第一篇：納米材料在化學化工領域中的應用研究

發(fā)表吧————專業(yè)論文發(fā)表組織，誠信可靠快速發(fā)表。長期有核心期刊論文轉讓

納米材料在化學化工領域中的應用研究

張曉蕾

摘 要：納米材料，是指一種擁有特殊功能的新材料，其三維尺寸中至少一維低于100nm，并且其性質與其他塊體材料存在差異。納米材料的特殊結構層次使得其擁有表面效應、小尺寸效應以及宏觀量子隧道效應。就當前納米材料的應用領域來看，其在電子、能源、生物、航空等行業(yè)中都發(fā)揮著重大的作用?，F(xiàn)文章主要針對納米材料在化學化工領域中的應用進行研究。

關鍵詞：納米材料；化學化工；應用領域

自從納米材料出現(xiàn)后，其在結構、光電、化學性質等各個領域實現(xiàn)廣泛的應用。其憑借著獨特的物理性質與化學性能在物理、化學、生物等領域的研究帶來了的新的發(fā)展機遇。納米材料的應用前景十分廣闊，其在化學化工領域中有著十分重要的作用，并且能夠推動化學化工領域的進步與發(fā)展。納米材料及其特性

納米材料是一種在三維空間中至少有一維處于納米尺度，或者由其作為基本結構的材料，其大致相當于10-100個原子緊密排列在一起的尺寸。納米材料的特性主要包括以下幾點：第一，表面效應。納米材料的表面效應是指納米粒子表面原子數(shù)與總原子數(shù)的比例值隨著粒徑變小而急劇增長后所導致的性質改變[1]。根據(jù)相關研究表示，伴隨著粒子直徑的縮短，避免原子個數(shù)的增長速度迅猛，而表面原子由于周圍缺乏相鄰原子，呈現(xiàn)不飽和性狀態(tài)，強化了納米粒子的化學活性，從而使得納米材料能夠在吸附、催化等作用上明顯的優(yōu)勢。第二，小尺寸效應。小尺寸效應即為納米粒子的粒徑小于或等于超導態(tài)的相干波長時，其周期性的邊界條件將被損害，從而使得納米材料的化學性質、催化性質相對于其他材料來說有著明顯的區(qū)別。小尺寸效應不單單顯著擴展了納米材料的物理與化學特性范圍，并且大大拓展了其應用領域。第三，宏觀量子隧道效應。該效應主要是指納米粒子能穿越宏觀系統(tǒng)的壁壘而出現(xiàn)變化的一種特征。這一效應對納米材料的基礎研究與實際應用都有著十分關鍵的作用。宏觀量子隧道效應限制了磁盤對信息存儲量的限制，明確了現(xiàn)代微電子元件微型化的極限。第四，量子尺寸效應。該效應主要是指納米粒子尺寸持續(xù)減少到某一數(shù)值時，納米能級周邊的電子能級可以轉變?yōu)榉蛛x能級粒[2]。這一效應使得納米粒子擁有高水平的光學非線性、光催化性等特征。總的來說，納米材料與其他材料不同，擁有眾多與眾不同的特性，這使得其在力學、磁學、熱學等各個領域都擁有十分重要的應用價值，并給資源利用拓展了更大的空間。納米材料在化學化工領域中的應用

2.1 納米材料在環(huán)保領域中的應用

在治理空氣污染、水體污染過程中環(huán)保是最為基礎的要求。納米材料可以在空氣凈化、污水處理中起到重要的作用。在空氣凈化方面納米材料擁有十分廣闊的發(fā)展空間，不單單是由于其擁有細微的顆粒尺寸，同時伴隨著納米微粒表面形態(tài)與粒徑的大小有著密切的關系，粒徑減少其表面會變得更加粗糙，從而出現(xiàn)凹凸不平的原子臺階。納米材料與技術可以被用在汽車尾氣超標報警器與凈化設備中，顯著降低有毒氣體的排放量。另外，納米材料還可以被用于石油提煉工業(yè)中的脫硫環(huán)節(jié)當中[3]。在污水處理方面，要實現(xiàn)污水處理中將有害物質、污染物質、細菌病毒等物質去除的目的，可以使用納米材料與技術來污水中的貴金屬提煉出來，開展循環(huán)利用。不論是水體中的有機、無機污染物均可以利用納米微粒光催化作用來將其制造成為礦化物。

2.2 納米材料在涂料領域中的應用

發(fā)表吧————專業(yè)論文發(fā)表組織，誠信可靠快速發(fā)表。長期有核心期刊論文轉讓 發(fā)表吧————專業(yè)論文發(fā)表組織，誠信可靠快速發(fā)表。長期有核心期刊論文轉讓

由于納米材料的表面與結構存在一定的特殊性，擁有其他材料無可比擬的優(yōu)勢，顯示出十分強大的活力。在化學化工領域中，表面涂層技術是關注的熱點之一。納米材料的出現(xiàn)給表面涂層技術的發(fā)展提供了基于。在使用傳統(tǒng)涂層技術上應用納米材料可以得到納米復合體系涂層，使用該涂層可以達到質的飛躍與進步。在涂料中加入納米材料可以進一步提升涂料的防護能力，從而達到防紫外線、防大氣侵害等作用。例如，在建筑材料玻璃、涂料中加入納米材料可以達到顯著減少光透射以及熱傳遞的效果，從而形成隔熱的效用。又例如，在汽車裝飾噴涂行業(yè)中納米TiO2添加入汽車漆面中，可以使得汽車漆面形成一種有魅力的色彩效果。

2.3 納米材料在催化領域中的應用

催化劑在眾多化工領域中都占據(jù)著十分重要的地位，其能夠控制反應時間、提升反應速度與效率，顯著提升經濟效益，減少對生態(tài)環(huán)境的污染。首先，光催化反應。納米粒子作為光催化劑擁有粒徑細、催化效率高等優(yōu)勢，十分容易利用光學手段來對界面的電荷轉移進行等特點進行研究。例如，利用納米TiO2應用在高速公路照明裝置的玻璃罩面中，由于其擁有較高水平的光催化活性，能夠對其表面的油污進行分解處理，從而保證其良好的透視性。又例如，在火箭發(fā)射所使用的固體燃料推進器中，如添加大約為1wt%的超細鋁或鎳顆粒，可以使得其燃燒使用率增加100%。將表面為180m2/g的碳納米管直接應用在NO的催化還原中，從而可以增加NO的轉化率。結束語

納米技術的出現(xiàn)給人類的生活與生產帶來了重大的影響，其能夠從根源上改善解決人類面臨的眾多問題。尤其是能源、人類健康與環(huán)境保護等問題。納米技術探索的最終目的就是要實現(xiàn)納米材料的應用化，用于改善人類的環(huán)境與生活狀態(tài)，相信在不久的以后納米材料將會在生產生活的更多領域中得到更加廣泛的應用。納米材料的應用將會成為新產品、新設計、新產品的支柱，為我國經濟發(fā)展提供新的發(fā)展機遇。

參考文獻：

[1]李延軍.淺談納米新材料在化工領域中的應用[J].勞動保障世界（理論版），2013（04）：61-62.[2]劉華，翟江.納米材料在化工生產領域中的應用[J].濰坊教育學院學報，2007（03）：37-38+50.[3]蔣文，袁若.納米材料在電化學生物傳感器及生物電分析領域中的應用[J].分析測試學報，2011（11）：1200-1206.發(fā)表吧————專業(yè)論文發(fā)表組織，誠信可靠快速發(fā)表。長期有核心期刊論文轉讓

第二篇：區(qū)塊鏈在支付清算領域中的應用研究

區(qū)塊鏈在支付清算領域中的應用研究

一、區(qū)塊鏈技術簡介

區(qū)塊鏈是通過去中心化的方式集體維護數(shù)據(jù)庫。從本質上來看，區(qū)塊鏈是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的底層技術，不依靠第三方，而是通過分布式技術進行數(shù)據(jù)的交流和存儲，其具有以下特點：去中心化，去信任中介，集體維護，不可篡改。目前，國外已經對區(qū)塊鏈展開了大量研究，并已取得諸多成果，特別是在金融領域的應用較多。支付清算作為金融市場的重要組成部分，也受到了區(qū)塊鏈技術的影響和革新。

二、區(qū)塊鏈技術對現(xiàn)有支付清算體系的影響

現(xiàn)有的支付系統(tǒng)是沿襲16世紀以來的模式，經過幾個世紀的演變，其本質和運行機制未發(fā)生根本變化。在這種模式中，必須要有一個權威的中央機構作為中心節(jié)點進行記錄和清算。不同銀行間進行資金轉移，必須依賴一個中央清算機構進行，這個過程需要耗費大量時間和費用，影響了支付清算的效率，也增加了成本負擔?？傮w來看，區(qū)塊鏈技術對現(xiàn)有支付清算體系的影響主要歸納為以下幾點。

（一）對中央銀行支付清算系統(tǒng)的影響由于區(qū)塊鏈技術本身具有去中心化、去信任中介等特點，所以采用區(qū)塊鏈技術可以改變現(xiàn)有支付系統(tǒng)的“中心化”和“中介化”等特征，這對現(xiàn)有的以中央銀行為中心的集中清算支付系統(tǒng)產生積極的影響。經過十幾年的建設，目前我國已建成了成熟穩(wěn)定的現(xiàn)代化支付清算系統(tǒng)，如大額支付系統(tǒng)（該系統(tǒng)是逐筆實時處理支付業(yè)務，并進行全額清算資金）和小額支付系統(tǒng)（該系統(tǒng)是小額批量處理支付業(yè)務，并進行定時凈額清算資金），在此背景下，建設以區(qū)塊鏈技術為基礎的支付清算系統(tǒng)，作為當前中央銀行清算系統(tǒng)的有益補充，在提高資金清算效率的同時，也進一步完善我國的支付系統(tǒng)體系。

（二）對SWIFT系統(tǒng)的影響環(huán)球同業(yè)銀行金融電訊協(xié)會（SWIFT）的誕生為銀行提供了安全、可靠、快捷的結算服務，但需要收取費用。而基于區(qū)塊鏈技術的Ripple支付系統(tǒng)具有去中心化、去信任中介等特點，不存在中間節(jié)點，不收取任何轉賬費用。同時Ripple是24小時運行的，不受節(jié)假日等因素影響，不會出現(xiàn)資金延遲等現(xiàn)象。因此，區(qū)塊鏈技術可能會與SWIFT系統(tǒng)形成潛在的競爭關系，從而在支付方式上影響客戶的選擇。

三、基于區(qū)塊鏈技術的Ripple支付網(wǎng)絡

Ripple支付網(wǎng)絡是一個開放式支付清算網(wǎng)絡，以RTXP（支付協(xié)議）為基礎，具有去中心化的特點，能夠快捷、低廉地實現(xiàn)轉賬業(yè)務，支持包括人民幣、美元、歐元、人民幣，甚至比特幣在內的多種貨幣，交易便捷，節(jié)省了傳統(tǒng)支付中的跨行、異地、等費用。

（一）Ripple的組成部分

Ripple是一個開放的支付網(wǎng)絡，是由Ripple Labs進行維護的，通過兩項關鍵措施——XRP（瑞波幣）和Gateway（網(wǎng)關），有效地解決了信任問題，使得支付網(wǎng)絡功能更加完善。Ripple由以下4個關鍵部分組成。

