中科院固体物理研究所纳米应用中心在国内率先通过利用廉价原料,并采用化学合成方法低成本,制备具有优异结构和功能特性的纳米粉体材料,实现规模化生产,为传统产品的升级改性提供机会,也为纳米材料后续的应用研究奠定了坚实基础。 几年来,纳米应用中心在纳米粉体材料应用及产业化方面取得了长足的进展。已取得的成果与产业化项目:
1. 纳米级TiO2粉体的制备及其工业化研究
利用偏钛酸水解的方法,研制出20-30nm锐钛矿型和70-100nm的金红石型TiO2粉体。摸索一条具有普适性纳米粉体制备、洗涤、干燥生产工艺。解决了纳米粉体规模生产中洗涤和干燥困难的问题。此项技术成果取得了发明专利,已经实施产业化,并被国家计委定为“工业性示范项目”,投资5000万元,建设年产500吨的生产线。被国家和江苏省有关部门列入xxxx工业性试验、火炬计划、江苏省“九五”、“十五”重大科技攻关项目。
2. 纳米级CaCO3 粉体的制备与工艺研究
以安徽省铜陵地区蕴藏丰富的优质石灰石和合成氨的废气CO2为原料,利用鼓泡法的生产工艺,合成纳米CaCO3,研究了晶粒生长和晶形的控制技术;得到纳米碳酸钙的制备工艺条件;制备出不同形态、分散性好的纳米粉体。该产品
可以广泛应用于塑料、橡胶、涂料、医药、造纸等领域。
3. 纳米级SiO2粉体的制备及其工业化研究
通过廉价的水玻璃制备出粒径均匀的纳米SiO2粉体。取得了发明专利,1998年在国内率先建成了百吨级纳米硅基氧化物系列产品生产线。
5. 纳米材料选择性吸附及其在降低卷烟中烟草特有亚硝胺的应用
烟草是一种重要的经济作物,是消费品和税收的重要来源。人类吸烟已有近千年的历史,至今全世界吸烟人口有近13亿,吸烟与健康问题已日益引起人们的关注。早在20世纪50年代初英国皇家医学会就公开提出吸烟有害健康,50年代末,美国卫生署和英国皇家医学会都发表公告认为吸烟过量是产生肺癌的病因之一。为了自身的生存发展和对人类的健康负责,各国都积极对吸烟与健康问题开展了广泛的研究。烟草降害是一项非常重要的工作,事关烟草行的未来发展。烟叶和烟气中的一些有害成分,特别是有致癌性的烟草特有亚硝胺-TSNAs(Tobacco Specific Nitr-osamines)更加引起各国科学家们的极大关注。结合自身优势,我们将催化组分制备成纳米颗粒负载于高比表面载体上,并通过制备二元嘴棒技术将此添加材料加入卷烟过滤嘴中。测试结果表明该纳米颗粒能有效降低了烟草特有亚硝胺,平均降幅达32%以上,对其它有害成分如焦油、TPM、CO等也有降低效果,并且不太影响口感,具有较好的应用前景。
6.纳米氧化钛光催化特性与应用
纳米氧化钛具有光催化特性,在自然光照条件下,可以分解有机物,如室内污染污甲醛、二甲苯、氨、油污等,这一技术在制备自洁墙壁砖,自洁玻璃,室内空气自动净化器的应用潜力非常引人注目。我们的空气净化试验结果 表明,在15分钟内负载型纳米氧化钛膜可将10m3容器内的甲醛浓度由6.5mg/m3降至0.08 mg/m3以下,表现出优异的空气净化性能。制备的样品卷烟测试结果如下表所示:
7.固载型催化剂的研制及其在亲水性甲基硅油合成中的应用
我单位经过多年的研究和开发工作,研制成功的新型固载型硅氢反应用纳米催化剂,其主要功能是通过硅氢化接枝反应,将非亲水性含氢硅油和亲水性聚醚分子在分子水平上连接起来。改变了含氢硅油的亲水性能。通过这种 手段,扩大了硅油的应用范围。 目前硅氢化接枝反应的催化技术是将氯铂酸水溶液直接加入到反应溶液中,在反应完成以后,作为催化剂的氯铂酸无法从反应产物中回收,残留在硅油产品之中。即浪费了贵重金属铂,又因为铂离子对人体有一定的毒害作用,降低了产品硅油的使用安全等级。我单位研制成功的固载型硅氢化接枝用催化剂,采用了纳米技术,将催化活性成分固载在纳米多孔载体上,方便了催化活性成分的回收,同时又保证了活性成分的催化效果。由于固体载体可以方便地回收,催化剂本身可以重复使用,即降低了生产成本,又大大降低了有害物质在产品硅油中的残留量。提高了产品质量。受到了有关企业的欢迎。该项技术已经申请了国家发明专利,并获授权。专利号:ZL02 1 38597.1
8. 纳米材料在胶体蓄电池中的应用
动力型密封阀控胶体铅酸蓄电池制备技术:适用的电池规格:6-DZM-10AH; 6-DZM-14AH;6-DZM-17
AH; 6-DZM-20AH; 我单位研制成功的胶体铅酸蓄电池是一种动力型阀控式密封铅酸蓄电池,适用于循环放电深度为电池额定容量的80%以上的使用模式,为电动自行车专用动力电源。在胶体铅酸蓄电池制备中,我们使用了特殊配方的胶体电解液,因此避免了漏酸现象,显著地改善了电池使用环境。在使用上还具有如下特点:
1. 适用性广,电池的容量衰减率低。经过有关企业三年的生产检验,以6-DZM-10Ah规格的电池为例,灌注本胶体电解液后,电池性能可以达到在5安培放电条件下,放电时间达140分钟以上,循环充—放电次数超过100次以后,放电时间还可以保持在130分钟以上。
2. 胶体电解液的制备成本低,价格便宜,原料成本低于1100元/吨。
3. 胶体电解液存放时间长,配好的胶体,在15天内,仍然可以灌注,并且保证电池的容量不变。
4. 由于动力型铅酸蓄电池,采用了胶体电解液,电池的电极栅板可以不需要添加有毒元素‘镉’,仍然具有很长的循环寿命。
5. 胶体铅酸蓄电池还可以应用于光伏发电系统的储能铅酸蓄电池,具有防止酸液分层,提高电池过放电后,容量恢复能力,抑制和延缓电池极板盐化的特性。
6. 我们研制的特殊配方的胶体电解液还具有广泛的适用性。在应用于多家不同结构的动力型铅酸蓄电池的实践中,都得到了很好的结果,特别是延长了电池深放电的循环充放电使用寿命。