3綠色納米材料(綠色化學(xué)原理與綠色產(chǎn)品設(shè)計)課件

1、第四章 綠色材料2016年4月8日Green Material第四章 綠色材料4.1 綠色高分子材料 4.2 綠色生物材料4.3 綠色納米材料4.4 綠色建筑裝飾材料4.5 綠色能源材料 主要內(nèi)容 人高20億 納米100萬 納米 針頭紅血球分子及DNA1千 納米1 納米0.1 納米氫原子Earth 1.2 x 107 mIn Greek, “nano” means dwarf，really really really small！納米是一個長度計量單位，1納米 = 10-9 米。什么是納米(nanometer)？1nmHEarth 1.2 x 107 m什么是納米(nanometer)？（2）

2、 納米是社會實踐體系 a. 掀起廣泛深入的社會實踐活動 b. 各國政府紛紛納入戰(zhàn)略規(guī)劃 c. 納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實踐社會意義：（1） 納米是新的物質(zhì)觀，新的方法論；納米碳酸鈣是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新型超細固體粉末材料，其粒度介于0.010.1m之間。什么是納米結(jié)構(gòu)(nanostructure)？ 納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或組裝一種新的體系，它包括一維、二維和三維體系。In this design, two rigid diamondoid rings are fused at a quasi-tetrahedral junction and sized, t

3、hrough the addition or subtraction of repeat subunits in each ring, to accommodate two carbon nanotubes of different diameters. The crimping of the nanotubes is a result of van der Waals packing of the rings, a feature that can be enhanced or removed by adjusting the ring size. (grey = carbon, white

4、 = hydrogen, blue = nitrogen, red = oxygen)In this design, two diamondoid rings replace small segments of a carbon nanotube, providing a lock for a third, larger ring. The larger ring includes a stitch-work of oxygens to create an electron-rich interior whose effective circular van der Waals packing

5、 just touches that of the nanotube framework. Low-friction bearing assembly with two carbon allotropes Crimp junctions for perpendicular carbon nanotube scaffolding 什么是納米材料(nanomaterial)? 納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(10-910-7m)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料 什么是納米科學(xué)(nanoscience)？在納米尺度上研究材料的制備及其性質(zhì)、現(xiàn)象的科學(xué)。什么是納米技術(shù)(nanotec

6、hnology)？在納米尺寸上對物質(zhì)和材料進行研究處理的技術(shù)稱為納米技術(shù)。納米技術(shù)本質(zhì)上是一種用單個原子、分子制造物質(zhì)的技術(shù)。 納米技術(shù)是一門高新技術(shù)，它對21世紀材料科學(xué)和微型器 件技術(shù)的發(fā)展具有重要影響，納米技術(shù)，就是要做到，從小到大，從下到上。要什么東西，將分子、原子搭起來，就是什么東西，原材料浪費為零，能耗降到極低，徹底從技術(shù)上解決了環(huán)保問題。什么是納米技術(shù)(nanotechnology)？ 納米技術(shù)是當(dāng)前全球都在談?wù)摰臒衢T話題。所謂納米技術(shù)，是指用數(shù)千個分子或原子制造新型材料或微型器件的科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)涉及的范圍很廣，納米材料只是其中的一部分，但它卻是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。牛津大學(xué)材

7、料系目前研究的納米技術(shù)項目有40多個，其中主要的有超細薄膜、碳納米管、納米陶瓷、金屬納米晶體和量子點線等。 -英國牛津大學(xué)材料系納米材料專家保爾華倫博士接受科技日報記者采訪時說 什么是納米科技(Nano-ST)？創(chuàng)造和制備各種新型具有優(yōu)異性能的納米材料設(shè)計、制備各種納米器件和裝置探測分析納米材料,器件的結(jié)構(gòu),性質(zhì)及其相互關(guān)系和機理制造和研究納米尺度（10-9 10-7m）的器件和材料的科學(xué)技術(shù)。納米材料含義：當(dāng)材料的尺寸小到納米級以后（1100 nm），材料的某些性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)傳統(tǒng)材料所不具備的特殊性能，即具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能椹的材料，即為納米材料