1.RTXP（支付協(xié)議）。該協(xié)議與SMTP（郵件傳輸協(xié)議）相似，其成功構建了一個去中心化的支付清算網(wǎng)絡，將相關機構和個人節(jié)點連接到網(wǎng)絡中，所有節(jié)點之間實現(xiàn)“點對點”資金轉移和信息交流，達到方便、快捷的效果。

2.Consensus（“共識”）總賬機制。

在Ripple支付網(wǎng)絡中，發(fā)生的每一筆交易都是由網(wǎng)絡中所有節(jié)點達成“共識”（一般情況下為超過51%的節(jié)點確認通過）后生成的，并在系統(tǒng)中進行記錄，有效防止非法交易和數(shù)據(jù)篡改。

3.Authorized Liquidity Maker（做市商）機制。

通過這種機制，Ripple支付網(wǎng)絡實現(xiàn)了資金的轉移，發(fā)生每筆交易時，通過系統(tǒng)自動選擇報價最優(yōu)的市商，達到轉賬成本最小化的目的。理論上講，Ripple支持世界上任何一種貨幣，既包括現(xiàn)實貨幣，也包括虛擬貨幣。Ripple網(wǎng)絡中有很多市商，可以有效防止Funds Exchange Provider（單一貨幣兌換服務商）的出現(xiàn)。

4.XRP（瑞波幣）。

瑞波幣雖然是數(shù)字貨幣，但與比特幣等數(shù)字貨幣不同的是，它主要是為了滿足Ripple支付網(wǎng)絡媒介貨幣、保護網(wǎng)絡安全的需求。XRP的媒介貨幣功能是指無法找到合適的市商完成交易，交易雙方可以將XRP作為媒介進行交易，因為XRP無法交易費用，同時作為Ripple支付網(wǎng)絡中唯一的原生貨幣，沒有交易風險。

（二）Ripple提供的服務

Ripple支付網(wǎng)絡主要為銀行和個人兩類客戶提供支付服務。1.為銀行提供技術服務，主要是底層協(xié)議和匯款技術。銀行直接通過Ripple支付網(wǎng)絡實現(xiàn)資金轉移，在這個過程中銀行相當于Ripple的網(wǎng)關，對銀行的客戶來說看不到任何影響，在實際業(yè)務辦理中，客戶可以選擇SWIFT或Ripple進行匯款，由于Ripple跨境轉賬成本低廉，在一定程度上對SWIFT有替代作用。目前，Ripple已經和眾多全球性銀行建立了合作關系，如美國銀行、渣打銀行、加拿大皇家銀行等，我國的上海華瑞銀行已與Ripple進行合作，通過Ripple支付網(wǎng)絡為留學生提供外幣匯劃服務。.為個人提供轉賬服務。

整個流程分為4 個步驟。首先，需要注冊Ripple錢包。注冊時需要設置錢包的賬戶和密碼，Ripple錢包注冊不需要進行實名驗證，在注冊時會生成私鑰，可以用來恢復賬戶。其次，需要設置信任網(wǎng)關。在Ripple支付網(wǎng)絡中，網(wǎng)關是資金進出網(wǎng)絡的關口，能夠有效保證資金的安全，我國有XRPChina，RippleChina和RippleCN等3家Ripple網(wǎng)關。再次，需要為Ripple錢包充值。個人用戶進行交易前需要保證Ripple錢包里有“錢”，目前，淘寶有RippleChina官方充值店，可以為Ripple錢包充值。最后，對Ripple錢包進行轉賬或者贖回操作。在進行交易時，只需要提供對方賬戶并輸入轉賬金額，就可以完成轉賬，同時，Ripple錢包中的資金可以進行贖回。

四、相關建議

（一）加大區(qū)塊鏈研究力度目前，在金融領域的區(qū)塊鏈技術應用還處于初步的探索研究階段，但在跨境支付清算領域中應用較多，建設了多個應用場景，所以在大力發(fā)展區(qū)塊鏈支付清算應用的同時，要加大對區(qū)塊鏈技術的研究力度，建設專業(yè)化的技術研究團隊，及時掌握行業(yè)發(fā)展新動向。要將支付結算業(yè)務和區(qū)塊鏈技術有機結合，研究支付結算業(yè)務發(fā)展特點和區(qū)塊鏈技術體系和標準，并結合國內外支付業(yè)務的特點和實際情況，不斷完善和豐富業(yè)務發(fā)展模式。加大人才培養(yǎng)力度，通過外部引入和內部培養(yǎng)相結合的方式，打造一支既懂支付業(yè)務、又精通區(qū)塊鏈技術的復合型人才隊伍。要積極與國內外支付清算機構、金融機構和致力于區(qū)塊鏈研究的金融科技公司進行合作和交流，取長補短，吸收先進技術和管理經驗。

（二）加強風險評估和監(jiān)控基于區(qū)塊鏈技術的支付清算系統(tǒng)對現(xiàn)有的支付清算體系產生了較大的影響，由于Ripple網(wǎng)絡的運行機制、業(yè)務模式等與傳統(tǒng)支付清算體系完全不同，而支付清算體系又是非常重要的金融基礎設施。因此，要加強研究力度，認真分析基于區(qū)塊鏈技術的支付清算網(wǎng)絡的運行機制、運行情況和可能存在的風險隱患，特別是要高度關注其對現(xiàn)有支付清算體系的影響和相關的洗錢、欺詐等風險。同時，要定期開展安全性評估，準確、及時地掌握可能出現(xiàn)的風險隱患，同時在保證安全的基礎上，加強指導協(xié)調，全面評估基于區(qū)塊鏈技術的支付清算體系的應用及安全性。

（三）提高監(jiān)管的效率和質量

目前，區(qū)塊鏈在支付清算領域中的應用還處于起步階段，很多應用尚不完善，可能會出現(xiàn)一些問題和作指令，仍需會員開戶行進行網(wǎng)銀操作。筆者建議積極探索開放電商平臺合作銀行依據(jù)票號查詢票據(jù)狀態(tài)的權限。

2.線上擔保交易問題

擔保交易過程中的電票支付問題，仍無法實現(xiàn)跨行控制。因此筆者建議起步階段仍在一家銀行完成，以一家銀行的電票系統(tǒng)為基礎，方便發(fā)送轉讓、背書等指令，并在發(fā)送人行電票系統(tǒng)前設計凍結指今等掌控交易進程，具體實現(xiàn)暫在此贅述。

（二）在線融資支付在線融資支付，是B2B電商發(fā)展的必然需求，未來也具有較大的市場空間。由于平臺數(shù)據(jù)的積累，銀行信用體系與數(shù)據(jù)融資模型的逐漸完善，電商線上融資將有更大的發(fā)展空間，更加適合小額、高頻的現(xiàn)代企業(yè)經營特點。B2B電商平臺在線融資支付，較一般流動資金融資具有貿易背景真實性高、支付用途固定、資金流向可控、交易記錄可跟蹤等優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，將會更加有利于制定基于貨權及現(xiàn)金流控制的整體金融解決方案，所以線上融資空間廣闊。

第三篇：淺談新技術在小學數(shù)學教學領域中的應用研究

淺談新技術在小學數(shù)學教學領域中的應用研究

望遠中心小學 趙寧艷

【摘要】傳統(tǒng)的課堂教學是實施素質教育的主渠道，但傳統(tǒng)的教育觀念與教學模式在新技術的快速發(fā)展下正在被革新與優(yōu)化，尤其是交互式白板與計算機網(wǎng)絡的運用，為教師解決教育實踐中產生的實際問題提供了有力的幫助。本文闡述了小學數(shù)學教學中信息技術對于在不同層面上應該改進的措施，分別從教學方法的各個層面分析了信息技術的應用，同時對信息技術在教學方面的優(yōu)劣進行了比較充分的分析，希望能通過此次理論研究,教師能夠通過信息技術理論的指引，不斷審視與反思自己的教育行為，在教育教學中獲得經驗與體會，從而使自己在教育水平上得到提高。

【關鍵詞】信息技術 新技術 小學數(shù)學 研究 在2016年新《數(shù)學課程標準》中明確指出：“信息技術的發(fā)展對數(shù)學教育的價值、目標、內容以及教學方式產生了很大的影響。數(shù)學課程的設計與實施應根據(jù)實際情況合理地運用現(xiàn)代信息技術，要注意信息技術與課程內容的有機結合”。信息技術在教學中的應用，加速了課堂教學改革的步伐。合理地運用交互式白板、多媒體等新技術，形象生動的圖面和有趣的內容能激發(fā)學生的求知欲，使學生在玩中學習到知識，通過直觀的課件演示和學生的動手操作，避免了許多容易出現(xiàn)的錯誤，能使所選內容直觀、易懂，鍛煉了學生的探索精神和自主探索知識的能力，大大提高了數(shù)學效率，學生自主學習的能力也明顯提高。但在實際教學過程中，新技術在小學數(shù)學課堂中的應用還有不足之處，有些教師在使用時還有許多誤解，沒有真正發(fā)揮出先進教育技術的作用，許多問題需要我們一起探討，許多工作要我們去不斷完善。鑒于此，結合教學過程的所見與所思，淺談新技術應用于小學數(shù)學教學中的幾點實際問題。

一、巧用新技術，科學有效達目標

一節(jié)優(yōu)秀的常態(tài)課中要抓一個核心環(huán)節(jié)，教師要放緩腳步，放緩語言，課堂呈現(xiàn)出動靜結合、活而不亂、張弛有度，教學中應該通過多媒體輔助教學克服傳統(tǒng)教學模式的不足，發(fā)揚傳統(tǒng)教學的長處。因材施教或個性化教學是我們不斷追求的一種教學狀態(tài)，但在傳統(tǒng)的班級授課中，教師不可能完全顧及幾十個學生的不同情況，即便人們探索出分層教學、差異教學等教學方式，也只是在一定程度上的改進，難以做到適合每一個學生。新技術在教學中將聲、像，動態(tài)與靜態(tài)完美地結合，但其輔助教學的立足點應是“輔助”，而不是替代，更不是趕時髦，擺花架子，應該把它與科學地確定課程內容和目標，正確地分析學生的學習需要和特征，選擇合適的教學策略和教學媒體，確定合理而科學的評價標準等教育教學過程中各方面的因素結合起來，才能充分、合理、有效地發(fā)揮它的功能效益和優(yōu)勢，達到優(yōu)化教育的目的。

二、深度結合學科，層次分明理解本質

新技術在小學數(shù)學教育的應用中能節(jié)約時間，能更直觀的表現(xiàn)課本內容，但新技術使用在中若沒有意識與學科深度結合，新技術就會沒有思想，沒有深度，在理論研究中，將小學數(shù)學學科按層次不同分為四個方面改進，從學生已有的知識出發(fā)，只有在現(xiàn)代教育思想的指導下，把它作為中小學教育系統(tǒng)的有機組成部分，深層挖掘課本信息，才能對教法的改進起到了難以估量的作用新技術本身不會孤立地在教育中發(fā)揮作用。

