过程中的引导，营造能调动学生学习积极性和主动性的学习氛围及背景，实现了诸如主体性教学、参与性教学、活动式教学等。例如教学《百分数的认识》时，课前我安排学生通过各种途径（包括上网）找生活中有哪些地方用到百分数表示的方法，他们带来的材料有，衣服的标签标明衣服的含量，中国东部人口与西部人口占全国人口的比率，东部土地与西部土地占全国土地的比率等等。通过学生自己查找材料，使得学生在学习本节课时，显得格外认真和用心。教学效果很好。如：教学“相遇问题”时，为让学生明白“相遇”的概念，用计算机多媒体演示如下情景：两人同时从两地相对而行，两人走过的路程让其发光、闪烁，接着闪动相距的路程，直到变为一点，从而让学生体验“相遇”情景，为下一步理解“相遇”这个概念的内涵做好铺垫, 让学生借助具体事物的形象进行思维，从而建立清晰的数学概念。抽象变得形象化使。几何图形，特别是立体图形的教学，要帮助学生建立空间观念。例如：教学“圆的面积”时，用多媒体向学生展示活动全过程：屏幕上画出一个圆，接着把这个圆分割成相等的两部分，共16份，然后通过动画展开圆形，把这两部分交错拼好，这样就拼成一个近似的长方形，学生感觉并最后体会到这个近似的长方形面积与原来的圆的面积是完全相等的。反复演示几遍，电脑闪烁圆的半径、二分之一周长和组合后的长方形的长与宽，引导学生发现这个近似的长方形的长、宽与圆的关系，从而推导出圆的面积公式。学生通过多媒体的形象演绎，动静结合，调动学生各种感官协同作用，学生不仅弄清了知识之间的来龙去脉，理解记忆了圆面积的计算公式,而且有效培养了学生的观察能力和空间想象能力。

四、启发思维探究，培养发散思维。

信息技术环境中，教师的责任仅是提供一些新的学习方法和学习环境，在这种意义上而言，学习不再意味着直接理解与掌握知识，只是获取信息。教学中，教师可通过确定主题，学生们自己在网络上查找有关主题的相关信息，对主题进行深人分析研究，然后开展讨论、交流，使学生更好地把握和理解这个主题，从而培养学生的独立思考、分析判断能力。学习的根本目的在于通过寻求知识和理解知识培养独立思考、分析和判断的能力，而前者又是后者的基础，如学生没有理解和掌握系统知识，只有信息，是很难发现问题，更谈不上解决问题和提高自己的独立思考、分析和判断能力。同样，在网络上，学生们要注意培养独立思考与分析的能力，发现问题和解决问题的能力。信息技术和数学教学整合有利于培养学生具有终身的学习的能力。利用文字处理、图像处理、信息集成的数字化工具，对数学教学内容进行重组、制作，使信息技术和数学教学整合不仅只是向学生传授知识，让学生获得知识，而且能够使学生进行知识重构和创造。学生可以根据学习目标，有意识地自我计划、自我管理（如使用教学软件按照自己的进度学习）、自主努力、自主创新。

五、实现精讲，突出教学重点

多媒体的优势在于能针对教学中的难点，重点，提供直观生动的flash图像，诱发学生独立思考解决重难点，尤其是哪些比较抽象的学习内容，可运用现代信息技术动态图像演示技术，利用多媒体信息的丰富，形象和生动，将此较抽象的知识加以直观地显示，以其较强的刺激作用，帮助学生理解所学知识的本质属性，促使学生了解并掌握相对完整的知识形成过程。

例如教学“平行四边形的面积计算公式时”一课。推导平行四边形的面积计算公式是本课的教学重点和难点，学生往往很难掌握。教学中借助多媒体课件声音，动画的渲染，引发学生探究平行四边形的面积计算公式的欲望，通过操作电脑，用重合的方法比较出等底等高的一个长方形和一个平行四边形面积相等。再让学生动手剪拼，学生观察比较得出沿平行四边形底边上的高剪开，然后平移可以把平行四边形转化成长方形。学生根据直观判定拼成的长方形的面积与平行四边形的面积相等，长方形的长与宽分别和平行四边形的底与高相等。如此教学，教学重点、难点在动态演示和直观表象中得以化解，学生不仅总结出了平行四边形的面积计算公式，而且从中尝到了成功的喜悦。

六、利用信息技术为学生的学习提供学习素材

新课程理念认为，小学数学教学的内容应当源于学生的现实生活，我们在教学中，应把学生生活中能够见到的听到的、感受到的数学现象和数学问题融入课堂。拉近学生与数学的距离，使原本抽象的概念变的通俗易懂，让学生体验到数学的价值，感受到的数学现象和概念变得通俗易懂，而这些教学资源的提供、生活情景化及生活现象和问题的呈现都可以利用信息技术来完成。利用多媒体课件动态图像演示，借助其中丰富的媒体不仅能把高度抽象知识直观显示出来，而且其突出的较强的刺激作用，有助于学生理解概念的本质属性，促进学生“建构”。在《圆的画法》的教学中，可先让学生观察一条线段绕一个端点（定点）顺时针旋转，直至另一端点扫处一个圆，让学生初步感知圆的形成过程，接下来，将画圆的步骤分解展示给学生，使学生获得“画圆”的完整信息。这样，学生就会牢牢记住画圆的每一个步骤和要领，借助多媒体课件还能将哪些看似静止的、孤立的事物活动起来，从而使学生较容易地找出事物之间的联系，促进对知识的理解。

以往学生学习信息的途径，多数来自教师与书本。利用现代信息技术，使学生的学习方式大为丰富，学习途径大为拓宽。学生可以通过现代化媒介获取信息．帮助思考．促进学习。如学生可以利用计算机进行作业设计．检阅资料．完成研究性学习的任务等等。现代信息技术为学生学习和探索知识提供了强有力的工具，使学生乐意并有更多的精力投入到现实的．探索性数学活动中去。

信息技术的融入改变了传统意义上只限于文字资料的备课形式，而是将备课领域拓展到图、文、声并茂，甚至有活动影像等多种形式，同时也为教师搜集各方面材料提供了各种渠道。教师可以将准备好的备课资料分别存入师友软件平台上相应的电子教案，电子学案，例题解题，相关课件，相关视频，相关图片。课后练习等子目录下，这样备课资料就可以在平台上得到细致和有条理的分化，同时为备课资料使用提供方便，以供其他数学老师针对相同的课的相关备课资料查阅和共享，以达到资源共享，这样为数学教师之间的相互学习，共同成长提供了有利的条件，使得教师不断提高课堂教学设计的质量和艺术。

教学“圆柱的体积”时，为了让学生更好地理解和掌握圆柱体积计算公式推导这一过程。多媒体演示把一个圆柱体的底面平均分成若干等份（平均分成16等份，32等份。。。）然后把圆柱切开，通过动画拼成一个近似的长方体（平均分的份数越多，就越接近于长方体）。反复演示几遍，让学生自己感觉并最后体会到这个近似的长方体的体积与原来的圆柱的体积是完全相等的。再问学生还发现了什么？通过演示学生还体会到这个近似的长方体的底面积、高的关系。从而推导出圆柱的体积公式，让学生感知了知识的形成过程，大大提高了教学效率。也吸引了学生的兴趣。