8、。 4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展 納米材料的學(xué)術(shù)定義是：在三維尺寸中至少有一維處于納米量級(10-910-7m)的材料，用通俗的話講：納米材料是用尺寸只有幾個納米的極微小的顆粒組成的材料。小尺寸可引起的表面效應(yīng)和量子效應(yīng)。因此其物理性能發(fā)生極大變化。 一是它對光的反射能力變得非常低，低到1%； 二是機械、力學(xué)性能成倍增加； 三是其熔點會大大降低； 四是有特殊的磁性。4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展 熔點降低Au1064 Ag9002nmAu327 納米Ag100Cu32720nmCu39 表面積增大，表面能增大粒徑 表面積(m2/g) 表面能(J/mol)100nm 6.659010nm

9、6659001nm 660590004.3.1 納米材料的含義和發(fā)展 1984年，德國薩爾蘭大學(xué)的Gleiter以及美國阿貢試驗室的Siegel相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細粉。G1eiter在高真空的條件下將粒徑為6nm的Fe粒子原位加壓成形，燒結(jié)得到了納米微晶塊體，從而使納米材料進入了一個新的階段。 1900年7月，在美國巴爾的摩召開了第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議(NanoST)，正式宣市納米材料科學(xué)成為材料科學(xué)的一個新分支。納米材料的發(fā)展：4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展 從此，納米材料成為繼互聯(lián)網(wǎng)、基因等被人們關(guān)注的熱點名詞之后的義一亮點，很快引起了世界各同材料界和物理界的極大關(guān)注和廣泛

10、重視，形成了世界性的“納米熱”。4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展中國科學(xué)院金屬研究所 盧柯楊培棟、李亞棟、夏幼男、王中林、彭笑剛等蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院南京理工大學(xué)格萊特科技研究所納米材料分類：4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展分類方式類 別 按化學(xué)組成分類 納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子、納米復(fù)合材料等 按材料物性分類 納米半導(dǎo)體、納米磁性材料、納米非線性材料、納米鐵電體、納米超導(dǎo)材料、納米熱電材料等 按用途分類 納米電子材料、納米生物醫(yī)用材料、納米敏感材料、納米光電子材料、納米儲能材料等4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展4.3.1 納米材料的含義和發(fā)展4.3.2 納

11、米材料的合成 傳統(tǒng)納米材料微粒的合成方法種類較多，大體可分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法合成方法，或氣相法、液相法和固相法等合成方式。 綠色納米材料的合成（或制備）從反應(yīng)原料的綠色化、溶劑的綠色化、反應(yīng)催化劑的綠色化角度，考慮反應(yīng)的適用性，可以利用以下幾種方法合成（或制備）。4.3.2 納米材料的合成4.3.2.1 氣相合成法納米微粒氣相合成法 氣體冷凝法 活性氫熔融金屬反應(yīng)法 電加熱蒸發(fā)法 化學(xué)氣相凝聚法 4.3.2 納米材料的合成 在低壓氬、氮等惰性氣體中加熱金屬，使其蒸發(fā)后形成形成超細微粒 。 氣體冷凝法的加熱方式有：電阻加熱法、等離子噴射法、高頻感應(yīng)法、電子束法和激光法。不同加熱方式制備

12、出的納米微粒的量、品種、粒徑大小及分布等存在一定程度上的差異。 氣體冷凝法的原理是：在超高真空條件下將制得的納米微粒緊壓致密得到納米微晶。 氣體冷凝法可通過調(diào)節(jié)惰性氣體的溫度、壓力，調(diào)節(jié)物質(zhì)的蒸發(fā)溫度或速率來控制納米微粒粒徑的大小。（1）氣體冷凝法 通常是利用兩種以上物質(zhì)之間的氣相化學(xué)反應(yīng)，在高溫下合成為相應(yīng)的化合物，再經(jīng)過快速冷凝，從而制備各類物質(zhì)的納米粒子。一般的反應(yīng)形式為：A（氣） B（氣） C（固） D（氣）激光誘導(dǎo)氣相 反應(yīng)3SiH4(g)+4NH3(g) Si3H4(s)+12H2(g)3SiCl4(g)+4NH3(g) Si3N4(s)+12HCl(g)2SiH4(g)+C2H4