（一）提升信息素養(yǎng)層次：信息素養(yǎng)，是指人能夠判斷何時需要信息，并且能夠對信息進行檢索、評價和有效利用的能力。教會學生信息技術的知識和技能。信息社會的人至少應具有和信息社會接口的能力，如果你不會用計算機，不會用網(wǎng)絡，那么你就無法和這個社會相融。中小學校設置的信息技術課程應注意培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)。簡言之，通過學習要培養(yǎng)學生學習與應用信息技術的興趣和意識，幫助他們掌握計算機基礎知識和基本操作技能，教會學生如何檢索、評估、利用、交換、共享、制作、保護信息，使學生能適應信息社會中的學習、工作和生活方式。

（二）優(yōu)化資源，整合學科層次：所謂與學科教學整合，就是要把各種技術手段完美、恰當?shù)厝诤系秸n程中，就像在教學中使用黑板和粉筆一樣自然、流暢。要達到整合的目標，老師不僅要熟練掌握技術手段，更重要的是要深刻了解教育的本質，了解本學科教學的根本目的，了解教學中的難點所在，了解傳統(tǒng)教學的優(yōu)點和局限性，結合技術所提供的能力更好地進行教學活動。信息技術與學科教學整合，有利于建立新的教學結構以解決傳統(tǒng)課堂教學中存在的不適應現(xiàn)代教育的問題。目前學校教育中占統(tǒng)治地位的教學系統(tǒng)是由教師、學生、教學內容三個要素構成，三者相互聯(lián)系、相互作用形成有機整體，從而構成穩(wěn)定的教學結構形式。在這種結構中，信息技術僅作為一種承載和傳輸?shù)墓ぞ叨嬖?，沒有真正成為結構中的一個要素。

（三）創(chuàng)新與實踐能力層次：培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力是時代的要求，現(xiàn)代信息技術為此提供了新的途徑。計算機及網(wǎng)絡本身就呈現(xiàn)了一個無邊無際的神秘世界，給學生以無限的想象空間，吸引著學生的求索興趣，啟動著學生的創(chuàng)新智慧，也給了學生無窮的創(chuàng)造動力。創(chuàng)造現(xiàn)代信息技術支持下的信息化學習環(huán)境和教育環(huán)境，探討新的教學模式。這種教學模式應體現(xiàn)學生學習的主體性，強調探究式、問題解決式、合作式的學習方式，突出多樣化、個性化的個體學習行為。積極進行網(wǎng)絡教學嘗試，建設現(xiàn)代信息教育教學技術環(huán)境。這不僅是實現(xiàn)教育跳躍式發(fā)展的必由之路，而且也是促使傳統(tǒng)電教從教育的輔助地位上升到教育改革發(fā)展核心地位的關鍵性步驟和重要機遇。(四)促進全面教改:基于信息技術對教育目標、內容、模式、組織形式等做根本性的改革。

比如對教學內容的優(yōu)化。應用現(xiàn)代信息技術，我們不僅要考慮如何及時將它們整合到教學過程中，提高教學效率;同時還要考慮如何根據(jù)現(xiàn)代信息技術提供的條件來調整教學內容?；诂F(xiàn)代信息技術的教學內容的選擇，應統(tǒng)籌考慮人和技術兩個方面，即哪些內容是計算機可以代替我們去做的，哪些是人必須要掌握的知識和能力，包括現(xiàn)代信息技術本身帶來的新的教學內容。教學內容的變革必然涉及到教材的編寫問題?；诂F(xiàn)代信息技術的教材，已不是教學內容的唯一載體，它要給出的主要不是記憶的知識，而是問題、思路或策略等。

三、把準時機，打造高效課堂

借助信息技術,在數(shù)學課堂中創(chuàng)設各種與教學內容有關的情境，把問題建立在學生的生活背景上，吸引學生積極主動地參與活動，參與問題的發(fā)現(xiàn)和解決，從而擴大學生探索數(shù)學視野，激活課堂思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。利用多媒體教學，只要能把準時機，輔助到“妙”處，“巧”處，可使數(shù)學概念變得清晰化，抽象變得形象化，便有事半功倍之功效。在整個教學過程中，學生可以獲得較充分的自由和便利，更大限度地體現(xiàn)學生的意愿。教師的作用將主要體現(xiàn)在學生自行建構知識過程中的引導，營造能調動學生學習積極性和主動性的學習氛圍及背景，實現(xiàn)了諸如主體性教學、參與性教學、活動式教學等。例如教學《百分數(shù)的認識》時，課前我安排學生通過各種途徑（包括上網(wǎng)）找生活中有哪些地方用到百分數(shù)表示的方法，他們帶來的材料有，衣服的標簽標明衣服的含量，中國東部人口與西部人口占全國人口的比率，東部土地與西部土地占全國土地的比率等等。通過學生自己查找材料，使得學生在學習本節(jié)課時，顯得格外認真和用心。教學效果很好。如：教學“相遇問題”時，為讓學生明白“相遇”的概念，用計算機多媒體演示如下情景：兩人同時從兩地相對而行，兩人走過的路程讓其發(fā)光、閃爍，接著閃動相距的路程，直到變?yōu)橐稽c，從而讓學生體驗“相遇”情景，為下一步理解“相遇”這個概念的內涵做好鋪墊, 讓學生借助具體事物的形象進行思維，從而建立清晰的數(shù)學概念。抽象變得形象化使。幾何圖形，特別是立體圖形的教學，要幫助學生建立空間觀念。例如：教學“圓的面積”時，用多媒體向學生展示活動全過程：屏幕上畫出一個圓，接著把這個圓分割成相等的兩部分，共16份，然后通過動畫展開圓形，把這兩部分交錯拼好，這樣就拼成一個近似的長方形，學生感覺并最后體會到這個近似的長方形面積與原來的圓的面積是完全相等的。反復演示幾遍，電腦閃爍圓的半徑、二分之一周長和組合后的長方形的長與寬，引導學生發(fā)現(xiàn)這個近似的長方形的長、寬與圓的關系，從而推導出圓的面積公式。學生通過多媒體的形象演繹，動靜結合，調動學生各種感官協(xié)同作用，學生不僅弄清了知識之間的來龍去脈，理解記憶了圓面積的計算公式,而且有效培養(yǎng)了學生的觀察能力和空間想象能力。

四、啟發(fā)思維探究，培養(yǎng)發(fā)散思維。

信息技術環(huán)境中，教師的責任僅是提供一些新的學習方法和學習環(huán)境，在這種意義上而言，學習不再意味著直接理解與掌握知識，只是獲取信息。教學中，教師可通過確定主題，學生們自己在網(wǎng)絡上查找有關主題的相關信息，對主題進行深人分析研究，然后開展討論、交流，使學生更好地把握和理解這個主題，從而培養(yǎng)學生的獨立思考、分析判斷能力。學習的根本目的在于通過尋求知識和理解知識培養(yǎng)獨立思考、分析和判斷的能力，而前者又是后者的基礎，如學生沒有理解和掌握系統(tǒng)知識，只有信息，是很難發(fā)現(xiàn)問題，更談不上解決問題和提高自己的獨立思考、分析和判斷能力。同樣，在網(wǎng)絡上，學生們要注意培養(yǎng)獨立思考與分析的能力，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。信息技術和數(shù)學教學整合有利于培養(yǎng)學生具有終身的學習的能力。利用文字處理、圖像處理、信息集成的數(shù)字化工具，對數(shù)學教學內容進行重組、制作，使信息技術和數(shù)學教學整合不僅只是向學生傳授知識，讓學生獲得知識，而且能夠使學生進行知識重構和創(chuàng)造。學生可以根據(jù)學習目標，有意識地自我計劃、自我管理（如使用教學軟件按照自己的進度學習）、自主努力、自主創(chuàng)新。

五、實現(xiàn)精講，突出教學重點

多媒體的優(yōu)勢在于能針對教學中的難點，重點，提供直觀生動的flash圖像，誘發(fā)學生獨立思考解決重難點，尤其是哪些比較抽象的學習內容，可運用現(xiàn)代信息技術動態(tài)圖像演示技術，利用多媒體信息的豐富，形象和生動，將此較抽象的知識加以直觀地顯示，以其較強的刺激作用，幫助學生理解所學知識的本質屬性，促使學生了解并掌握相對完整的知識形成過程。

例如教學“平行四邊形的面積計算公式時”一課。推導平行四邊形的面積計算公式是本課的教學重點和難點，學生往往很難掌握。教學中借助多媒體課件聲音，動畫的渲染，引發(fā)學生探究平行四邊形的面積計算公式的欲望，通過操作電腦，用重合的方法比較出等底等高的一個長方形和一個平行四邊形面積相等。再讓學生動手剪拼，學生觀察比較得出沿平行四邊形底邊上的高剪開，然后平移可以把平行四邊形轉化成長方形。學生根據(jù)直觀判定拼成的長方形的面積與平行四邊形的面積相等，長方形的長與寬分別和平行四邊形的底與高相等。如此教學，教學重點、難點在動態(tài)演示和直觀表象中得以化解，學生不僅總結出了平行四邊形的面積計算公式，而且從中嘗到了成功的喜悅。

六、利用信息技術為學生的學習提供學習素材

新課程理念認為，小學數(shù)學教學的內容應當源于學生的現(xiàn)實生活，我們在教學中，應把學生生活中能夠見到的聽到的、感受到的數(shù)學現(xiàn)象和數(shù)學問題融入課堂。拉近學生與數(shù)學的距離，使原本抽象的概念變的通俗易懂，讓學生體驗到數(shù)學的價值，感受到的數(shù)學現(xiàn)象和概念變得通俗易懂，而這些教學資源的提供、生活情景化及生活現(xiàn)象和問題的呈現(xiàn)都可以利用信息技術來完成。利用多媒體課件動態(tài)圖像演示，借助其中豐富的媒體不僅能把高度抽象知識直觀顯示出來，而且其突出的較強的刺激作用，有助于學生理解概念的本質屬性，促進學生“建構”。在《圓的畫法》的教學中，可先讓學生觀察一條線段繞一個端點（定點）順時針旋轉，直至另一端點掃處一個圓，讓學生初步感知圓的形成過程，接下來，將畫圓的步驟分解展示給學生，使學生獲得“畫圓”的完整信息。這樣，學生就會牢牢記住畫圓的每一個步驟和要領，借助多媒體課件還能將哪些看似靜止的、孤立的事物活動起來，從而使學生較容易地找出事物之間的聯(lián)系，促進對知識的理解。

以往學生學習信息的途徑，多數(shù)來自教師與書本。利用現(xiàn)代信息技術，使學生的學習方式大為豐富，學習途徑大為拓寬。學生可以通過現(xiàn)代化媒介獲取信息．幫助思考．促進學習。如學生可以利用計算機進行作業(yè)設計．檢閱資料．完成研究性學習的任務等等?，F(xiàn)代信息技術為學生學習和探索知識提供了強有力的工具，使學生樂意并有更多的精力投入到現(xiàn)實的．探索性數(shù)學活動中去。

信息技術的融入改變了傳統(tǒng)意義上只限于文字資料的備課形式，而是將備課領域拓展到圖、文、聲并茂，甚至有活動影像等多種形式，同時也為教師搜集各方面材料提供了各種渠道。教師可以將準備好的備課資料分別存入師友軟件平臺上相應的電子教案，電子學案，例題解題，相關課件，相關視頻，相關圖片。課后練習等子目錄下，這樣備課資料就可以在平臺上得到細致和有條理的分化，同時為備課資料使用提供方便，以供其他數(shù)學老師針對相同的課的相關備課資料查閱和共享，以達到資源共享，這樣為數(shù)學教師之間的相互學習，共同成長提供了有利的條件，使得教師不斷提高課堂教學設計的質量和藝術。