例如：在教圆认识一课中，利用动画软件，大屏幕上出现了几个小汽车行驶的画面，汽车的轱辘有的是圆的．有的是方的．有的是三角形的。学生看到这个画面觉得新奇，心里马上产生疑问：为什么现实生活中车轱辘都是圆的呢？车轱辘不是圆的会怎么样呢？教师趁机可以让学生讨论一番，各抒己见，然后教师播放演示。这样，学生就会积极地去思考问题．探索问题．发现问题，从而解决问题，培养了学生的创造思维。

总而言之，在小学数学教学中，新技术的使用，必须从实际出发，把新技术手段放在适当的位置使用，才能发挥应有的作用，数学课堂才变得丰富多彩。多媒体给数学教学注入了新的生命，丰富了数学教学手段，让数学教学更生动、活泼，富有激情，让数学课堂绽放异彩。

充分利用多媒体优势，既能达到传授知识，开发智力。又能得到培养能力的作用。总之，信息技术在小学数学学科的应用势不可挡，我们只有不断探索、研究，注重实效，优化整合，才能跟上时代的步伐，使素质教育真正落到实处。

参考文献

1、钟玉琢《多媒体技术》清华大学出版社

2、《多媒体教学的体会》2002年《计算机教育报》第二期第六版 【参考文献】

[1]周敦.中学信息技术教材教法［M］．北京：人民邮电出版社.2007． [2]祝智庭.信息教育展望[M].上海:华东师范大学出版社.2002，l [3]黄刚,吴丽华,姜云杰．加强中学信息技术教材教法课程实践性的做法[J]．曲靖师范学院学报.2007(3)．

[4]周敦.中学信息技术教材教法［M］．北京：人民邮电出版社.2007． [5]陈维嘉.对信息技术在中学教学中应用的几点思考[j].中国远程教育，2001(9)[6]宗秋荣.基于现代信息技术的教育改革与创新[J].教育研究，2001，(5)[7]谢琼等.网络与教育田.教书育人，2001，(1)[8](兰宏生《“整合”之路———关于“信息技术与课程整合”的思考》《中国教育报》2010年12月2日4版

3、

第四篇：纳米粘土矿物材料在环境治理领域中的应用

纳米粘土矿物材料在环境治理领域中的应用

摘 要：粘土矿物具有许多优异性能,其中比表面积大、吸附能力强、阳离子交换能力强等特性使粘土矿物作为一种优良的环境材料而成为广大环保工作者所重视和研究的对象。文章对粘土矿物及纳米粘土矿物在污水处理、空气污染处理、土壤净化和固体废弃物处理及其他环境治理方面的应用进行了阐述, 并提出粘土矿物在环境治理研究方面的发展方向。关键词：粘土矿物；纳米粘土；环境治理；

Applications of nano Clay Mineral Materials to Environment Treatment

Abstract: The clay minerals,as a kind of fine environmental remediation materials, attracts researchers 'attentions.Because they have many excellent characteristics, such as high specific surface area, strong adsorption capacity and better cation exchange ability.This paper expounds applications of clay minerals and nano clay minerals that are widely used in the waste water，air pollution controlling,soil sanitation and solid waste treatment Moreover the research and development trend of clay minerals are brought forward.Key words：clay mineral;nano clay mineral;environment treatment;

随着工业文明的迅猛发展，人类对环境的污染和破坏达到了足以威胁自身生存和发展的程度。由于环境污染物的消除需要消耗大量的能源，这给日益枯竭的能源提出严峻的挑战。寻找一种较为廉价的环境净化材料，降低污染物的处理成本，提高净化效率，已成为环境保护中亟待解决的问题。层状粘土矿物的储量丰富、价格低廉，因其独特的层状结构而具有良好的吸附性能和离子交换性能，在废水、废气及土壤净化等众多环境治理领域表现出广阔的应用前景。本文就粘土矿物材料在环境治理领域中的研究和应用情况进行综述。

1.粘土矿物材料与纳米粘土

粘土是一类广泛存在于土壤中的物质, 由于长期处于特定的环境条件下, 粘土矿物具有许多优越的特性，例如巨大的比表面积，良好的吸附性能，较高的吸附容量和离子交换能力，膨胀性、分散性、凝聚性、稠性、粘性、触变性和可塑性, 具有环境修复(如大气、水污染治理等)、环境净化(如杀菌、消毒、分离等)和环境替代(如替代环境负荷大的材料等)功能[2]。粘土中常见的矿物有：高岭石、蒙脱石、凹凸棒石、海泡石、伊利石、绿泥石等硅酸盐类化合物和由硅藻类微生物骨骸紧密堆积而成的硅藻土，以及层状双金属氢氧化物类化合物水滑石等矿物。

粘土矿物是颗粒细小(＜0.1mm)的含水层状结构硅酸盐矿物，其结构单元层是由Si-O四面体片Al-O八面体片按不同的规律连结起来而构成，按其连接方式的不同把粘土矿物划分为1:1和2:1两种结构类型，前者如高岭石，后者如蒙脱石、伊利石、凹凸棒石等。粘土矿物结构单元层内部因发生离子的类质同象置换，比如四面体中Si4+被Al3+置换，八面体中

[1]Al3+被Fe2+、Mg2+置换，从而使其单元层表面具有电性。此外，粘土矿物颗粒细小，比表面积大，并且，粘土矿物具有吸附性、离子变换性、胶体性、分散性和催化性，这些特性在环境污染处理中具有十分重要意义[3]。

纳米材料按其结构可以分为四类：具有原子蔟和原子束结构的称为零维纳米材料、具有纤维结构的称为一维纳米材料、具有层状结构的称为二维纳米材料、晶粒尺寸至少三个方向在100nm范围内的称为三维纳米材料，以及以上各种形式的复合材料。层状硅酸盐粘土、金属氧化钒、二硫化钼等可以经过相应的工艺处理制成纳米复合材料，尤其是层状粘土与聚合物纳米杂化复合材料因性能优越、成本较低具有良好的产业化前景而受到广泛的关注[4]。与普通改性材料不同，纳米粒子具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等。将纯化后的粘土插层为纳米粘土后，在聚酯中分散成剥离型的纳米粘土。将粘土的层状特性改性成高比表面积的结构，从而提高了聚酯的力学性能、光学性能、阻隔性能等。目前用于纳米复合材料的粘土主要为膨胀型粘土，包括层间可交换阳离子粘土如膨润土、锂皂石、凹凸棒土、海泡石和可交换阴离子粘土如水滑石等[4]。矿物材料在环境治理领域的应用

自20世纪90年代初日本学者山本良一首先提出环境材料的概念之后，世界各国掀起了开发环境材料的热潮。到目为止，环境材料主要指：可循环利用材料、净化功能材料洁净能源材料、节能型材料。粘土矿物具有多孔、吸附离子交换等优异的物理化学性能，近几年，其在环境材料面的研究与应用越来越多，特别是在污水处理、大气吸附过滤脱色、生态建材(如具有保温、隔热、吸音、调光等能)、抗菌消毒剂、农业等方面的应用都有显著进展

[6-7][5]。

目前，粘土矿物在环境方面的应用主要是利用了粘土矿物的物理性质：较大表面积，吸附性能好。主要应用在空气污染处理、污水处理、土壤净化和固体废弃物处理及其他环境治理方面的应用等方面。

