納米氧化物

納米材料在結構、光電和化學性質等方面的誘人特徵，引起物理學家、材料學家和化學家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以後，世界各國對這種材料給予極大關注。它所具有的獨特的物理和化學性質，使人們意識到它的發展可能給物理、化學、材料、生物、醫藥等學科的研究帶來新的機遇。由於納米粒子表面積大、表面活性中心多，所以是一種極好的催化材料。將普通的鐵、鈷、鎳、鈀、鉑等金屬催化劑製成納米微粒，可大大改善催化效果。在石油化工工業採用納米催化材料，可提高反應器的效率,改善產品結構，提高產品附加值、產率和質量。

納米氧化物在催化領域的應用

納米催化劑具有表面效應，吸附特性及表面反應等特性，因此納米催化劑在催化領域的應用十分廣泛。實際上，國際上已把納米粒子催化劑稱為第四代催化劑。我國在納米材料的研究應用水平在某些方面處於世界領先地位，已實現產業化的SiO2(如VK-SP30)、CaCO3、TiO2(如VK-T25)、ZnO等少數幾個品種，這些製備出來的納米材料在催化領域中主要用於兩個方面：一是直接用作主催化劑，二是作為納米催化劑載體制成負載型催化劑使用。

由於納米材料顆粒的大小可以人工控制，又由於尺寸小,比表面積大，表面的鍵態和顆粒內部不同及表面原子配位不全等，從而導致表面的活性部位增加。另外，隨着粒徑的減小，表面光滑程度變差，形成了凹凸不平的原子台階,這樣就增加了化學反應的接觸面。利用納米微粒的高比表面積和高活性這些特性，可以顯著提高催化效率。例如，納米Ni粉可將有機化學加氫和脱氫反應速度提高15倍；超細Pt粉、碳化鎢粉是高效的加氫催化劑；在甲醇氧化制甲醛反應中，使用納米SiO2，選擇性可提高5倍，利用納米Pt催化劑，放在TiO2擔體上，通過光照，使甲醇水溶液制氫產率提高几十倍。在石油化工工業採用納米催化材料，可提高反應器的效率，改善產品結構，提高產品附加值、產率和質量。納米稀土氧化物，如La2O3、CeO2、Sm2O3、Pr6O11等，可作為二氧化碳選擇性氧化乙烷制乙烯的催化劑；納米碳管用於合成氨催化劑有着潛在的前景，林敬東等用Ni-MgO催化甲烷法制得的納米碳管作催化劑載體，嵌入鉀催化劑，經脱氧、淨化處理後，用於N2-3H2合成NH3的催化反應中，產物中合成氨的產率為5.32mL(STP)氨/h·g·cat，大大高於同條件常用催化劑的產率，而且納米碳管表面更趨於鹼性，有利於生成的氨脱附。

納米材料在石油化工添加劑中的應用納米材料可以作潤滑油添加劑，用脂肪酸修飾的ZrO2及MoS2的納米微粒具有非常好的潤滑性及抗磨性；用分散型的氧化銻納米微粒做成水溶膠作催化裂化金屬鈍化劑，掛銻效率提高20%，穩定性、磨蝕性能均得到增強。

納米粒子作光催化劑有着許多優點，首先是粒徑小，粒子達到表面數量多，光催化效率高；其次是納米粒子分散在介質中具有透明性，容易運用光學手段和方法來觀察界面間的電荷轉移及納米粒子光催化劑受氧化還原的影響等。利用納米TiO2的光催化性質來處理廢水和改善環境是一種行之有效的方法，TiO2光催化劑能有效地分解室內外的有機污染物，氧化去除大氣中的氮氧化物、硫化物，以及各類臭氣等；在TiO2上沉積5%納米MoS2時，苯酚分解速度與非負載型TiO2相比提高了一倍；將CdS顆粒製成納米級，其對甲醇氧化成乙二醇的光催化活性顯著提高；另外，用MoS2做光催化劑進行苯酚的光氧化時，當顆粒尺寸為4.5nm時，可利用大於450nm的光進行反應，而用直徑大於8nm的MoS2就不行。

納米氧化物的基本技術指標包含：粒徑，含量，比表面積，pH, 以及一些金屬成分的含量。納米（符號為nm）是長度單位，原稱毫微米，就是10^-9米（10億分之一米），即10^-6毫米（100萬分之一毫米）。如同釐米、分米和米一樣，是長度的度量單位。相當於4倍原子大小，比單個細菌的長度還要小。