教學“圓柱的體積”時，為了讓學生更好地理解和掌握圓柱體積計算公式推導這一過程。多媒體演示把一個圓柱體的底面平均分成若干等份（平均分成16等份，32等份。。。）然后把圓柱切開，通過動畫拼成一個近似的長方體（平均分的份數(shù)越多，就越接近于長方體）。反復演示幾遍，讓學生自己感覺并最后體會到這個近似的長方體的體積與原來的圓柱的體積是完全相等的。再問學生還發(fā)現(xiàn)了什么？通過演示學生還體會到這個近似的長方體的底面積、高的關系。從而推導出圓柱的體積公式，讓學生感知了知識的形成過程，大大提高了教學效率。也吸引了學生的興趣。

例如：在教圓認識一課中，利用動畫軟件，大屏幕上出現(xiàn)了幾個小汽車行駛的畫面，汽車的轱轆有的是圓的．有的是方的．有的是三角形的。學生看到這個畫面覺得新奇，心里馬上產生疑問：為什么現(xiàn)實生活中車轱轆都是圓的呢？車轱轆不是圓的會怎么樣呢？教師趁機可以讓學生討論一番，各抒己見，然后教師播放演示。這樣，學生就會積極地去思考問題．探索問題．發(fā)現(xiàn)問題，從而解決問題，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造思維。

總而言之，在小學數(shù)學教學中，新技術的使用，必須從實際出發(fā)，把新技術手段放在適當?shù)奈恢檬褂?，才能發(fā)揮應有的作用，數(shù)學課堂才變得豐富多彩。多媒體給數(shù)學教學注入了新的生命，豐富了數(shù)學教學手段，讓數(shù)學教學更生動、活潑，富有激情，讓數(shù)學課堂綻放異彩。

充分利用多媒體優(yōu)勢，既能達到傳授知識，開發(fā)智力。又能得到培養(yǎng)能力的作用。總之，信息技術在小學數(shù)學學科的應用勢不可擋，我們只有不斷探索、研究，注重實效，優(yōu)化整合，才能跟上時代的步伐，使素質教育真正落到實處。

參考文獻

1、鐘玉琢《多媒體技術》清華大學出版社

2、《多媒體教學的體會》2002年《計算機教育報》第二期第六版 【參考文獻】

[1]周敦.中學信息技術教材教法［M］．北京：人民郵電出版社.2007． [2]祝智庭.信息教育展望[M].上海:華東師范大學出版社.2002，l [3]黃剛,吳麗華,姜云杰．加強中學信息技術教材教法課程實踐性的做法[J]．曲靖師范學院學報.2007(3)．

[4]周敦.中學信息技術教材教法［M］．北京：人民郵電出版社.2007． [5]陳維嘉.對信息技術在中學教學中應用的幾點思考[j].中國遠程教育，2001(9)[6]宗秋榮.基于現(xiàn)代信息技術的教育改革與創(chuàng)新[J].教育研究，2001，(5)[7]謝瓊等.網(wǎng)絡與教育田.教書育人，2001，(1)[8](蘭宏生《“整合”之路———關于“信息技術與課程整合”的思考》《中國教育報》2010年12月2日4版

3、

第四篇：納米粘土礦物材料在環(huán)境治理領域中的應用

納米粘土礦物材料在環(huán)境治理領域中的應用

摘 要：粘土礦物具有許多優(yōu)異性能,其中比表面積大、吸附能力強、陽離子交換能力強等特性使粘土礦物作為一種優(yōu)良的環(huán)境材料而成為廣大環(huán)保工作者所重視和研究的對象。文章對粘土礦物及納米粘土礦物在污水處理、空氣污染處理、土壤凈化和固體廢棄物處理及其他環(huán)境治理方面的應用進行了闡述, 并提出粘土礦物在環(huán)境治理研究方面的發(fā)展方向。關鍵詞：粘土礦物；納米粘土；環(huán)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;

隨著工業(yè)文明的迅猛發(fā)展，人類對環(huán)境的污染和破壞達到了足以威脅自身生存和發(fā)展的程度。由于環(huán)境污染物的消除需要消耗大量的能源，這給日益枯竭的能源提出嚴峻的挑戰(zhàn)。尋找一種較為廉價的環(huán)境凈化材料，降低污染物的處理成本，提高凈化效率，已成為環(huán)境保護中亟待解決的問題。層狀粘土礦物的儲量豐富、價格低廉，因其獨特的層狀結構而具有良好的吸附性能和離子交換性能，在廢水、廢氣及土壤凈化等眾多環(huán)境治理領域表現(xiàn)出廣闊的應用前景。本文就粘土礦物材料在環(huán)境治理領域中的研究和應用情況進行綜述。

1.粘土礦物材料與納米粘土

粘土是一類廣泛存在于土壤中的物質, 由于長期處于特定的環(huán)境條件下, 粘土礦物具有許多優(yōu)越的特性，例如巨大的比表面積，良好的吸附性能，較高的吸附容量和離子交換能力，膨脹性、分散性、凝聚性、稠性、粘性、觸變性和可塑性, 具有環(huán)境修復(如大氣、水污染治理等)、環(huán)境凈化(如殺菌、消毒、分離等)和環(huán)境替代(如替代環(huán)境負荷大的材料等)功能[2]。粘土中常見的礦物有：高嶺石、蒙脫石、凹凸棒石、海泡石、伊利石、綠泥石等硅酸鹽類化合物和由硅藻類微生物骨骸緊密堆積而成的硅藻土，以及層狀雙金屬氫氧化物類化合物水滑石等礦物。

粘土礦物是顆粒細小(＜0.1mm)的含水層狀結構硅酸鹽礦物，其結構單元層是由Si-O四面體片Al-O八面體片按不同的規(guī)律連結起來而構成，按其連接方式的不同把粘土礦物劃分為1:1和2:1兩種結構類型，前者如高嶺石，后者如蒙脫石、伊利石、凹凸棒石等。粘土礦物結構單元層內部因發(fā)生離子的類質同象置換，比如四面體中Si4+被Al3+置換，八面體中

[1]Al3+被Fe2+、Mg2+置換，從而使其單元層表面具有電性。此外，粘土礦物顆粒細小，比表面積大，并且，粘土礦物具有吸附性、離子變換性、膠體性、分散性和催化性，這些特性在環(huán)境污染處理中具有十分重要意義[3]。

納米材料按其結構可以分為四類：具有原子蔟和原子束結構的稱為零維納米材料、具有纖維結構的稱為一維納米材料、具有層狀結構的稱為二維納米材料、晶粒尺寸至少三個方向在100nm范圍內的稱為三維納米材料，以及以上各種形式的復合材料。層狀硅酸鹽粘土、金屬氧化釩、二硫化鉬等可以經過相應的工藝處理制成納米復合材料，尤其是層狀粘土與聚合物納米雜化復合材料因性能優(yōu)越、成本較低具有良好的產業(yè)化前景而受到廣泛的關注[4]。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應、體積效應、量子尺寸效應以及宏觀量子隧道效應等。將純化后的粘土插層為納米粘土后，在聚酯中分散成剝離型的納米粘土。將粘土的層狀特性改性成高比表面積的結構，從而提高了聚酯的力學性能、光學性能、阻隔性能等。目前用于納米復合材料的粘土主要為膨脹型粘土，包括層間可交換陽離子粘土如膨潤土、鋰皂石、凹凸棒土、海泡石和可交換陰離子粘土如水滑石等[4]。礦物材料在環(huán)境治理領域的應用

自20世紀90年代初日本學者山本良一首先提出環(huán)境材料的概念之后，世界各國掀起了開發(fā)環(huán)境材料的熱潮。到目為止，環(huán)境材料主要指：可循環(huán)利用材料、凈化功能材料潔凈能源材料、節(jié)能型材料。粘土礦物具有多孔、吸附離子交換等優(yōu)異的物理化學性能，近幾年，其在環(huán)境材料面的研究與應用越來越多，特別是在污水處理、大氣吸附過濾脫色、生態(tài)建材(如具有保溫、隔熱、吸音、調光等能)、抗菌消毒劑、農業(yè)等方面的應用都有顯著進展

[6-7][5]。

目前，粘土礦物在環(huán)境方面的應用主要是利用了粘土礦物的物理性質：較大表面積，吸附性能好。主要應用在空氣污染處理、污水處理、土壤凈化和固體廢棄物處理及其他環(huán)境治理方面的應用等方面。

2.1污水處理中的應用

隨著社會經濟的發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水越來越多，嚴重污染水體，破壞生態(tài)環(huán)境，威脅人類的健康和生存，為使廢水(污水)達到排放標準，人們已研究出了多種處理方法

2.1.1含重金屬離子廢水處理

SenGupta和Bhattacharyya[8]分別利用聚羥基鋯和四丁基衍生物對高嶺石和蒙脫石進行改性，用于去除水中的Cd。發(fā)現(xiàn)溶液的pH對吸附量的影響較大，而蒙脫石去除效果最佳，蒙脫石的吸附容量為高嶺土的3倍以上。沈學優(yōu)等比較膨潤土、高嶺土和伊利石對重金屬離子Cu、Zn、Cd、Ni。的處理效果。結果表明，膨潤土〉高嶺土〉伊利石。Alvarez-Ayuso和GarciaSanchez[10]利用鈉交換的膨潤土和鈣交換的膨潤土去除溶液中的Cr，吸附容量分別為49.8mg/g和44.4mg/g。吳平霄等

[11]

[9]

研究了高嶺土/胡敏酸形成的有機一無機絡合復合體對Cu、Cd和Cr的吸附。結果表明，胡敏酸對高嶺土改性后能提高上述3種重金屬離子的吸附性能，高嶺土/胡敏酸復合體對3種重金屬離子的吸附量都隨pH值的升高而增加，隨離子強度的增加而減小。選用Cu、Cd和Cr的初始濃度均為64mg/L，pH為5，離子介質為0.05mol/l時，高嶺土/胡敏酸復合體的吸附量分別為Cu為64%，Cd為55%和Cr為80%。

2.1.2無機非金屬廢水

范麗珍等[12]選用鈣基蒙脫石，經鈉化改性后用作氟離子吸附劑，研究表明改性蒙脫石具有很強的吸附氟離子的能力，在pH為5和4時的除氟效果最好。孫承轅等[13]根據(jù)凹凸棒粘土的結構特點及較強的吸附能力，對含氟溶液進行了多次除氟實驗，取得了明顯效果，在F10×10的溶液中，其除氟率可達到50%以上，對除氟改水工作具有很大的應用價值。鄭紅等[14]研究了用AlCl3包覆后膨潤土除氟的性能和適宜條件，在實驗條件下，吸附率最高可達96.5%，酸性環(huán)境有利于吸附過程進行。馬林轉等[15]利用稀土元素La及Al聚合羥基離子改性膨潤土(La/Al—PILC)，在溫度為30℃，PH 3～5，磷質量濃度為6.54mg/L，吸附劑質量濃度為2.5g/L的條件下對磷的去除率能達99%以上。