13、(g) 2SiC(s)+6H2(g)BCl3(g)+3/2NH3(g) B(s)+3HCl(g)4.3.2 納米材料的合成4.3.2 納米材料的合成 活性氫金屬反應(yīng)法的原理是使含有氫氣的等離子體與金屬間產(chǎn)生電弧，金屬熔融，電離出的氮氣、氬氣等氣體和氫氣溶入熔融金屬，然后在釋放出的氣體中形成金屬的超微粒子，用離心收集器、過濾式收集器使微粒與氣體分離，從而獲得納米微粒。(2) 活性氫金屬反應(yīng)法4.3.2 納米材料的合成 電加熱蒸發(fā)法的原理是將碳棒與金屬相接觸，通電加熱使金屬熔化，金屬與高溫碳素反應(yīng)并蒸發(fā)形成碳化物納米超微粒子。此方法主要用于制備一些如Cr、Ti、Zr、Mo、W和Ta等金屬的碳化物納

14、米粒子。(3) 電加熱蒸發(fā)法4.3.2 納米材料的合成 化學(xué)氣相凝聚法的基本原理是利用高純惰性氣體為載氣，攜帶金屬有機前驅(qū)物如六甲基二硅烷等，進入鉬絲爐（爐溫為11001400），惰性氣體氣氛的壓力處與低壓（1001000Pa）狀態(tài)，原料熱解形成團簇，進而凝聚成納米粒子，最后附著在內(nèi)部充滿液氮的轉(zhuǎn)動襯底上，用刮刀刮入納米粉收集器中。(4) 化學(xué)氣相凝聚法4.3.2 納米材料的合成4.3.2.2 液相合成法液相合成法 沉淀法水熱合成法 溶膠凝膠法 微乳液法 4.3.2 納米材料的合成把沉淀劑加入到鹽溶液中反應(yīng)后，或在一定溫度下使溶液發(fā)生水解，形成不溶性的氫氧化物、水合氧化物或鹽類并從溶液中析出，

15、將沉淀經(jīng)過熱處理而得到納米材料。其特點簡單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備氧化物。 此法分為共沉淀法、均相沉淀法和金屬醇鹽水解法等幾種類型。(1) 沉淀法4.3.2 納米材料的合成常用的鹽溶液原料有：氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、氨鹽等無機鹽以及金屬醇鹽。 通過配置無機鹽的水合物，控制其水解條件，合成單分散性的球、立方體等形狀的納米粒子。例如對鈦鹽溶液的水解可以使其沉淀，合成球狀的單分散形態(tài)的二氧化鈦納米粒子。通過水解三價鐵鹽溶液，可以得Fe2O3納米粒子。無機鹽水解法4.3.2 納米材料的合成 水熱反應(yīng)是高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得納米粒子。其特點純度高，分散性好、

16、粒度易控制。 此法可分為水熱氧化、水熱沉淀、水熱合成、水熱還原、水熱分解和水熱結(jié)晶等幾種類型。 (2) 水熱合成法水熱氧化： mM + nH2O MmOn + H2水熱沉淀： KF + MnCl2 KMnF2水熱合成： FeTiO3 + KOH K2O.nTiO2水熱還原： MexOy + yH2 xMe + yH2O水熱分解： ZrSiO4 + NaOH ZrO2 + Na2SiO3水熱結(jié)晶： Al(OH)3 Al2O3.H2O4.3.2 納米材料的合成4.3.2 納米材料的合成5mL 0.02M AgNO3 和5mL 0.02M NaCl ，加入到30mL蒸餾水中，攪拌生成AgCl膠體，然