2.1污水处理中的应用

随着社会经济的发展，工业废水和生活污水越来越多，严重污染水体，破坏生态环境，威胁人类的健康和生存，为使废水(污水)达到排放标准，人们已研究出了多种处理方法

2.1.1含重金属离子废水处理

SenGupta和Bhattacharyya[8]分别利用聚羟基锆和四丁基衍生物对高岭石和蒙脱石进行改性，用于去除水中的Cd。发现溶液的pH对吸附量的影响较大，而蒙脱石去除效果最佳，蒙脱石的吸附容量为高岭土的3倍以上。沈学优等比较膨润土、高岭土和伊利石对重金属离子Cu、Zn、Cd、Ni。的处理效果。结果表明，膨润土〉高岭土〉伊利石。Alvarez-Ayuso和GarciaSanchez[10]利用钠交换的膨润土和钙交换的膨润土去除溶液中的Cr，吸附容量分别为49.8mg/g和44.4mg/g。吴平霄等

[11]

[9]

研究了高岭土/胡敏酸形成的有机一无机络合复合体对Cu、Cd和Cr的吸附。结果表明，胡敏酸对高岭土改性后能提高上述3种重金属离子的吸附性能，高岭土/胡敏酸复合体对3种重金属离子的吸附量都随pH值的升高而增加，随离子强度的增加而减小。选用Cu、Cd和Cr的初始浓度均为64mg/L，pH为5，离子介质为0.05mol/l时，高岭土/胡敏酸复合体的吸附量分别为Cu为64%，Cd为55%和Cr为80%。

2.1.2无机非金属废水

范丽珍等[12]选用钙基蒙脱石，经钠化改性后用作氟离子吸附剂，研究表明改性蒙脱石具有很强的吸附氟离子的能力，在pH为5和4时的除氟效果最好。孙承辕等[13]根据凹凸棒粘土的结构特点及较强的吸附能力，对含氟溶液进行了多次除氟实验，取得了明显效果，在F10×10的溶液中，其除氟率可达到50%以上，对除氟改水工作具有很大的应用价值。郑红等[14]研究了用AlCl3包覆后膨润土除氟的性能和适宜条件，在实验条件下，吸附率最高可达96.5%，酸性环境有利于吸附过程进行。马林转等[15]利用稀土元素La及Al聚合羟基离子改性膨润土(La/Al—PILC)，在温度为30℃，PH 3～5，磷质量浓度为6.54mg/L，吸附剂质量浓度为2.5g/L的条件下对磷的去除率能达99%以上。

2.1.3有机废水

AichaKheni等[16]研究发现十六烷基甲基溴化铵(CTAB)改性膨润土对水溶液中2，4一二氯苯酚和具有较好的吸附性能。Hasan Basri Senturk等[17]发现利用CTAB改性膨润土对水溶液中的苯酚也具有很好的吸附效果。武庭瑄等[18]研究了四环素在膨润土和高岭土中的吸附行为，结果表明：膨润土和高岭土对四环素的吸附行为均可用Freudli—ch等温方程描述，但Kf(膨润土)>>Kf高岭土，说明膨润土对四环素吸附能力较高岭土强。裘祖楠等

[19]-6-

5研究了以活化凹凸棒石作主要组分的吸附剂对阳离子染料生产废水的处理效果，脱色率和CODCr去除率可分别达到87.5%～99.8%和45.1%～72.3%，且再生处理简单，非常适用于该类废水的预处理。彭书传等[20]将凹凸棒石有机改性后，用于去除水中的苯酚，在PH为8.0，苯酚浓度为100mg/L，投加量为4%时，去除率可达到88.5%，且吸附剂经再生后可反复使用。

2.2矿物材料在治理空气污染中的应用

大气污染系指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体健康，舒适感或环境。大气污染物按其存在状态可分为气溶胶污染物和气态污染物两大类。其中气态污染物在一定的条件下可转化为气溶胶态污染物，气态污染物包括了以二氧化硫为主的含硫化合物，以氧化氮和二氧化氮为的含氮化合物、碳的氧化物、碳氢化合物及卤素化合物。2.2.1工业废气治理

工业废气是我国大气污染的主要来源，仅建筑材料的生产每年排出废气10.96亿立方米；废水排放量355亿吨；其中水泥、与传统墙体材料等每年排放的CO2量约为6.6亿吨，占全国工业排放CO2量的40%左右。据资料介绍，我国目前每生产一吨水泥熟料要排放1吨CO2、0.74公斤SO2、130公斤粉尘；每生产1吨石灰排放1.18吨CO2。

由于有害气体多为酸酐，大部分能溶于水，因而可用呈碱性的矿物与酸酐发生中和，从而吸收酸酐，达到清除废气的目的。石灰石（方解石）、生石灰、方镁石、水镁石、坡缕石等均属此类矿物材料，如日本用方镁石、水镁石吸收SO2、SO3废气：

MgO+SO2+H2O→MgSO3+H2O Mg(OH)2+SO2+H2O→MgSO3+2H2O Mg(OH)2+SO3+H2O→MgSO3+2H2O 对于不溶于水的酸酐，可先转化为溶于水的酸酐，再用上述方法处理，此外利用粘土矿物，沸石以及改型后的多孔状矿物作吸附剂也可排除有害气体，净化环境。如斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、坡缕石、海泡石、膨润土、高岭石、多孔SiO2、活性Al2O3、白云石、泥炭、硅藻土等。2.2.2城市空气治理

城市空气污染主要来源于汽车尾气的排放，其中包括NOx、金属排放物，如Pb等排放，随着现代大中城市之无铅汽油的使用，由汽车排放的铅金属阳离子的危害大为减少，同时三元催化油的使用与使得汽油的燃烧NOx排放量的显著减少。以青石为主体的三元催化剂载体得到了广泛的应用。青石为环状结构含铝硅酸盐。四面体中存在着[ALO4]对[SiO4]置换以及配位多面体中金属阳离子的类质同像置换，活性强，同时具有极好的高温热稳定性。日本近来利用高温热稳定性好，同时吸附能力强的海泡石制作高效汽车尾气净化器，由于汽车排放气体有害万分主要为NOx，以纳米质多孔石或锐钛石为主要成分的光触媒净化涂料得到广泛应用。2.2.3室内空气污染

短期的空气污染主要表现在甲醛、氨、苯等早期释放强浓度的危害。空气中甲醛（HCHO）超标对人体的危害是非常严重的，并且这种危害具有长期性、潜伏性、隐敝性，严重的会引鼻腔癌、咽喉癌、肺癌和消化系统癌症。甲醛可经呼吸道吸入，其溶液“福乐马林”可经消化道吸收。当空气中含量达到30mg/m3时，可导致人当即死亡。氨是冬季混凝土施工外加剂的释放物。国家规定居住区的安全氨浓度为小于0.2 mg/m3。氨浓度过高时，除皮肤腐蚀作用外，还可通过三叉神经末梢的反射作用引起心脏停搏和呼吸停止。氨以气体形式吸入人体肺后，容易通过肺细胞进入血液与血红蛋白结合，破坏运氧功能。

以锐钛矿型纳米TiO2光触媒净化器已有效于应用于室内空气净化，其作用机理为在紫外光照射下，TiO2表面生成空穴（h+）同时生成电子（e-）空穴使H2O氧化，（e-）使空气中的O2还原。

H2O + h+→·OH+H+

O2+ e-→O2-OH基团的氧化能力很强，对有机物以及甲醛、萘、苯酚等进行氧化分解，最终生成CO2和水及NH3·OH。并对病菌及其分泌物毒素均有较强的杀灭和降解作用。以沸石、坡缕石、海泡石多孔结构为载体的载银无机抗菌剂也产生相似的作用和效果。张国生等[21]利用天然凹凸棒石粘土进行深加工研制出凹凸棒石复合分子筛，并用于净化室内空气改善大气环境，对NH3、SO2、NO2等都有较大的吸附容量。张春霞等