2.1.3有機廢水

AichaKheni等[16]研究發(fā)現(xiàn)十六烷基甲基溴化銨(CTAB)改性膨潤土對水溶液中2，4一二氯苯酚和具有較好的吸附性能。Hasan Basri Senturk等[17]發(fā)現(xiàn)利用CTAB改性膨潤土對水溶液中的苯酚也具有很好的吸附效果。武庭瑄等[18]研究了四環(huán)素在膨潤土和高嶺土中的吸附行為，結果表明：膨潤土和高嶺土對四環(huán)素的吸附行為均可用Freudli—ch等溫方程描述，但Kf(膨潤土)>>Kf高嶺土，說明膨潤土對四環(huán)素吸附能力較高嶺土強。裘祖楠等

[19]-6-

5研究了以活化凹凸棒石作主要組分的吸附劑對陽離子染料生產廢水的處理效果，脫色率和CODCr去除率可分別達到87.5%～99.8%和45.1%～72.3%，且再生處理簡單，非常適用于該類廢水的預處理。彭書傳等[20]將凹凸棒石有機改性后，用于去除水中的苯酚，在PH為8.0，苯酚濃度為100mg/L，投加量為4%時，去除率可達到88.5%，且吸附劑經再生后可反復使用。

2.2礦物材料在治理空氣污染中的應用

大氣污染系指由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣中，呈現(xiàn)足夠的濃度，達到足夠的時間，并因此而危害了人體健康，舒適感或環(huán)境。大氣污染物按其存在狀態(tài)可分為氣溶膠污染物和氣態(tài)污染物兩大類。其中氣態(tài)污染物在一定的條件下可轉化為氣溶膠態(tài)污染物，氣態(tài)污染物包括了以二氧化硫為主的含硫化合物，以氧化氮和二氧化氮為的含氮化合物、碳的氧化物、碳氫化合物及鹵素化合物。2.2.1工業(yè)廢氣治理

工業(yè)廢氣是我國大氣污染的主要來源，僅建筑材料的生產每年排出廢氣10.96億立方米；廢水排放量355億噸；其中水泥、與傳統(tǒng)墻體材料等每年排放的CO2量約為6.6億噸，占全國工業(yè)排放CO2量的40%左右。據(jù)資料介紹，我國目前每生產一噸水泥熟料要排放1噸CO2、0.74公斤SO2、130公斤粉塵；每生產1噸石灰排放1.18噸CO2。

由于有害氣體多為酸酐，大部分能溶于水，因而可用呈堿性的礦物與酸酐發(fā)生中和，從而吸收酸酐，達到清除廢氣的目的。石灰石（方解石）、生石灰、方鎂石、水鎂石、坡縷石等均屬此類礦物材料，如日本用方鎂石、水鎂石吸收SO2、SO3廢氣：

MgO+SO2+H2O→MgSO3+H2O Mg(OH)2+SO2+H2O→MgSO3+2H2O Mg(OH)2+SO3+H2O→MgSO3+2H2O 對于不溶于水的酸酐，可先轉化為溶于水的酸酐，再用上述方法處理，此外利用粘土礦物，沸石以及改型后的多孔狀礦物作吸附劑也可排除有害氣體，凈化環(huán)境。如斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石、毛沸石、坡縷石、海泡石、膨潤土、高嶺石、多孔SiO2、活性Al2O3、白云石、泥炭、硅藻土等。2.2.2城市空氣治理

城市空氣污染主要來源于汽車尾氣的排放，其中包括NOx、金屬排放物，如Pb等排放，隨著現(xiàn)代大中城市之無鉛汽油的使用，由汽車排放的鉛金屬陽離子的危害大為減少，同時三元催化油的使用與使得汽油的燃燒NOx排放量的顯著減少。以青石為主體的三元催化劑載體得到了廣泛的應用。青石為環(huán)狀結構含鋁硅酸鹽。四面體中存在著[ALO4]對[SiO4]置換以及配位多面體中金屬陽離子的類質同像置換，活性強，同時具有極好的高溫熱穩(wěn)定性。日本近來利用高溫熱穩(wěn)定性好，同時吸附能力強的海泡石制作高效汽車尾氣凈化器，由于汽車排放氣體有害萬分主要為NOx，以納米質多孔石或銳鈦石為主要成分的光觸媒凈化涂料得到廣泛應用。2.2.3室內空氣污染

短期的空氣污染主要表現(xiàn)在甲醛、氨、苯等早期釋放強濃度的危害?？諝庵屑兹℉CHO）超標對人體的危害是非常嚴重的，并且這種危害具有長期性、潛伏性、隱敝性，嚴重的會引鼻腔癌、咽喉癌、肺癌和消化系統(tǒng)癌癥。甲醛可經呼吸道吸入，其溶液“福樂馬林”可經消化道吸收。當空氣中含量達到30mg/m3時，可導致人當即死亡。氨是冬季混凝土施工外加劑的釋放物。國家規(guī)定居住區(qū)的安全氨濃度為小于0.2 mg/m3。氨濃度過高時，除皮膚腐蝕作用外，還可通過三叉神經末梢的反射作用引起心臟停搏和呼吸停止。氨以氣體形式吸入人體肺后，容易通過肺細胞進入血液與血紅蛋白結合，破壞運氧功能。

以銳鈦礦型納米TiO2光觸媒凈化器已有效于應用于室內空氣凈化，其作用機理為在紫外光照射下，TiO2表面生成空穴（h+）同時生成電子（e-）空穴使H2O氧化，（e-）使空氣中的O2還原。

H2O + h+→·OH+H+

O2+ e-→O2-OH基團的氧化能力很強，對有機物以及甲醛、萘、苯酚等進行氧化分解，最終生成CO2和水及NH3·OH。并對病菌及其分泌物毒素均有較強的殺滅和降解作用。以沸石、坡縷石、海泡石多孔結構為載體的載銀無機抗菌劑也產生相似的作用和效果。張國生等[21]利用天然凹凸棒石粘土進行深加工研制出凹凸棒石復合分子篩，并用于凈化室內空氣改善大氣環(huán)境，對NH3、SO2、NO2等都有較大的吸附容量。張春霞等

[22]

用改性海泡石研究了對NH3的吸附，結果表明，改性海泡石的吸附量大于未改性的，也遠大于活性炭吸附量。此外，用膨潤土、高嶺石、凹凸棒石等合成的沸石分子篩對NO2、SO2等氣體的吸附也作了許多研究。

2.3土壤凈化 在土壤中粘土礦物的作用主要是粘土礦物對土壤的自凈作用。土壤的主要污染物分有機物與無機物兩大類。無機物包括重金屬和放射性物質，有機物要是有機農藥、有機洗滌劑及工業(yè)廢水中的酚等。在一定的污染濃度范圍內，土壤可以通稀釋、擴散揮發(fā)，氧化還原反應及絡合作用、離子交換和吸附作用而實現(xiàn)自凈。土壤自凈能力是土壤各種組分及結構綜合作用的體現(xiàn)，粘土礦物在土壤自凈過程中起了很重要的作用，因為粘土礦物是土壤膠體的主體，土壤膠體的自凈作用在某種程度上是粘土礦物性質的體現(xiàn)。

當有毒物質進入土壤后，土壤膠體首先吸附帶相反電荷的離子或絡合物，如金屬離子或化學農藥，使污染物質的活性和擴散性大大減弱。其次粘土礦物層內表面不僅可吸附交換性離子，還可以把一些有毒的陽離子吸持在層間的晶格結構內而成為固定離子，消除了污染物的毒害。

2.4固體廢棄物處理中的應用

隨著工業(yè)的發(fā)展和城市人口的增長,環(huán)境保護已成為世界各國極為關注的主題。目前,在治理“三廢”工程中，由于“三廢”的成分復雜多樣，許多傳統(tǒng)工藝和傳統(tǒng)材料已不適應，治污處理效果差。固體廢物主要指工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物和城市生活廢物等。

目前對于固體廢棄物有三種處理方式：即再生利用、焚燒、填埋。

工業(yè)廢渣多數(shù)為可利用的二次資源，如粉煤灰、冶金渣、煤矸石、尾礦等。這些固體廢棄物，通過二次加工燒成可制成新型建筑材料如混凝土外加劑用超細礦粉、微晶玻璃等。而另一部分廢棄物則須通過填埋式的處理，特別是含放射性元素的固體廢棄物。

2.4.1生活垃圾填埋

目前技術條件下，我國生活垃圾的處理主要采用填埋法處理，垃圾填埋場的建造，最關鍵要求是防止垃圾物、腐植物、重金屬離子以及有害有機物質滲入地下水中產生二次污水下滲，從而污染地下水水源，為了達到此點，除了采用無污染、無害的防滲透建筑材料外，還要求在其底部及四周鋪墊強吸附層、離子交換性的粘土礦物和隔水性粘土層一層，后者材料主要為膨潤土、土狀海泡石和坡縷石。

2.4.2放射性固體廢棄物的填埋

對于固體廢棄物來說，其中最危險的是固體廢棄物中含有的放射性元素。但對于固體廢棄物中的放射性元素，必須加以屏蔽，而其中的重金屬離子及有毒害的有機物分子也必須加以綜合處理。對于含放射性元素的固體廢棄物可以用礦物材料及改型的礦物材料來處理，如用蘭石棉、玻璃纖維、人造有機纖維、坡縷石、海泡石纖維紙制品等一些高吸附性材料來吸附、過濾放射性氣體和空氣中具有放射性的塵埃；利用沸石、海泡石、坡縷石等礦物凈化被放射性物質污染的水體?！暗V物固化法”是放射性固體廢棄物處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，可制成耐輻射的穩(wěn)定玻璃體；沸石加熱發(fā)泡、熔化、可固化核廢料。坡縷石、海泡石也是輻射屏蔽的密封材料。

2.5 其他環(huán)境治理

改性粘土礦物治理赤潮

[23]的作用在于：它們具有大的比表面積，特殊的表面電性和酸性以及很強的吸附能力。因而除了對赤潮海藻具有很強的絮凝作用外，還可以吸附水體中過剩的營養(yǎng)物質，如N、P、NH4、Fe、Mn等，貧化海水，破壞赤潮生物賴以生存、繁殖的物質基礎；粘土礦物的粒子也可附著于藻體的內外表面，當這些粒子沉積得很多的時候，藻體就難以生存而死亡。

粘土礦物也可以應用于荒漠化的治理中。沙漠化土地在我國30個省區(qū)市的851個縣均有分布，總面積達270萬km左右，占陸地國土面積的30%，且仍以每年24~60 km的速度在擴展。這些荒漠化土的顆粒較粗，一般呈細砂、粉砂狀、無粘性、滲水性強，而粘土礦物的顆粒極細，有較強的膨脹性、粘性、吸水性，兩者混合均拌勻，即可變成能保水的種植土。而且粘土礦物一般含有許多有利于動、植物生長的成分，可以為動、植物提供多種營養(yǎng)，從而達到采用粘土礦物治理沙漠的目的。