17、后0.04g,0.2mmol的葡萄糖溶在上述膠體溶液中，移入內(nèi)襯Teflon的50mL合成彈中，在加熱爐中180C下保持18小時，空氣中冷卻至室溫，蒸餾水和酒精沖洗銀灰色沉淀，真空60 C干燥2小時。水熱法合成Ag納米粒子SEM image of samples obtained at 180C after a reaction time of A)6h, B)9h, C)12hChem. Eur. J. 2005, 11, 160-163.4.3.2 納米材料的合成 溶膠凝膠法是一種制備玻璃、陶瓷等無機材料工藝，用此法制備納米微粒的原理是使金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)干燥、焙燒等

18、熱處理而生成納米粒子。 其特點反應(yīng)物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過程易控制，適于氧化物和族化合物的制備。(3) 溶膠凝膠法4.3.2 納米材料的合成 兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團聚、熱處理后得納米粒子。 其特點粒子的單分散和界面性好，族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。 (4) 微乳液法4.3.2 納米材料的合成4.3.2.3 固相合成法 納米材料固相合成法是從固相到固相的變化來實現(xiàn)制備納米粉體。固相中，分子、原子的擴散很遲緩，集體狀態(tài)多樣化，利用此法制得的固相粉體和最初固相可是同一物質(zhì)，也可是不同物質(zhì)。 納米微粒固相合成法的機理過程是將大塊物質(zhì)極細、微粒尺寸不斷

19、降低的過程以及將最小單位（分子或原子）組合構(gòu)筑的過程。4.3.2 納米材料的合成 其中，尺寸降低過程是指物質(zhì)無變化，采用機械粉碎（球磨法、噴射法等進行粉碎）、化學(xué)處理（溶出法）等；組合構(gòu)筑過程是指物質(zhì)發(fā)生變化，采用熱分解法（大多為鹽的分解）、固相反應(yīng)法（大多為化合物）、火花放電法（如用金屬鋁生成氫氧化鋁）等。 此法特點是一步經(jīng)固相物質(zhì)即可制備納米粉體。4.3.3 綠色納米材料的主要性能4.3.3.1 基本物理效應(yīng) 由于納米材料集中體現(xiàn)了小尺度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、高集成度和強相互作用以及高比表面積等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點，于是呈現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面有廣鬧的

20、應(yīng)用前景，同時也將推動基礎(chǔ)研究的發(fā)展。其具有的基本物理效應(yīng)如下。4.3.3 綠色納米材料的主要性能(1) 表面效應(yīng) 納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。納米微粒尺寸小，表面能高，僅次于表面的原子占相當(dāng)大的比例，隨著粒徑的減小，表面原子數(shù)迅速增加，原子本位不足和高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，極不穩(wěn)定，很容易與其他原子結(jié)合。 例如：金屬納米粒子在空氣中會燃燒；無機的納米粒子暴露在空氣中會吸附氣體，并與氣體進行反應(yīng)。4.3.3 綠色納米材料的主要性能(2) 量子尺寸效應(yīng) 當(dāng)納米粒子的尺寸下降到某一值時，金屬粒子費米面附近電子

21、能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級；并且納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級和最低未被占據(jù)的分子軌道能級，使得能隙變寬的現(xiàn)象，被稱為納米材料的量子尺寸效應(yīng)。由于納米粒子細化，晶界數(shù)量大幅度的增加，可使材料的強度、韌性和超塑性大為提高。其結(jié)構(gòu)顆粒對光，機械應(yīng)力和電的反應(yīng)完全不同于微米或毫米級結(jié)構(gòu)顆粒，4.3.3 綠色納米材料的主要性能使得納米材料在宏觀上顯示出許多奇妙的特性。例如：納米相銅強度比普通銅高5倍；又例如：光吸收顯著增加并產(chǎn)生吸收峰的等離子共振頻移，磁有序態(tài)向無序態(tài)轉(zhuǎn)變等。4.3.3 綠色納米材料的主要性能(3) 納米材料的體積效應(yīng) 由于納米粒子體積極小，所包含的原子數(shù)很少，相應(yīng)的

