纳米技术在化工领域的应用

第五节　纳米技术在化工领域的应用

一、纳米粒子的优点

纳米粒子化学反应活性高，可以被用作光催化剂。首先，纳米粒子粒径小，比表面积大，光催化效率高。同时，纳米粒子生成的电子、空穴在到达表面之前，大部分不会重新结合。

纳米粒子分散在介质中时往往具有透明性，这一点可以方便科学家运用光学手段来观察和研究界面间的电荷转移、质子转移、半导体能级结构与表面态密度。

另外，用具有半导体特性的纳米氧化物粒子（如氧化铁、二氧化钛、氧化锌等）做成的涂料，具有较高的导电特性，能起到静电屏蔽作用。

而将纳米二氧化钛粉体按一定比例加入到化妆品中，还可以有效遮蔽紫外线。一般认为，体系中只需含纳米二氧化钛0．5%～1%，即可充分屏蔽紫外线。目前，日本等国已有含纳米二氧化钛的化妆品问世。

紫外线不仅能使肉类食品自动氧化而变色，而且还会破坏食品中的维生素和芳香化合物，从而降低食品的营养价值。如用添加0．1%～0．5%的纳米二氧化钛制成的透明塑料包装材料包装食品，既可以防止紫外线对食品的破坏作用，还可以使食品保持新鲜。

纳米材料制成的透明包装材料可防止紫外线对食品的破坏

二、分子筛纳米反应器

分子筛具有独特的孔状结构、大的比表面积、较高的机械强度，很适合做成纳米反应器。该反应器能够使化学反应局限于一个很小的范围内进行。在纳米反应器中，反应物在分子水平上有一定的取向性和排列有序性，同时反应物分子和反应中间体的运动受到一定的限制，这种取向性、排列有序性和限制作用将影响和决定反应的方向和速度。1992年，科学家首次利用分子筛，在纳米尺度上实现有机/无机离子的自组装反应。

这类材料可在较大范围内连续调节其纳米孔道结构，在分子催化、吸附与分离等领域有着广阔的应用前景。

三、纳米镊子

1999年，美国哈佛大学的科学家研制出了纳米镊子，能抓住直径约500纳米的聚苯乙烯原子团。纳米镊子的每个臂是用一束像葱一样的同心层碳纳米管制作的。

纳米镊子用电操纵，使用它时，在两根电极上加电压，使一根纳米臂带正电，另一根纳米臂带负电。通过改变所加电压的大小，可增加或减少镊子之间的吸力（即夹东西的力量）。试验表明，镊子的两臂在电压达到8．5伏时可完全合拢，而加较低的电压时，镊子两臂间可留下一定的间隙。目前制成的纳米镊子，臂的宽度约50纳米，长度约4微米。而如果直接在电极上沉积单层纳米管，就可能生产出足以抓住单个分子的微型镊子。

纳米镊子能抓住直径约500纳米的聚苯乙烯原子团