[22]

用改性海泡石研究了对NH3的吸附，结果表明，改性海泡石的吸附量大于未改性的，也远大于活性炭吸附量。此外，用膨润土、高岭石、凹凸棒石等合成的沸石分子筛对NO2、SO2等气体的吸附也作了许多研究。

2.3土壤净化 在土壤中粘土矿物的作用主要是粘土矿物对土壤的自净作用。土壤的主要污染物分有机物与无机物两大类。无机物包括重金属和放射性物质，有机物要是有机农药、有机洗涤剂及工业废水中的酚等。在一定的污染浓度范围内，土壤可以通稀释、扩散挥发，氧化还原反应及络合作用、离子交换和吸附作用而实现自净。土壤自净能力是土壤各种组分及结构综合作用的体现，粘土矿物在土壤自净过程中起了很重要的作用，因为粘土矿物是土壤胶体的主体，土壤胶体的自净作用在某种程度上是粘土矿物性质的体现。

当有毒物质进入土壤后，土壤胶体首先吸附带相反电荷的离子或络合物，如金属离子或化学农药，使污染物质的活性和扩散性大大减弱。其次粘土矿物层内表面不仅可吸附交换性离子，还可以把一些有毒的阳离子吸持在层间的晶格结构内而成为固定离子，消除了污染物的毒害。

2.4固体废弃物处理中的应用

随着工业的发展和城市人口的增长,环境保护已成为世界各国极为关注的主题。目前,在治理“三废”工程中，由于“三废”的成分复杂多样，许多传统工艺和传统材料已不适应，治污处理效果差。固体废物主要指工业废物、矿业废物和城市生活废物等。

目前对于固体废弃物有三种处理方式：即再生利用、焚烧、填埋。

工业废渣多数为可利用的二次资源，如粉煤灰、冶金渣、煤矸石、尾矿等。这些固体废弃物，通过二次加工烧成可制成新型建筑材料如混凝土外加剂用超细矿粉、微晶玻璃等。而另一部分废弃物则须通过填埋式的处理，特别是含放射性元素的固体废弃物。

2.4.1生活垃圾填埋

目前技术条件下，我国生活垃圾的处理主要采用填埋法处理，垃圾填埋场的建造，最关键要求是防止垃圾物、腐植物、重金属离子以及有害有机物质渗入地下水中产生二次污水下渗，从而污染地下水水源，为了达到此点，除了采用无污染、无害的防渗透建筑材料外，还要求在其底部及四周铺垫强吸附层、离子交换性的粘土矿物和隔水性粘土层一层，后者材料主要为膨润土、土状海泡石和坡缕石。

2.4.2放射性固体废弃物的填埋

对于固体废弃物来说，其中最危险的是固体废弃物中含有的放射性元素。但对于固体废弃物中的放射性元素，必须加以屏蔽，而其中的重金属离子及有毒害的有机物分子也必须加以综合处理。对于含放射性元素的固体废弃物可以用矿物材料及改型的矿物材料来处理，如用兰石棉、玻璃纤维、人造有机纤维、坡缕石、海泡石纤维纸制品等一些高吸附性材料来吸附、过滤放射性气体和空气中具有放射性的尘埃；利用沸石、海泡石、坡缕石等矿物净化被放射性物质污染的水体。“矿物固化法”是放射性固体废弃物处理的十分重要的行之有效方法，如硼砂、磷灰石、石英混合料在1000℃以上熔化后，可制成耐辐射的稳定玻璃体；沸石加热发泡、熔化、可固化核废料。坡缕石、海泡石也是辐射屏蔽的密封材料。

2.5 其他环境治理

改性粘土矿物治理赤潮

[23]的作用在于：它们具有大的比表面积，特殊的表面电性和酸性以及很强的吸附能力。因而除了对赤潮海藻具有很强的絮凝作用外，还可以吸附水体中过剩的营养物质，如N、P、NH4、Fe、Mn等，贫化海水，破坏赤潮生物赖以生存、繁殖的物质基础；粘土矿物的粒子也可附着于藻体的内外表面，当这些粒子沉积得很多的时候，藻体就难以生存而死亡。

粘土矿物也可以应用于荒漠化的治理中。沙漠化土地在我国30个省区市的851个县均有分布，总面积达270万km左右，占陆地国土面积的30%，且仍以每年24~60 km的速度在扩展。这些荒漠化土的颗粒较粗，一般呈细砂、粉砂状、无粘性、渗水性强，而粘土矿物的颗粒极细，有较强的膨胀性、粘性、吸水性，两者混合均拌匀，即可变成能保水的种植土。而且粘土矿物一般含有许多有利于动、植物生长的成分，可以为动、植物提供多种营养，从而达到采用粘土矿物治理沙漠的目的。

223 结束语

环境保护是2 1世纪人类所面临的共同课题，全球性研究、开发环境材料的热潮方兴未艾。人们已经意识到环境治理中最好的切入点是利用自然界本身的自净化能力。作为一种特殊的纳米材料,纳米粘土具有特殊的性能和很广阔的应用前景，随着科学技术的发展，基于粘土矿物的矿物学、晶体化学等特征研究的不断深入，其在环境材料开发方面的应用将非常广阔。

参考文献

[1] 杨飞华,王肇嘉.粘土矿物在环境治理中的应用[J].破产保护与利用,2005,5(10):21-24.[2] 杨赞中等.粘土矿物在环境保护中的应用研究进展[J].中国非金属矿工业导刊,2000 ,(2):29-32.[3]刘龙涛，崔丹.粘土矿物在环境中的应用[J].中国科技论文在线，2003,(3):1-6.[4] 王春伟，郑素群，周军贤。层状粘土纳米材料的特性、加工及应用评述[J].中国非金属矿工业导刊,2008,(6):3-8.[5] 钟厉,韩西,刘江龙,周上祺.环境材料及其评价方法[J].环境污染治理技术与设备,2002,(4):52-55.[6] 杨赞中等.非金属矿物在环境治理中的应用.矿物岩石地球化学通报，1999(4).[7] 杨赞中等.资源、环境及环境材料当议.山西建材1999.[8]Susmita Sen Gupta,Krishna G．Bhattacharryya．Removal of Cd（Ⅱ)from aqueous solution by kaolinite．montmorillonite and their poly(oxo zirconium)and tetrabntylammonium derivatiyes[J]．Journal of Hazardous Materials，2006，128(2)，247-257．

[9] 沈学优等.不同粘土处理水巾重会属的性能研究[J]．环境污染与防治，1998，20(3)：15-18．

[10]A1vare Ayuso E.Garcia Sanchez A．Removal of heavy metals from waste waters by natural and Na-exchanged bentonites[J]．Clays Clay Miner，2003，51(5)：475-48O． [11] 吴平霄等．高岭土/胡敏酸复合体对重金属离子吸附解吸实验研究[J]．矿物岩石地球化学通报，2008，27(14)356-362．

[12] 范丽珍等.改性蒙脱石吸附水中氟离子的实验研究[J]．矿物学报，2001,21(1)：34-38． [13] 孙承辕等.凹凸棒粘土的除氟作用研究[J]．高校地质学报,1997,3(4)：400-104． [14] 郑红等.氢氧化铝包覆膨润土除氟效果的研究[J]．有色矿冶，2005，21(4)：40-43． [15] 马林转等.改性膨润土在污水脱磷巾的应用研究[J]．武汉理大学学报，2007，29(8)：67-69． [16] Aicha Kheni，Bouberka Zohra，Bentaleb Kahina，eta1．Removal 0f 2，4-DCP from waste water by CTAB/bentonite using one-step’and two-step methods：Acomparative study[J]．Chemical Engineering Journal，2009，146(3)：345-354．