223 結束語

環(huán)境保護是2 1世紀人類所面臨的共同課題，全球性研究、開發(fā)環(huán)境材料的熱潮方興未艾。人們已經意識到環(huán)境治理中最好的切入點是利用自然界本身的自凈化能力。作為一種特殊的納米材料,納米粘土具有特殊的性能和很廣闊的應用前景，隨著科學技術的發(fā)展，基于粘土礦物的礦物學、晶體化學等特征研究的不斷深入，其在環(huán)境材料開發(fā)方面的應用將非常廣闊。

參考文獻

[1] 楊飛華,王肇嘉.粘土礦物在環(huán)境治理中的應用[J].破產保護與利用,2005,5(10):21-24.[2] 楊贊中等.粘土礦物在環(huán)境保護中的應用研究進展[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊,2000 ,(2):29-32.[3]劉龍濤，崔丹.粘土礦物在環(huán)境中的應用[J].中國科技論文在線，2003,(3):1-6.[4] 王春偉，鄭素群，周軍賢。層狀粘土納米材料的特性、加工及應用評述[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊,2008,(6):3-8.[5] 鐘厲,韓西,劉江龍,周上祺.環(huán)境材料及其評價方法[J].環(huán)境污染治理技術與設備,2002,(4):52-55.[6] 楊贊中等.非金屬礦物在環(huán)境治理中的應用.礦物巖石地球化學通報，1999(4).[7] 楊贊中等.資源、環(huán)境及環(huán)境材料當議.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] 沈學優(yōu)等.不同粘土處理水巾重會屬的性能研究[J]．環(huán)境污染與防治，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] 吳平霄等．高嶺土/胡敏酸復合體對重金屬離子吸附解吸實驗研究[J]．礦物巖石地球化學通報，2008，27(14)356-362．

[12] 范麗珍等.改性蒙脫石吸附水中氟離子的實驗研究[J]．礦物學報，2001,21(1)：34-38． [13] 孫承轅等.凹凸棒粘土的除氟作用研究[J]．高校地質學報,1997,3(4)：400-104． [14] 鄭紅等.氫氧化鋁包覆膨潤土除氟效果的研究[J]．有色礦冶，2005，21(4)：40-43． [15] 馬林轉等.改性膨潤土在污水脫磷巾的應用研究[J]．武漢理大學學報，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.膨潤土和高嶺土對四環(huán)素吸附的影響[J]．農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28(5)：9l4-918．

[19] 裘祖楠等.活化凹凸棒石對陽離子染料的脫色作用及其應用研究[J]．中國環(huán)境科學，1997，17(4)：373-376．

[20] 彭書傳等．有機凹凸棒粘土吸附水中苯酚的試驗[J]．城市環(huán)境與城市生態(tài)，1999，12(2)：l4-16.[21] 張國生等．凹凸棒石復合分子篩凈化氣體的研究[J]．環(huán)境工程，1994，12(4)：24-28． [22] 張春霞等.改性海泡石對NH3吸附特性的研究[J].河南化工,1994,(5):9-10.[23] 王輔亞等.用改性粘土礦物治理赤潮災害的前景[J].礦物巖石地球化學通報,1999,18(4):244-246.

第五篇：氧化鋅納米材料制備及應用研究

納米ZnO的合成及光催化的研究進展

摘要：綜合敘述了以納米ZnO半導體光催化材料的研究現(xiàn)狀。主要包括納米光催化材料的制備、結構性質以及應用，同時結合納米ZnO的應用和光催化的優(yōu)勢闡述了后續(xù)研究工作的主要的研究方向。

關鍵詞：納米；光催化；應用

1.1 ZnO光催化材料的研究進展

納米氧化鋅的制備技術國內外有不少研究報道，國內的研究源于20世紀90年代初，起步比較晚。目前，世界各國對納米氧化鋅的研究主要包括制備、微觀結構、宏觀物性和應用等四個方面，其中制備技術是關鍵，因為制備工藝過程的研究與控制對其微觀結構和宏觀性能具有重要的影響[1]。綜合起來，納米氧化鋅的化學制備技術大體分為三大類：固相法、液相法和氣相法。1.1.1固相法

固相法又分為機械粉碎法和固相反應法兩大類，前者較少采用，而后者固相反應法，是將金屬鹽或金屬氧化鋅按一定比例充分混合，研磨后進行燃燒，通過發(fā)生固相反應直接制得超細粉或再次粉碎的超細粉。固相配位化學反應法是近幾年剛發(fā)展起來的一個新的研究領域，它是在室溫或低溫下制備可在較低溫度分解的固相金屬配合物，然后將固相產物在一定溫度下熱分解，得到氧化物超細粉。運用固相法制備納米氧化鋅具有操作和設備簡單安全，工藝流程短等優(yōu)點，所以工業(yè)化生產前景比較樂觀，其不足之處是制備過程中容易引入雜質，純度低，顆粒不均勻以及形狀難以控制。

王疆瑛等人[2]以酒石酸和乙二胺四乙酸為原料，采用固相化學反應法在450℃熱分解4h得到具有纖鋅礦結構的ZnO粉體，通過X射線衍射及透射電鏡結果分析，合成的產物粒徑均小于100nm，屬于納米顆粒范圍，而且顆粒大小均勻，粒徑分布較窄，并采用靜態(tài)配氣法對氣敏特性的研究發(fā)現(xiàn)，對乙醇氣體表現(xiàn)了良好的靈敏性和選擇性。1.1.2氣相法

氣相法是直接利用氣體或通過各種手段將物質變?yōu)闅怏w并使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理或化學變化，最后在冷卻過程中凝聚長大形成超微粉的方法。氣相法包括濺射法、化學氣相反應法、化學氣相凝聚法、等離子體法、激光氣相合成法、噴霧熱分解法等。運用氣相法能制備出純度高、分散性好的納米氧化鋅粉體，但是其工藝復雜，設備昂貴，一般需要較高的溫度和能耗。

趙新宇等[3]利用噴霧熱解技術，以二水合醋酸鋅為前驅體通過研究各操作參數(shù)對粒子形態(tài)和組成的影響，在優(yōu)化的工藝條件下制得20-30nm粒度均勻的高純六方晶系ZnO粒子。研究發(fā)現(xiàn)，產物粒子分解程度隨反應溫度的提高、溶液濃度和流量程度的降低而增大，隨壓力的升高先增大后略有減小，粒子形態(tài)與分解程度密切相關，只有當分解程度高于90%以上，才能獲得形態(tài)規(guī)則、粒度均勻的產物粒子，并且由理論計算和實驗結果的比較推斷出噴霧熱解過程超細ZnO粒子的形成機理為一次粒子成核-分裂機理。

1.1.3液相法

液相法制備納米微粒是將均相溶液通過各種途徑使溶質和溶劑分離，溶質形成一定形狀和大小的顆粒，得到所需粉末的前驅體，熱解后得到納米微粒。液相法是目前實驗室和工業(yè)廣泛采用的制備納米粉體的方法。與其他方法相比，該法具有設備簡單，原料容易獲得，純度高，均勻性好，化學組成控制準確等優(yōu)點，主要用于氧化物超微粉的制備。因此本課題也就是基于此來研究幾種液相法制備納米級氧化鋅粉體的機理及其工藝。液相法包括沉淀法、水解法、水熱法、微乳液法、溶膠-凝膠法等。

(1)沉淀法。

沉淀法是液相化學合成高純納米粒子采用的最廣泛的方法。它是把沉淀劑加入金屬鹽溶液中進行沉淀處理，再將沉淀物加熱分解，得到所需的最終化合物產品的方法。沉淀法可分為直接沉淀法和均勻沉淀法。直接沉淀法優(yōu)點是容易制取高純度的氧化物超微粉，缺點是易于產生局部沉淀不均勻。為避免直接添加沉淀劑產生局部濃度不均勻，可在溶液中加入某種物質使之通過溶液中的化學反應，緩慢的生成沉淀劑，即均勻沉淀法，此法可獲得凝聚少、純度高的超細粉，其代表性的試劑是尿素。

祖庸等[4]以硝酸鋅為原料，尿素為沉淀劑，采用均勻沉淀法分別制得了粒徑為8-60nm的球形六方晶系ZnO粒子，粒度均勻、分散性好。并且為了考察小試數(shù)據(jù)的可靠性和進一步給中試提供數(shù)據(jù)，進行了28倍和168倍放大試驗，產品收率達89%，為進一步工業(yè)化打下良好的基礎。

(2)溶膠-凝膠法。

溶膠-凝膠法是將金屬醇鹽(如醋酸鋅等)溶解于有機溶劑(如乙醇)中，并使醇鹽水解，聚合形成溶膠，溶膠陳化轉變成凝膠，經過高溫鍛燒制得ZnO納米粉體。也可在真空狀態(tài)下低溫干燥，得到疏松的干凝膠，再進行高溫鍛燒處理。該法制備的氧化物粉末粒度小，且粒度分布窄，可以通過控制其水解產物的縮聚過程來控制聚合產物顆粒的大小。但由于金屬醇鹽原料有限，因此也出現(xiàn)了一些應用無機鹽為原料制備溶膠的方法。

叢昱等[5]以草酸鋅為原料、檸檬酸為絡合劑，通過溶膠-凝膠法對Zn(OH)2凝膠在400℃下鍛燒2h獲得結晶型圓球狀六方晶型納米級ZnO超細粉，純度為99.25%(wt)，平均粒徑為30nm，粒徑分布范圍窄。曹建明[6]分別以草酸、檸檬酸和檸檬酸為絡合劑，利用溶膠-凝膠法制備了ZnO超細粉體。通過實驗摸索出制備小粒徑ZnO的最佳工藝條件為：草酸濃度0.3mol/L，乙酸鋅濃度0.2mol/L，它們之間的摩爾比為3:1，經分析此時所得ZnO微粉為六方晶型，平均晶粒尺寸在 15.3nm左右，從激光散射測試結果得知，ZnO納米顆粒在水溶液中存在著軟團聚，團聚體最小尺寸為79.4nm，并且對丁烷氣體表現(xiàn)出良好的敏感性，可用于制備丁烷傳感器。

(3)微乳液法。

微乳液法是兩種互不相容的溶劑，在表面活性劑作用下形成乳液，在微泡中經成核、凝結、團聚、熱處理后得到納米微粒。與其他化學法相比，微乳液法具有微粒不易聚結，大小可控且分散性好等優(yōu)點。

崔若梅等[7]以無水乙醇作輔助表面活性劑，Zn(CH3COO)2·2H2O為原料，添加到十二烷基苯磺酸鈉、甲苯、水和吐溫80、環(huán)己烷、水自發(fā)生成的兩種不同的微乳液體系中制備出平均粒徑位25nm和30nm的超細ZnO粒子，粒度分布均勻，樣品純度也較高。馮悅兵等[8]也采用不同的微乳體系合成了粒徑在10-30nm之間的超細ZnO球形粒子,粒度均勻，分散性好，與普通氧化鋅相比，粒徑減小了一個數(shù)量級，并具有特殊的光學性能，即在可見光區(qū)有良好的透光率，在紫外區(qū)表現(xiàn)出強的寬帶吸收，特別是長波紫外線有很強的吸收能力。楊華等[9]采用雙微乳液混合法制備了納米ZnO粉體，經研究分析，所得產物為球形六方晶系結構，平均粒徑27nm，粒徑尺寸分布范圍較窄，99%的顆粒在納米級范圍。另外，還有人用超聲輻射沉淀法、水解加熱法、超臨界流體干燥法等液相法也制得了納米氧化鋅粉體。

