无机纳米多孔材料应用

无机纳米多孔材料应用

1、过滤材料

微孔的沸石、中孔的硅藻土表现出极高的吸附和过滤性能,这种因其结构引起的吸附性能在工业上得到大规模利用:微孔沸石在工业上大规模用作吸附剂。中孔硅藻土在啤酒工业上被用作过滤剂,其孔隙结构、过滤效果对啤酒质量有重要影响。

2、吸附剂

多孔矿物材料表面粗糙,比表面较大,表面能较高,由于其分子结构特殊而形成的较大静电引力,使材料具有相当大的应力场,当晶体内的空穴和孔道一旦“空缺”,就会表现优异的吸附能力,能去除水中的有机物和油类物质,实现水环境的净化,在氨氮吸附、重金属和放射性元素固定等方面具重要应用。

3、离子交换剂

沸石、凹凸棒石、海泡石、蛭石和蒙脱石等矿物是离子交换量{zd0}的xx矿物,在脱色、去除重金属、制备xx材料等方面有独特功效。

4、功能载体

源于多孔矿物材料良好的机械性和热稳定性、多孔性、强吸附性等特点,使之具备成为催化剂载体的良好条件。xx一维多孔海泡石族矿物,海泡石和坡缕石,在尺寸、形状和结构构造上都与人工合成的碳纳米管十分相似,实验结果证实,它们都可以作为催化剂的载体。

5、建筑功能材料

(1)调湿功能基元材料

多孔矿物材料的调湿能力主要依靠内部较多的孔道与极大的比表面产生的水分子吸附、脱附作用。海泡石晶体的多通道结构使得它的微孔(小于1.5 nm)容积占60%70%,水可以进入这种贯穿通道之中,因而具有极强的吸附能力(可吸收其自身质量200%250%的水)。中国建筑材料科学研究院通过对海泡石、硅藻土、沸石等的吸放湿能力进行了比较系统的实验研究发现,海泡石在25℃、相对湿度75%下{zd0}吸湿量分别达5.64%、在25℃、相对湿度下35%{zd0}放湿量达2.39%,强于同比条件下的沸石和硅藻土,后两者{zd0}吸湿量在2.0%左右、放湿量

0.5%左右。同比条件下,3种矿物机械混合制得混合样品,其吸放湿能力因为海泡石含量的多少而不同,海泡石含量高的样品吸放湿能力强,{zd0}吸放湿量分别达到4.20%2.05%

日本是一个海洋岛国,常年湿度较高,故对调湿建筑材料有着迫切的要求。在日本,利用硅藻土、沸石及蛙石等等制成的各种调湿建材在纪念馆、展览馆、图书馆等场馆的应用己达300多项。我国无机调湿建筑材料研究主要以海泡石、高岭土、蒙脱土、沸石等矿物材料为主,其产品主要存在吸放湿特性、工艺技术差等缺点,目前,国内市面上依然没有令人非常满意的多孔智能调湿建材出现,多孔调湿建筑功能材料在我国将具有巨大的应用前景。

(2)防噪音功能材料

由于多孔材料具有许多微小的间隙和连续的气泡,因而具有一定的通气性。当声波入射到多孔材料表面时,主要有两种机理引起声波的衰减:首先是由于声波产生的振动引起小孔或间隙的空气运动,紧靠孔壁和纤维表面的空气因与孔壁的摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减,反射声减弱,达到吸声的目的;其次,小孔中空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失,也使声能衰减。另外,高频声波可使空隙间空气质点的振动速度加快,空气与孔壁的热交换也加快,这就使得多孔材料具有良好的高频吸声性能。目前常用的吸音材料矿物材料主要是珍珠岩、矿渣棉、明矾石、蛭石、海泡石、蒙脱土、沸石等多孔矿物材料,将其装饰在墙壁上或悬挂在空间,吸收和发射和反射出的声能,可降低噪音。常用的有隔音墙、隔音地板、隔音室、和隔音罩等。据测量,在道路两旁安装防噪音板,可使交通噪音降低10 dB以上。世界上许多城市市区的高架桥都安装了防噪音隔墙板,有效地控制了交通噪音的污染,这种防噪音板是声学和材料学的结合,既要求有{zd1}的声音反射,又要有较强的吸声能力。

(3)自调温节能建筑材料

自调温建筑材料是以多孔矿物材料为功能载体,将具有相变储能材料吸附在其表面或孔道中,利用相变材料的储热特性使建筑增加自调温功能,降低建筑能耗。相变材料在其物相变化过程中,可以吸收环境的热(),并在需要时向环境放出热(),从而达到控制周围环境温度的目的。

射性废物及有毒气体的吸附剂;食料添加剂;食用油的澄清剂、脱色剂;医药工业用的离子交换剂、脱色剂、净化剂等方面的应用外,还应在航空、航天、建筑节能、储氢等特殊应用领域进行重点研究。另外,xx多孔矿物材料以其特殊的结构特征对TiO2的光催化性能的发挥有很好的促进作用。近年来研究较多的是在分析xx多孔矿物的孔结构基础上,对xx矿物进行结构组装,通过表面修饰、成分组装和孔结构组装等方法,利用xx多孔矿物制备新材料。将TiO2光催化剂粒子组装在xx多孔矿物中,制备新型有效的xx和降解有机污染物的光催化材料。

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