[17] Hasan Basri Senturk，Duygu Ozdes，Ali Gundogdu．eta1．Removal of phenol from aqueous solutions by adsorption onto organmodified Tireholu bentonite：Equilibrium，kinetic and thermo dynamic study[J].Journal of Hazardous Materials，2009,172(1)353-362．

[18] 武庭瑄等.膨润土和高岭土对四环素吸附的影响[J]．农业环境科学学报，2009，28(5)：9l4-918．

[19] 裘祖楠等.活化凹凸棒石对阳离子染料的脱色作用及其应用研究[J]．中国环境科学，1997，17(4)：373-376．

[20] 彭书传等．有机凹凸棒粘土吸附水中苯酚的试验[J]．城市环境与城市生态，1999，12(2)：l4-16.[21] 张国生等．凹凸棒石复合分子筛净化气体的研究[J]．环境工程，1994，12(4)：24-28． [22] 张春霞等.改性海泡石对NH3吸附特性的研究[J].河南化工,1994,(5):9-10.[23] 王辅亚等.用改性粘土矿物治理赤潮灾害的前景[J].矿物岩石地球化学通报,1999,18(4):244-246.

第五篇：氧化锌纳米材料制备及应用研究

纳米ZnO的合成及光催化的研究进展

摘要：综合叙述了以纳米ZnO半导体光催化材料的研究现状。主要包括纳米光催化材料的制备、结构性质以及应用，同时结合纳米ZnO的应用和光催化的优势阐述了后续研究工作的主要的研究方向。

关键词：纳米；光催化；应用

1.1 ZnO光催化材料的研究进展

纳米氧化锌的制备技术国内外有不少研究报道，国内的研究源于20世纪90年代初，起步比较晚。目前，世界各国对纳米氧化锌的研究主要包括制备、微观结构、宏观物性和应用等四个方面，其中制备技术是关键，因为制备工艺过程的研究与控制对其微观结构和宏观性能具有重要的影响[1]。综合起来，纳米氧化锌的化学制备技术大体分为三大类：固相法、液相法和气相法。1.1.1固相法

固相法又分为机械粉碎法和固相反应法两大类，前者较少采用，而后者固相反应法，是将金属盐或金属氧化锌按一定比例充分混合，研磨后进行燃烧，通过发生固相反应直接制得超细粉或再次粉碎的超细粉。固相配位化学反应法是近几年刚发展起来的一个新的研究领域，它是在室温或低温下制备可在较低温度分解的固相金属配合物，然后将固相产物在一定温度下热分解，得到氧化物超细粉。运用固相法制备纳米氧化锌具有操作和设备简单安全，工艺流程短等优点，所以工业化生产前景比较乐观，其不足之处是制备过程中容易引入杂质，纯度低，颗粒不均匀以及形状难以控制。

王疆瑛等人[2]以酒石酸和乙二胺四乙酸为原料，采用固相化学反应法在450℃热分解4h得到具有纤锌矿结构的ZnO粉体，通过X射线衍射及透射电镜结果分析，合成的产物粒径均小于100nm，属于纳米颗粒范围，而且颗粒大小均匀，粒径分布较窄，并采用静态配气法对气敏特性的研究发现，对乙醇气体表现了良好的灵敏性和选择性。1.1.2气相法

气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质变为气体并使之在气体状态下发生物理或化学变化，最后在冷却过程中凝聚长大形成超微粉的方法。气相法包括溅射法、化学气相反应法、化学气相凝聚法、等离子体法、激光气相合成法、喷雾热分解法等。运用气相法能制备出纯度高、分散性好的纳米氧化锌粉体，但是其工艺复杂，设备昂贵，一般需要较高的温度和能耗。

赵新宇等[3]利用喷雾热解技术，以二水合醋酸锌为前驱体通过研究各操作参数对粒子形态和组成的影响，在优化的工艺条件下制得20-30nm粒度均匀的高纯六方晶系ZnO粒子。研究发现，产物粒子分解程度随反应温度的提高、溶液浓度和流量程度的降低而增大，随压力的升高先增大后略有减小，粒子形态与分解程度密切相关，只有当分解程度高于90%以上，才能获得形态规则、粒度均匀的产物粒子，并且由理论计算和实验结果的比较推断出喷雾热解过程超细ZnO粒子的形成机理为一次粒子成核-分裂机理。

1.1.3液相法

液相法制备纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。液相法是目前实验室和工业广泛采用的制备纳米粉体的方法。与其他方法相比，该法具有设备简单，原料容易获得，纯度高，均匀性好，化学组成控制准确等优点，主要用于氧化物超微粉的制备。因此本课题也就是基于此来研究几种液相法制备纳米级氧化锌粉体的机理及其工艺。液相法包括沉淀法、水解法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等。

(1)沉淀法。

沉淀法是液相化学合成高纯纳米粒子采用的最广泛的方法。它是把沉淀剂加入金属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物加热分解，得到所需的最终化合物产品的方法。沉淀法可分为直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法优点是容易制取高纯度的氧化物超微粉，缺点是易于产生局部沉淀不均匀。为避免直接添加沉淀剂产生局部浓度不均匀，可在溶液中加入某种物质使之通过溶液中的化学反应，缓慢的生成沉淀剂，即均匀沉淀法，此法可获得凝聚少、纯度高的超细粉，其代表性的试剂是尿素。

祖庸等[4]以硝酸锌为原料，尿素为沉淀剂，采用均匀沉淀法分别制得了粒径为8-60nm的球形六方晶系ZnO粒子，粒度均匀、分散性好。并且为了考察小试数据的可靠性和进一步给中试提供数据，进行了28倍和168倍放大试验，产品收率达89%，为进一步工业化打下良好的基础。

(2)溶胶-凝胶法。

溶胶-凝胶法是将金属醇盐(如醋酸锌等)溶解于有机溶剂(如乙醇)中，并使醇盐水解，聚合形成溶胶，溶胶陈化转变成凝胶，经过高温锻烧制得ZnO纳米粉体。也可在真空状态下低温干燥，得到疏松的干凝胶，再进行高温锻烧处理。该法制备的氧化物粉末粒度小，且粒度分布窄，可以通过控制其水解产物的缩聚过程来控制聚合产物颗粒的大小。但由于金属醇盐原料有限，因此也出现了一些应用无机盐为原料制备溶胶的方法。

丛昱等[5]以草酸锌为原料、柠檬酸为络合剂，通过溶胶-凝胶法对Zn(OH)2凝胶在400℃下锻烧2h获得结晶型圆球状六方晶型纳米级ZnO超细粉，纯度为99.25%(wt)，平均粒径为30nm，粒径分布范围窄。曹建明[6]分别以草酸、柠檬酸和柠檬酸为络合剂，利用溶胶-凝胶法制备了ZnO超细粉体。通过实验摸索出制备小粒径ZnO的最佳工艺条件为：草酸浓度0.3mol/L，乙酸锌浓度0.2mol/L，它们之间的摩尔比为3:1，经分析此时所得ZnO微粉为六方晶型，平均晶粒尺寸在 15.3nm左右，从激光散射测试结果得知，ZnO纳米颗粒在水溶液中存在着软团聚，团聚体最小尺寸为79.4nm，并且对丁烷气体表现出良好的敏感性，可用于制备丁烷传感器。