隨著納米材料科學技術的進一步發(fā)展，新的制備合成工藝被不斷的提出并得到利用。國外對納米氧化鋅的研究相對已比較成熟，許多廠家已將先進的技術實現(xiàn)了產業(yè)化，制造出高品質的納米氧化鋅產品。目前，山西豐海納米科技有限公司作為全國最大的納米氧化鋅專業(yè)生產企業(yè)，現(xiàn)生產能力己達5000 t/a，二期工程正在擴建階段，完成后生產能力將達到30000 t/a。成都匯豐化工廠開發(fā)出純度大于99.7%、平均粒徑為20nm的高純度納米級氧化鋅，并建成500 t/a的生產線。該廠生產的高純納米級氧化鋅成本僅有進口的1/10，可廣泛用于防曬化妝品、抗菌自潔衛(wèi)生潔具、壓敏及其它功能陶瓷、冰箱空調微波爐用抗菌劑、高級船舶用涂料、高級汽車面漆、氣體傳感器、光催化劑以及航天航空領域 [10]。

1.2 ZnO的結構和性質

ZnO 晶體具有四種結構：纖鋅礦相（四配位，六角結構，B4）、閃鋅礦相（也是四配位，但和 B4 相原子排列不同）、NaCl 結構（也叫巖鹽結構，B1）和 CsCl 結構（B2）。通常情況下，ZnO 以纖鋅礦結構存在，當外界壓強增大，大約是 9.6GPa 時向巖鹽結構轉變，當外界壓強增大到 200 GPa 時，向 B2 相轉變，而閃鋅礦是在生長時形成的亞穩(wěn)態(tài)結構。ZnO 的纖鋅礦結構如圖1.1 所示，有三個結晶面：(0001)、(10-10)和(11-20)，其相應表面能量密度分別為 0.99、0.123 和 0.209 eV/A2,(0001)面的表面自由能最小[11]。

ZnO 屬于寬帶隙半導體材料，室溫下其禁帶寬度為 3.37 eV，激子束縛能高達60meV，ZnO 具有較高的熱穩(wěn)性，無毒、無臭，是一種兩性氧化物，能溶于強酸和強堿溶液，不溶于水和乙醇。納米級的 ZnO 是一種人造粉體材料，由于其表面效應和體積效應，使其在磁性、光吸收與催化等方面具有奇異的性質。

各種形貌的 ZnO 材料可以采用不同的合成方法制得，例如棱鏡型、橢圓型、籠型、球型、管、空心管、針狀、筆狀、花狀、啞鈴型、納米絲、納米竿和納米束等[12]。在這些納米構型中，一維（1D）ZnO 如納米絲和納米桿備受關注，尤其是溶液合成法制得的產品，因為此方法可以在低溫下進行，且簡單又經濟實用。一方面因為一維納米結構具有特殊的電子轉移特性，常用于電子器件；另一方面由于 ZnO 獨特的六方型晶體特征使其易于生成一維結構。由溶液合成法得到的延長 ZnO 材料同時具有極性和非極性，通常情況下，ZnO 核原子容易沿極性方面聚集而成一維結構（軸向生長），但是，如果加入成核改良物質使極性純化，軸向生長受到抑制而易得到扁平結構如薄片或平板狀 ZnO（橫向生長），因此選擇合適的改良劑，可以選擇性的得到不同結構型貌的 ZnO晶體，以便開發(fā)新的用途[13]。

圖.1.1 ZnO 的晶體結構-具有三個取向面(0001)、(10-10)和(11-20)的纖維礦結構

晶格常數(shù)為a=3.25A , c=5.2A, Z=2.最近，二維（2D）多孔 ZnO 納米薄片因其同時具有薄層形貌和多孔結構，可以顯著地提高其在光致發(fā)光和氣敏元件應用方面的性質而備受矚目，相對于低維（1D 和 2D）結構，三維（3D）結構更易具有特殊的性質，是目前研究的熱點[14]。

1.3納米ZnO粉體的應用

納米氧化鋅是由極細晶粒組成、特征維度尺寸為納米數(shù)量級(1-100nm)的無機粉體材料，與一般尺寸的氧化鋅相比，納米尺寸的氧化鋅具有小尺寸效應、表面與界面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等，因而它具有許多獨特的或更優(yōu)越的性能，如無毒性、非遷移性、熒光性、壓電性、吸收散射紫外能力等[15]。這些特性的存在進一步推廣了氧化鋅的應用，例如用作氣體傳感器、變阻器、紫外屏蔽材料、高效光催化劑等。1.3.1氣敏材料[16]

環(huán)境污染目前是在全球范圍內廣受關注的問題。由于可揮發(fā)有機物(VOCs)廣泛應用于染料、藥物、塑料、橡膠、室內裝修等行業(yè)，與人們的日常工作和生活有著密切的關系。人吸入過量的VOCs，會導致或加重過敏、哮喘、癌癥、肺氣腫等癥狀的發(fā)生。特別是近年來，由于室內裝修空氣質量不合格而導致住戶死亡的報道屢見不鮮，人們對VOCs的檢測提出了新的更高的要求。納米材料的發(fā)展和應用已成為氣敏材料的研究熱點，這是因為納米材料具有特殊的結構和效應，使其顯示出良好的氣敏特性。ZnO是最早使用的氣敏材料，與廣泛使用的SnO2相比，工作原理相同，檢測靈敏度較SnO2低，除此之外，其它性能并不遜色，而且還具有價格便宜，適宜制備等優(yōu)點。所以目前國內外在這方面的研究很多。ZnO氣敏元件主要有燒結型、厚膜型、薄膜型三種。雖然目前薄膜型ZnO的研究非?；钴S，但燒結型和厚膜型元件具有制作簡單、價格便宜和檢測方便等優(yōu)點，易于使用化，有很好的應用前景，而這類元件都是以顆粒狀ZnO為基礎的，所以制備出納米級ZnO顆粒是制備氣敏元件的第一步。

新疆大學應用化學研究所沈茹娟等人以酒石酸和乙二胺甲基酸為原料，通過固相反應法制備的氣敏材料氧化鋅，測試了材料在不同工作溫度下對乙醇、氨氣、液化石油氣的靈敏度。實驗結果表明，所合成的納米氧化鋅具有工作溫度低、對乙醇氣體靈敏度高的特點。1.3.2光催化污水處理材料[17]

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，一些化工廠、印染廠、造紙廠、洗滌劑廠、食品廠等工廠的有機物廢水排放越來越受到環(huán)境保護法規(guī)的制約，而目前常用的有機物廢水處理技術難以達到有效的治理。物理吸附法、混凝法等非破壞性的處理技術，只能將有機物從液相轉移到固相，不能解決二次污染問題。而化學、生化等處理技術除凈度低，廢水中有機物含量仍遠遠高于國家廢水排放標準。半導體多相光催化是近20年發(fā)展起來的新興領域，許多有機化合物如烴、鹵代烴、有機酸類、多環(huán)芳烴、取代苯胺、雜環(huán)化合物、表面活性劑、酚類、農藥、細菌等都能有效地進行光催化降解反應生成無機小分子。因反應體系在催化劑作用下將吸收的光能直接轉化為化學能，使許多難以實現(xiàn)的反應在溫和的條件下順利進行，能量消耗低，不會產生二次污染，應用范圍相當廣泛，對解決日益嚴重的農藥廢水污染問題極具有實用和推廣價值。目前，人們對納米TiO2催化劑進行廣泛的研究，主要集中在水中污染物的光催化降解中，如降解苯酚、有機磷農藥、染料等。由于納米TiO2成本比較高、設備投資大等缺點，其應用受到限制，而納米ZnO作為一種新型的功能材料，由于成本低廉，在光催化領域將具有很好的應用前景。

納米ZnO是一種很好的光催化劑，在紫外光的照射下，能分解有機物質，能抗菌和除臭。水中的有害有機物質如有機氯化物、農藥、界面活性劑、色素等，用目前的水處理技術充分去除是困難的。近年來廣泛進行了把這些物質用光催化劑分解處理的嘗試，已經召開了幾屆有關這方面的國際會議。其中重要的光催化劑包括氧化鈦和氧化鋅等。氧化鋅作為光催化劑可以使有機物分解，研究表明，納米氧化鋅粒子的反應速度是普通氧化鋅粒子100-1000倍，而且與普通粒子相比，它幾乎不引起光的散射，且具有大的比表面積和寬的能帶，因此被認為是極具應用前景的高活性光催化劑之一。1.3.3抗菌自潔陶瓷材料[18]

隨著科技的進步，社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，健康的生存環(huán)境日益成為人類的追求目標，環(huán)境保護問題已不可避免的越來越受到重視?？咕?殺菌)陶瓷是一種保護環(huán)境的新型功能材料，是抗菌劑、抗菌技術與陶瓷材料結合的產物，也是材料科學與微生物學相結合的產物，是利用高科技抑制和殺滅細菌，使傳統(tǒng)的產品增加科技含量的典型例證。它在保持陶瓷制品原有使用功能和裝飾效果的同時，增加消毒、殺菌及化學降解的功能，即它具有抗菌、除臭、保健等功能，從而能夠廣泛用于衛(wèi)生、醫(yī)療、家庭居室、民用或工業(yè)建筑，有著廣闊的市場前景，已成為高技術產品研究的熱點之一?，F(xiàn)今用于陶瓷制品的抗菌材料主要是無機抗菌材料，按照抗菌材料的不同，抗菌陶瓷主要分為載銀抗菌陶瓷和光觸媒抗菌陶瓷，納米光催化抗菌陶瓷具有抗菌持久、殺菌徹底、無毒健康、環(huán)境友好等優(yōu)點，是傳統(tǒng)銀系抗菌陶瓷的換代產品。

納米光催化抗菌陶瓷制品在色釉、形貌及力學性質上與傳統(tǒng)的衛(wèi)生陶瓷和建筑陶瓷相同，只需在未燒成的衛(wèi)生陶瓷釉面上噴涂一定厚度的涂層并與衛(wèi)生陶瓷上的釉形成混合層，干燥，高溫燒結而成。納米ZnO抗菌陶瓷就是將一定量的ZnO、Ca(OH)

2、AgNO3等制成涂層，由以下三種方法制成：(1)將含納米ZnO釉涂在陶瓷坯釉面上而后燒成；(2)將含納米氧化鋅抗菌釉與傳統(tǒng)釉料混勻后涂在陶瓷坯上燒成；(3)將氧化鋅抗菌陶瓷釉直接涂在陶瓷坯面上燒成。但是目前光觸媒應用于抗菌陶瓷最多的還是TiO2，關于納米ZnO抗菌陶瓷的報道還很少。1.3.4半導體材料

作為重要氧化物半導體，納米ZnO由于良好的光電性能早就引起人們的重視。研究表明，納米ZnO存在很強的紫外及藍光發(fā)射，可用于新型發(fā)光器件。

目前，人們已研制出ZnO納米線、納米管、納米帶，這些納米材料表現(xiàn)出許多特異的性質。美國亞特蘭大佐治亞理工學院王中林等在世界上首次獲得了具有壓電效應的半導體納米帶結構，進而又研制出了具有壓電效應的納米環(huán)。這種新型結構可用于微、納米機電系統(tǒng)，是實現(xiàn)納米尺度上機電藕合的關鍵材料，在微/納米機電系統(tǒng)中有重要的應用價值，利用這種納米帶(環(huán))的壓電效應，可以設計研制各種納米傳感器、執(zhí)行器、以及共振藕合器、甚至納米壓電馬達。利用其優(yōu)秀的光電性能，納米ZnO半導體在納米光電器件領域具有廣闊的應用前景，如納米尺度的激光二極管、紫外激光探測器等。利用ZnO的紫外發(fā)光特性，可以做成超小型的激光光源。楊培東[19]等在只有人類頭發(fā)絲千分之一的納米導線上制造出世界上最小的激光器—納米激光器。這種激光器不僅能發(fā)射紫外光，經過調整后還能發(fā)射從藍光到深紫外的光。室溫下，納米導線中的純氧化鋅晶體被另一種激光激活時，純氧化鋅晶體可以發(fā)射出波長只有17nm的激光。這種氧化鋅納米激光器是當今世界上最小的激光器，而且是從納米技術誕生以來的第一項實際的應用，最終可能被用于鑒別化學物質、提高計算機磁盤和光子計算機的信息存儲量。1.3.5磁性材料[20]

磁性材料是電子信息產業(yè)發(fā)展的基礎，工業(yè)上廣泛使用的錳鋅鐵氧體(Mn1-xZnx)Fe2O4，其化學成分的比例為Fe2O3:MnO:ZnO=(52.6:35.4:12.0)mol=(70.65:1.13:8.22)wt%，這是一種軟磁性材料，具有很好的磁性能(如導磁率可達4000等)，該磁性材料的制造工藝極為復雜，需在1300℃下進行燒結。如果采用納米ZnO作原料，不僅可以簡化制造工藝(如不需球磨加工就能達到粒度要求直接配料等)，而且還可以提高產品的均一性和導磁率，減少產品在燒制過程中破裂的損失，降低燒結溫度，使產品質量顯著提高。1.3.6橡膠及涂料材料

在橡膠工業(yè)，納米氧化鋅是一種重要的無機活性材料，其不僅可降低普通氧化鋅的用量，還可以提高橡膠產品的耐磨性和抗老化能力，延長使用壽命，加快硫化速度，使反應溫度變寬。在不改變原有工藝的條件下，橡膠制品的外觀平整度、光潔度、機械強度、耐磨度、耐溫性、耐老化程度等性能指標均得到顯著提高。

納米氧化鋅能大大提高涂料產品的遮蓋力和著色力，還可以提高涂料的其它各項指標，并可應用于制備功能性納米涂料。在涂料應用中，納米氧化鋅的紫外屏蔽性能是其中最大的開發(fā)點之一。以往常用的抗紫外劑多為有機化合物，如二甲苯酮類、水楊酸類等，其缺點是屏蔽紫外線的波段較短，有效作用時間不長，易對人體產生化學性過敏，存在有不同程度的毒性。金屬氧化物粉末對光線的遮蔽能力，在其粒徑為光波長的1/2時最大。在整個紫外光區(qū)(200-400nm)，氧化鋅對光的吸收能力比氧化鈦強。納米氧化鋅的有效作用時間長，對紫外屏蔽的波段長，對長波紫外線(UVA，波長320-400nm)和中波紫外線(UVA，波長280-320nm)均有屏蔽作用，能透過可見光，有很高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。同時由于納米氧化鋅的導電性也使涂層具有抗靜電能力，提高了涂層的自潔功能。因此，充分利用納米氧化鋅的這些特性可以制備各種納米功能涂料。例如：將一定量的超細ZnO·Ca(OH)2·AgNO3等加入25%(wt)的磷酸鹽溶液中，經混合、干燥、粉碎等再制成涂層涂于電話機、微機等表面，有很好的抗菌性能。添加納米ZnO紫外線屏蔽涂層的玻璃可抗紫外線、耐磨、抗菌和除臭，用作汽車玻璃和建筑玻璃。在石膏中摻入納米ZnO及金屬過氧化物粒子后，可制得色彩鮮艷、不易褪色的石膏產品，具有優(yōu)異的抗菌性能，可用于建筑裝飾材料。艦船長期航行、停泊在海洋環(huán)境中，用納米氧化鋅作為原料，制備艦船專用的涂料，不僅可起到屏蔽紫外線的作用，還可以殺滅各種微生物，從而提高航行速度并延長檢修期限。1.3.7日用化工[21]

納米氧化鋅無毒、無味、對皮膚無刺激性、不分解、不變質、熱穩(wěn)定性好，本身為白色，可以簡單的加以著色，價格便宜。而且氧化鋅是皮膚的外用藥物，對皮膚有收斂、消炎、防腐、防皺和保護等功能?？捎糜诨瘖y品的防曬劑，以防止紫外線的傷害。納米ZnO還可以用于生產防臭、抗菌、抗紫外線的纖維。例如，日本帝人公司生產的采用納米ZnO和SiO2混合消臭劑的除臭纖維，能吸收臭味凈化空氣，可用于制造長期臥床病人和醫(yī)院的消臭敷料、繃帶、尿布、睡衣、窗簾及廁所用紡織品等。日本倉螺公司將ZnO微粉摻入異形截面的聚醋纖維或長絲中，開發(fā)出世界著名的防紫外線纖維，除具有屏蔽紫外線的功能外，還有抗菌、消毒、除臭的奇異功能，除用于制造手術服、護士服外，還可制造內衣、外裝、鞋、帽、襪、浴巾、帳篷、日光傘、夏日服裝、農用工作服、運動服等。1.3.8其它領域應用[22]

隨著人們對納米氧化鋅性能認識的深化，納米氧化鋅的應用領域在不斷擴大。例如利用活性炭、多孔陶瓷、金屬網(wǎng)等材料做載體，負載納米ZnO光催化劑，制成空氣凈化材料，可以作為空氣凈化器的核心部件。近年來開發(fā)的片式疊層納米氧化鋅壓敏電阻器具有響應時間短、電壓限制特性好、受溫度影響小、通流能力大等特點，因而被廣泛應用在IC(集成電路)保護和互補金屬氧化物半導體、場效應管器件保護及汽車線路保護等方面。此外，納米氧化鋅在電容器、熒光材料、表面波材料、圖像記錄材料、抗靜電復合材料等方面也表現(xiàn)出極其廣闊的應用前景。

1.4.準備開展工作

我國經濟的發(fā)展，與制造業(yè)、重工業(yè)的興旺是分布開的。然而，這些工廠的發(fā)展的同時，也帶來了很嚴重的環(huán)境問題——廢水、廢氣、廢渣，這些影響著人們的健康。焦化、農藥、醫(yī)藥、化工、染料、樹脂等行業(yè)，范圍廣，數(shù)量多，是環(huán)境污染物主要制造者。由于有機類物質具有致癌、致畸形、致突變的潛在毒性，已被各國環(huán)保部門列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，也是重點監(jiān)測和治理的對象之一。因此，廢水的處理一直是環(huán)境保護研究中倍受關注的課題。

目前國內外處理廢水的常用方法主要有吸附法、化學氧化法、溶劑萃取法、液膜法、離子交換法和生化法等，各種方法都有自身的優(yōu)缺點。光催化氧化法屬于化學氧化法的一種類型，是近年來發(fā)展起來的一種新型技術，由于其具有高效、價廉、對環(huán)境友好、容易循環(huán)使用等優(yōu)點，在實驗以亞甲基藍為例，研究水中有機物的光催化降解，其中催化的原材料就是氧化鋅和二氧化鈦。這兩種原料都簡單易得、價格便宜、無毒無害，且其納米顆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對于水的凈化處理有著不言而喻的意義。在這種指導思想下，在后續(xù)研究工作中主要采用溶劑熱法，以醋酸鋅為原料，制備納米級氧化鋅粉體，并確定最佳的原料配比和工藝條件，同時利用X-射線衍射，透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡等方法對制備的ZnO的微觀結構進行了表征。希望可以制備出的形狀和尺寸控制的氧化鋅微粒。

參考文獻

[l]王久亮,劉寬,秦秀娟等.納米氧化鋅的應用研究進展.哈爾濱工業(yè)大學學報,2004,36(2): 226-230.[2]沈茹娟,賈殿贈,王疆瑛等.納米氧化鋅的固相合成及其氣敏特性.無機化學學報,2000, 16(6):906-910.[3]趙新宇,鄭柏存,李春忠等.噴霧熱解合成ZnO超細粒子工藝及機理研究.無機材料學報,1996,11(4):611-616.[4]劉超峰,胡行方,祖庸.以尿素為沉淀劑制備納米氧化鋅粉體.無機材料導報,1999,14(3): 391-396 [5]叢昱,寧桂玲,黃新等.溶膠-凝膠法合成納米級ZnO超細粉末.儀器儀表學報, 1995,16(1): 309-313.[6]曹建明.溶膠-凝膠法制備ZnO微粉工藝研究.化學工程師,2005,115(4):3-6.[7]崔若梅,龐海龍,張文禮等.微乳液中制備ZnO、CuO超微粒子.西北師范大學學報(自然科學版),2000,36(4):46-49.[8]馮悅兵,盧文慶,曹劍瑜等.納米氧化鋅的微乳液法合成和吸收性能.南京師范大學學報(工程技術版),2002.2(4):23-25.[9]何秋星,楊華,陳權啟等.微乳液法制備納米ZnO粉體.甘肅工業(yè)大學學報,2003,29(3):72-75.[10]潘家禎.納米材料和納米科技.化工設備與防腐蝕,2002,5(2):84-91.[11]丁衡高,朱榮.微納米科學技術發(fā)展及產業(yè)化啟示.納米技術與精密工程,2007,5(4):235-241 [12]程敬泉.納米氧化鋅的性質和用途.衡水師專學報, 2001,3(2):42-43.[13]習李明.納米氧化鋅的生產和應用進展.化學文摘,2007,(5):53-56.[14]舒武炳,李蕓蕓.納米材料在涂料中的應用進展.涂料涂裝與電鍍,2006,4(6):7-11.[15]郭一萍,董元源.納米材料的奇異特性及其應用前景.機械研究與應用,2002,15(3):72-75.[16]楊鳳霞,劉其麗,畢磊.納米氧化鋅的應用綜述.安徽化工,2006,(139):13-17.[17]王久亮.納米氧化鋅制備技術研究進展.硅酸鹽通報，2004,(5):58-60.[18]郭偉,詹自立,鐘克創(chuàng)等.高靈敏度酒敏元件的研制.鄭州輕工業(yè)學院學報(自然科學版),2004,14(4):46.[19]楊秀培.納米氧化鋅的制備及其研究進展.西北師范大學學報(自然科學版),2003,24(3): 347-351 [20]戴護民.桂陽海.氧化鋅光氣敏性能研究.材料導報,2006,(5):21.[21]沈茹娟,賈殿贈,梁凱等.納米氧化鋅的固相合成及其氣敏特性.無機化學學報,2000, 16(6):90-91.[22]楊勇,柏自奎,張順平等.納米ZnO基摻雜氣敏元件陣列的制備與特性.電子元件與材料,2007,26(2):47-51.