(3)微乳液法。

微乳液法是两种互不相容的溶剂，在表面活性剂作用下形成乳液，在微泡中经成核、凝结、团聚、热处理后得到纳米微粒。与其他化学法相比，微乳液法具有微粒不易聚结，大小可控且分散性好等优点。

崔若梅等[7]以无水乙醇作辅助表面活性剂，Zn(CH3COO)2·2H2O为原料，添加到十二烷基苯磺酸钠、甲苯、水和吐温80、环己烷、水自发生成的两种不同的微乳液体系中制备出平均粒径位25nm和30nm的超细ZnO粒子，粒度分布均匀，样品纯度也较高。冯悦兵等[8]也采用不同的微乳体系合成了粒径在10-30nm之间的超细ZnO球形粒子,粒度均匀，分散性好，与普通氧化锌相比，粒径减小了一个数量级，并具有特殊的光学性能，即在可见光区有良好的透光率，在紫外区表现出强的宽带吸收，特别是长波紫外线有很强的吸收能力。杨华等[9]采用双微乳液混合法制备了纳米ZnO粉体，经研究分析，所得产物为球形六方晶系结构，平均粒径27nm，粒径尺寸分布范围较窄，99%的颗粒在纳米级范围。另外，还有人用超声辐射沉淀法、水解加热法、超临界流体干燥法等液相法也制得了纳米氧化锌粉体。

随着纳米材料科学技术的进一步发展，新的制备合成工艺被不断的提出并得到利用。国外对纳米氧化锌的研究相对已比较成熟，许多厂家已将先进的技术实现了产业化，制造出高品质的纳米氧化锌产品。目前，山西丰海纳米科技有限公司作为全国最大的纳米氧化锌专业生产企业，现生产能力己达5000 t/a，二期工程正在扩建阶段，完成后生产能力将达到30000 t/a。成都汇丰化工厂开发出纯度大于99.7%、平均粒径为20nm的高纯度纳米级氧化锌，并建成500 t/a的生产线。该厂生产的高纯纳米级氧化锌成本仅有进口的1/10，可广泛用于防晒化妆品、抗菌自洁卫生洁具、压敏及其它功能陶瓷、冰箱空调微波炉用抗菌剂、高级船舶用涂料、高级汽车面漆、气体传感器、光催化剂以及航天航空领域 [10]。

1.2 ZnO的结构和性质

ZnO 晶体具有四种结构：纤锌矿相（四配位，六角结构，B4）、闪锌矿相（也是四配位，但和 B4 相原子排列不同）、NaCl 结构（也叫岩盐结构，B1）和 CsCl 结构（B2）。通常情况下，ZnO 以纤锌矿结构存在，当外界压强增大，大约是 9.6GPa 时向岩盐结构转变，当外界压强增大到 200 GPa 时，向 B2 相转变，而闪锌矿是在生长时形成的亚稳态结构。ZnO 的纤锌矿结构如图1.1 所示，有三个结晶面：(0001)、(10-10)和(11-20)，其相应表面能量密度分别为 0.99、0.123 和 0.209 eV/A2,(0001)面的表面自由能最小[11]。

ZnO 属于宽带隙半导体材料，室温下其禁带宽度为 3.37 eV，激子束缚能高达60meV，ZnO 具有较高的热稳性，无毒、无臭，是一种两性氧化物，能溶于强酸和强碱溶液，不溶于水和乙醇。纳米级的 ZnO 是一种人造粉体材料，由于其表面效应和体积效应，使其在磁性、光吸收与催化等方面具有奇异的性质。

各种形貌的 ZnO 材料可以采用不同的合成方法制得，例如棱镜型、椭圆型、笼型、球型、管、空心管、针状、笔状、花状、哑铃型、纳米丝、纳米竿和纳米束等[12]。在这些纳米构型中，一维（1D）ZnO 如纳米丝和纳米杆备受关注，尤其是溶液合成法制得的产品，因为此方法可以在低温下进行，且简单又经济实用。一方面因为一维纳米结构具有特殊的电子转移特性，常用于电子器件；另一方面由于 ZnO 独特的六方型晶体特征使其易于生成一维结构。由溶液合成法得到的延长 ZnO 材料同时具有极性和非极性，通常情况下，ZnO 核原子容易沿极性方面聚集而成一维结构（轴向生长），但是，如果加入成核改良物质使极性纯化，轴向生长受到抑制而易得到扁平结构如薄片或平板状 ZnO（横向生长），因此选择合适的改良剂，可以选择性的得到不同结构型貌的 ZnO晶体，以便开发新的用途[13]。

图.1.1 ZnO 的晶体结构-具有三个取向面(0001)、(10-10)和(11-20)的纤维矿结构

晶格常数为a=3.25A , c=5.2A, Z=2.最近，二维（2D）多孔 ZnO 纳米薄片因其同时具有薄层形貌和多孔结构，可以显著地提高其在光致发光和气敏元件应用方面的性质而备受瞩目，相对于低维（1D 和 2D）结构，三维（3D）结构更易具有特殊的性质，是目前研究的热点[14]。

1.3纳米ZnO粉体的应用

纳米氧化锌是由极细晶粒组成、特征维度尺寸为纳米数量级(1-100nm)的无机粉体材料，与一般尺寸的氧化锌相比，纳米尺寸的氧化锌具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，因而它具有许多独特的或更优越的性能，如无毒性、非迁移性、荧光性、压电性、吸收散射紫外能力等[15]。这些特性的存在进一步推广了氧化锌的应用，例如用作气体传感器、变阻器、紫外屏蔽材料、高效光催化剂等。1.3.1气敏材料[16]

环境污染目前是在全球范围内广受关注的问题。由于可挥发有机物(VOCs)广泛应用于染料、药物、塑料、橡胶、室内装修等行业，与人们的日常工作和生活有着密切的关系。人吸入过量的VOCs，会导致或加重过敏、哮喘、癌症、肺气肿等症状的发生。特别是近年来，由于室内装修空气质量不合格而导致住户死亡的报道屡见不鲜，人们对VOCs的检测提出了新的更高的要求。纳米材料的发展和应用已成为气敏材料的研究热点，这是因为纳米材料具有特殊的结构和效应，使其显示出良好的气敏特性。ZnO是最早使用的气敏材料，与广泛使用的SnO2相比，工作原理相同，检测灵敏度较SnO2低，除此之外，其它性能并不逊色，而且还具有价格便宜，适宜制备等优点。所以目前国内外在这方面的研究很多。ZnO气敏元件主要有烧结型、厚膜型、薄膜型三种。虽然目前薄膜型ZnO的研究非常活跃，但烧结型和厚膜型元件具有制作简单、价格便宜和检测方便等优点，易于使用化，有很好的应用前景，而这类元件都是以颗粒状ZnO为基础的，所以制备出纳米级ZnO颗粒是制备气敏元件的第一步。

新疆大学应用化学研究所沈茹娟等人以酒石酸和乙二胺甲基酸为原料，通过固相反应法制备的气敏材料氧化锌，测试了材料在不同工作温度下对乙醇、氨气、液化石油气的灵敏度。实验结果表明，所合成的纳米氧化锌具有工作温度低、对乙醇气体灵敏度高的特点。1.3.2光催化污水处理材料[17]

随着我国工业的飞速发展，一些化工厂、印染厂、造纸厂、洗涤剂厂、食品厂等工厂的有机物废水排放越来越受到环境保护法规的制约，而目前常用的有机物废水处理技术难以达到有效的治理。物理吸附法、混凝法等非破坏性的处理技术，只能将有机物从液相转移到固相，不能解决二次污染问题。而化学、生化等处理技术除净度低，废水中有机物含量仍远远高于国家废水排放标准。半导体多相光催化是近20年发展起来的新兴领域，许多有机化合物如烃、卤代烃、有机酸类、多环芳烃、取代苯胺、杂环化合物、表面活性剂、酚类、农药、细菌等都能有效地进行光催化降解反应生成无机小分子。因反应体系在催化剂作用下将吸收的光能直接转化为化学能，使许多难以实现的反应在温和的条件下顺利进行，能量消耗低，不会产生二次污染，应用范围相当广泛，对解决日益严重的农药废水污染问题极具有实用和推广价值。目前，人们对纳米TiO2催化剂进行广泛的研究，主要集中在水中污染物的光催化降解中，如降解苯酚、有机磷农药、染料等。由于纳米TiO2成本比较高、设备投资大等缺点，其应用受到限制，而纳米ZnO作为一种新型的功能材料，由于成本低廉，在光催化领域将具有很好的应用前景。

纳米ZnO是一种很好的光催化剂，在紫外光的照射下，能分解有机物质，能抗菌和除臭。水中的有害有机物质如有机氯化物、农药、界面活性剂、色素等，用目前的水处理技术充分去除是困难的。近年来广泛进行了把这些物质用光催化剂分解处理的尝试，已经召开了几届有关这方面的国际会议。其中重要的光催化剂包括氧化钛和氧化锌等。氧化锌作为光催化剂可以使有机物分解，研究表明，纳米氧化锌粒子的反应速度是普通氧化锌粒子100-1000倍，而且与普通粒子相比，它几乎不引起光的散射，且具有大的比表面积和宽的能带，因此被认为是极具应用前景的高活性光催化剂之一。1.3.3抗菌自洁陶瓷材料[18]

随着科技的进步，社会的发展和人民生活水平的提高，健康的生存环境日益成为人类的追求目标，环境保护问题已不可避免的越来越受到重视。抗菌(杀菌)陶瓷是一种保护环境的新型功能材料，是抗菌剂、抗菌技术与陶瓷材料结合的产物，也是材料科学与微生物学相结合的产物，是利用高科技抑制和杀灭细菌，使传统的产品增加科技含量的典型例证。它在保持陶瓷制品原有使用功能和装饰效果的同时，增加消毒、杀菌及化学降解的功能，即它具有抗菌、除臭、保健等功能，从而能够广泛用于卫生、医疗、家庭居室、民用或工业建筑，有着广阔的市场前景，已成为高技术产品研究的热点之一。现今用于陶瓷制品的抗菌材料主要是无机抗菌材料，按照抗菌材料的不同，抗菌陶瓷主要分为载银抗菌陶瓷和光触媒抗菌陶瓷，纳米光催化抗菌陶瓷具有抗菌持久、杀菌彻底、无毒健康、环境友好等优点，是传统银系抗菌陶瓷的换代产品。

纳米光催化抗菌陶瓷制品在色釉、形貌及力学性质上与传统的卫生陶瓷和建筑陶瓷相同，只需在未烧成的卫生陶瓷釉面上喷涂一定厚度的涂层并与卫生陶瓷上的釉形成混合层，干燥，高温烧结而成。纳米ZnO抗菌陶瓷就是将一定量的ZnO、Ca(OH)

2、AgNO3等制成涂层，由以下三种方法制成：(1)将含纳米ZnO釉涂在陶瓷坯釉面上而后烧成；(2)将含纳米氧化锌抗菌釉与传统釉料混匀后涂在陶瓷坯上烧成；(3)将氧化锌抗菌陶瓷釉直接涂在陶瓷坯面上烧成。但是目前光触媒应用于抗菌陶瓷最多的还是TiO2，关于纳米ZnO抗菌陶瓷的报道还很少。1.3.4半导体材料

作为重要氧化物半导体，纳米ZnO由于良好的光电性能早就引起人们的重视。研究表明，纳米ZnO存在很强的紫外及蓝光发射，可用于新型发光器件。

目前，人们已研制出ZnO纳米线、纳米管、纳米带，这些纳米材料表现出许多特异的性质。美国亚特兰大佐治亚理工学院王中林等在世界上首次获得了具有压电效应的半导体纳米带结构，进而又研制出了具有压电效应的纳米环。这种新型结构可用于微、纳米机电系统，是实现纳米尺度上机电藕合的关键材料，在微/纳米机电系统中有重要的应用价值，利用这种纳米带(环)的压电效应，可以设计研制各种纳米传感器、执行器、以及共振藕合器、甚至纳米压电马达。利用其优秀的光电性能，纳米ZnO半导体在纳米光电器件领域具有广阔的应用前景，如纳米尺度的激光二极管、紫外激光探测器等。利用ZnO的紫外发光特性，可以做成超小型的激光光源。杨培东[19]等在只有人类头发丝千分之一的纳米导线上制造出世界上最小的激光器—纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外光，经过调整后还能发射从蓝光到深紫外的光。室温下，纳米导线中的纯氧化锌晶体被另一种激光激活时，纯氧化锌晶体可以发射出波长只有17nm的激光。这种氧化锌纳米激光器是当今世界上最小的激光器，而且是从纳米技术诞生以来的第一项实际的应用，最终可能被用于鉴别化学物质、提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。1.3.5磁性材料[20]

磁性材料是电子信息产业发展的基础，工业上广泛使用的锰锌铁氧体(Mn1-xZnx)Fe2O4，其化学成分的比例为Fe2O3:MnO:ZnO=(52.6:35.4:12.0)mol=(70.65:1.13:8.22)wt%，这是一种软磁性材料，具有很好的磁性能(如导磁率可达4000等)，该磁性材料的制造工艺极为复杂，需在1300℃下进行烧结。如果采用纳米ZnO作原料，不仅可以简化制造工艺(如不需球磨加工就能达到粒度要求直接配料等)，而且还可以提高产品的均一性和导磁率，减少产品在烧制过程中破裂的损失，降低烧结温度，使产品质量显著提高。1.3.6橡胶及涂料材料

在橡胶工业，纳米氧化锌是一种重要的无机活性材料，其不仅可降低普通氧化锌的用量，还可以提高橡胶产品的耐磨性和抗老化能力，延长使用寿命，加快硫化速度，使反应温度变宽。在不改变原有工艺的条件下，橡胶制品的外观平整度、光洁度、机械强度、耐磨度、耐温性、耐老化程度等性能指标均得到显著提高。

纳米氧化锌能大大提高涂料产品的遮盖力和着色力，还可以提高涂料的其它各项指标，并可应用于制备功能性纳米涂料。在涂料应用中，纳米氧化锌的紫外屏蔽性能是其中最大的开发点之一。以往常用的抗紫外剂多为有机化合物，如二甲苯酮类、水杨酸类等，其缺点是屏蔽紫外线的波段较短，有效作用时间不长，易对人体产生化学性过敏，存在有不同程度的毒性。金属氧化物粉末对光线的遮蔽能力，在其粒径为光波长的1/2时最大。在整个紫外光区(200-400nm)，氧化锌对光的吸收能力比氧化钛强。纳米氧化锌的有效作用时间长，对紫外屏蔽的波段长，对长波紫外线(UVA，波长320-400nm)和中波紫外线(UVA，波长280-320nm)均有屏蔽作用，能透过可见光，有很高的化学稳定性和热稳定性。同时由于纳米氧化锌的导电性也使涂层具有抗静电能力，提高了涂层的自洁功能。因此，充分利用纳米氧化锌的这些特性可以制备各种纳米功能涂料。例如：将一定量的超细ZnO·Ca(OH)2·AgNO3等加入25%(wt)的磷酸盐溶液中，经混合、干燥、粉碎等再制成涂层涂于电话机、微机等表面，有很好的抗菌性能。添加纳米ZnO紫外线屏蔽涂层的玻璃可抗紫外线、耐磨、抗菌和除臭，用作汽车玻璃和建筑玻璃。在石膏中掺入纳米ZnO及金属过氧化物粒子后，可制得色彩鲜艳、不易褪色的石膏产品，具有优异的抗菌性能，可用于建筑装饰材料。舰船长期航行、停泊在海洋环境中，用纳米氧化锌作为原料，制备舰船专用的涂料，不仅可起到屏蔽紫外线的作用，还可以杀灭各种微生物，从而提高航行速度并延长检修期限。1.3.7日用化工[21]

纳米氧化锌无毒、无味、对皮肤无刺激性、不分解、不变质、热稳定性好，本身为白色，可以简单的加以着色，价格便宜。而且氧化锌是皮肤的外用药物，对皮肤有收敛、消炎、防腐、防皱和保护等功能。可用于化妆品的防晒剂，以防止紫外线的伤害。纳米ZnO还可以用于生产防臭、抗菌、抗紫外线的纤维。例如，日本帝人公司生产的采用纳米ZnO和SiO2混合消臭剂的除臭纤维，能吸收臭味净化空气，可用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、尿布、睡衣、窗帘及厕所用纺织品等。日本仓螺公司将ZnO微粉掺入异形截面的聚醋纤维或长丝中，开发出世界著名的防紫外线纤维，除具有屏蔽紫外线的功能外，还有抗菌、消毒、除臭的奇异功能，除用于制造手术服、护士服外，还可制造内衣、外装、鞋、帽、袜、浴巾、帐篷、日光伞、夏日服装、农用工作服、运动服等。1.3.8其它领域应用[22]

随着人们对纳米氧化锌性能认识的深化，纳米氧化锌的应用领域在不断扩大。例如利用活性炭、多孔陶瓷、金属网等材料做载体，负载纳米ZnO光催化剂，制成空气净化材料，可以作为空气净化器的核心部件。近年来开发的片式叠层纳米氧化锌压敏电阻器具有响应时间短、电压限制特性好、受温度影响小、通流能力大等特点，因而被广泛应用在IC(集成电路)保护和互补金属氧化物半导体、场效应管器件保护及汽车线路保护等方面。此外，纳米氧化锌在电容器、荧光材料、表面波材料、图像记录材料、抗静电复合材料等方面也表现出极其广阔的应用前景。

1.4.准备开展工作

我国经济的发展，与制造业、重工业的兴旺是分布开的。然而，这些工厂的发展的同时，也带来了很严重的环境问题——废水、废气、废渣，这些影响着人们的健康。焦化、农药、医药、化工、染料、树脂等行业，范围广，数量多，是环境污染物主要制造者。由于有机类物质具有致癌、致畸形、致突变的潜在毒性，已被各国环保部门列入环境优先污染物黑名单，也是重点监测和治理的对象之一。因此，废水的处理一直是环境保护研究中倍受关注的课题。

目前国内外处理废水的常用方法主要有吸附法、化学氧化法、溶剂萃取法、液膜法、离子交换法和生化法等，各种方法都有自身的优缺点。光催化氧化法属于化学氧化法的一种类型，是近年来发展起来的一种新型技术，由于其具有高效、价廉、对环境友好、容易循环使用等优点，在实验以亚甲基蓝为例，研究水中有机物的光催化降解，其中催化的原材料就是氧化锌和二氧化钛。这两种原料都简单易得、价格便宜、无毒无害，且其纳米颗粒具有良好的光催化性能，所以研究出高催化性能的光催化材料对于水的净化处理有着不言而喻的意义。在这种指导思想下，在后续研究工作中主要采用溶剂热法，以醋酸锌为原料，制备纳米级氧化锌粉体，并确定最佳的原料配比和工艺条件，同时利用X-射线衍射，透射电子显微镜和扫描电子显微镜等方法对制备的ZnO的微观结构进行了表征。希望可以制备出的形状和尺寸控制的氧化锌微粒。

参考文献

[l]王久亮,刘宽,秦秀娟等.纳米氧化锌的应用研究进展.哈尔滨工业大学学报,2004,36(2): 226-230.[2]沈茹娟,贾殿赠,王疆瑛等.纳米氧化锌的固相合成及其气敏特性.无机化学学报,2000, 16(6):906-910.[3]赵新宇,郑柏存,李春忠等.喷雾热解合成ZnO超细粒子工艺及机理研究.无机材料学报,1996,11(4):611-616.[4]刘超峰,胡行方,祖庸.以尿素为沉淀剂制备纳米氧化锌粉体.无机材料导报,1999,14(3): 391-396 [5]丛昱,宁桂玲,黄新等.溶胶-凝胶法合成纳米级ZnO超细粉末.仪器仪表学报, 1995,16(1): 309-313.[6]曹建明.溶胶-凝胶法制备ZnO微粉工艺研究.化学工程师,2005,115(4):3-6.[7]崔若梅,庞海龙,张文礼等.微乳液中制备ZnO、CuO超微粒子.西北师范大学学报(自然科学版),2000,36(4):46-49.[8]冯悦兵,卢文庆,曹剑瑜等.纳米氧化锌的微乳液法合成和吸收性能.南京师范大学学报(工程技术版),2002.2(4):23-25.[9]何秋星,杨华,陈权启等.微乳液法制备纳米ZnO粉体.甘肃工业大学学报,2003,29(3):72-75.[10]潘家祯.纳米材料和纳米科技.化工设备与防腐蚀,2002,5(2):84-91.[11]丁衡高,朱荣.微纳米科学技术发展及产业化启示.纳米技术与精密工程,2007,5(4):235-241 [12]程敬泉.纳米氧化锌的性质和用途.衡水师专学报, 2001,3(2):42-43.[13]习李明.纳米氧化锌的生产和应用进展.化学文摘,2007,(5):53-56.[14]舒武炳,李芸芸.纳米材料在涂料中的应用进展.涂料涂装与电镀,2006,4(6):7-11.[15]郭一萍,董元源.纳米材料的奇异特性及其应用前景.机械研究与应用,2002,15(3):72-75.[16]杨凤霞,刘其丽,毕磊.纳米氧化锌的应用综述.安徽化工,2006,(139):13-17.[17]王久亮.纳米氧化锌制备技术研究进展.硅酸盐通报，2004,(5):58-60.[18]郭伟,詹自立,钟克创等.高灵敏度酒敏元件的研制.郑州轻工业学院学报(自然科学版),2004,14(4):46.[19]杨秀培.纳米氧化锌的制备及其研究进展.西北师范大学学报(自然科学版),2003,24(3): 347-351 [20]戴护民.桂阳海.氧化锌光气敏性能研究.材料导报,2006,(5):21.[21]沈茹娟,贾殿赠,梁凯等.纳米氧化锌的固相合成及其气敏特性.无机化学学报,2000, 16(6):90-91.[22]杨勇,柏自奎,张顺平等.纳米ZnO基掺杂气敏元件阵列的制备与特性.电子元件与材料,2007,26(2):47-51.