22、質(zhì)量極小。許多現(xiàn)象就不能用通常有無限個原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明，這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng)。 其中有名的久保理論就是體積效應(yīng)的典型例子。久保理論是針對金屬納米粒子費米面附近電子能級狀態(tài)分布而提出的。隨著納米粒子的直徑減小，能級間隔增大，電子移動困難，電阻率增大，從而使能隙變寬，金屬導(dǎo)體將變?yōu)榻^緣體。(4) 宏觀量子隧道效應(yīng) 指納米顆粒具有貫穿勢壘的能力 4.3.3 綠色納米材料的主要性能 4.3.3.2 擴散及燒結(jié)性能 由于在納米結(jié)構(gòu)材料中有大量的界面，這些界面為原子提供了短程擴散途徑，因此，納米材料具有較高的擴散率。這種性能使一些通常在較高溫度才能形成的穩(wěn)定相或介穩(wěn)相，在較低溫度下

23、就可以存在。另外，也可使納米結(jié)構(gòu)材料的燒結(jié)溫度大大降低。 4.3.3.3 力學(xué)性能 與傳統(tǒng)材料相比，納米材料的力學(xué)性能有顯著的變化，一些材料的強度和硬度成倍地提高。例如：納米碳管的強度是鋼的上百倍，而其質(zhì)量僅是鋼的1/6，它不僅具有良好的導(dǎo)電性能，而且還是日前最好的導(dǎo)熱材料。4.3.3 綠色納米材料的主要性能 4.3.3.4 光學(xué)性能 納米微粒由于其尺寸小到幾個納米或十幾個納米，而表現(xiàn)出奇異的小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)，因此，其光學(xué)性能也與常規(guī)的塊體及粗顆粒材料不同。例如，納米金屬粉末對電磁波有特殊的吸收作用，可作為軍用高性能毫米波隱形材料、紅外線隱形材料。 4.3.3.5 電學(xué)性能 介電和壓電特性

24、是材料的基本物性之一，納米級半導(dǎo)體的介電行為（介電常數(shù)，介電損耗）及壓電特性同常規(guī)的半導(dǎo)體材料有很大的不同。如納米半導(dǎo)體材料的介電常數(shù)隨測量頻率減少呈明顯上升趨勢。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用 4.3.4.1 綠色納米材料在環(huán)境產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用 納米技術(shù)對空氣中20nm以及水中的200nm污染物的降解是不可替代的技術(shù)?，F(xiàn)在已制備成功了一種對CH2O、氮氧化物、CO能夠降解的設(shè)備，可使空氣中的有害氣體大大降低，該設(shè)備已進入實用化生產(chǎn)階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用于污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統(tǒng)技術(shù)難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。4.3.3 綠色納米材料的主要性能 近年

25、來，不少公司致力于光催化等納米技術(shù)移植到水處理產(chǎn)業(yè)，用于提高水的質(zhì)量，已初見成效；采用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術(shù)對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內(nèi)藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用4.3.4.2 綠色納米材料在能源環(huán)保中的應(yīng)用 在合理利用傳統(tǒng)能源方面，主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當(dāng)中自循環(huán)，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經(jīng)有了，實際上它是一種液態(tài)小分子可燃燒的團簇物質(zhì)，有助燃、凈化作用。 在開發(fā)新能源方面，國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現(xiàn)在國際上主要研發(fā)能量轉(zhuǎn)化材

26、料，我國也在做，它包括將太陽能轉(zhuǎn)化成電能、熱能轉(zhuǎn)化為電能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能等。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用4.3.4.2 綠色納米材料在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用目前，國際醫(yī)藥行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)藥就是從動植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國中醫(yī)的想法。在提取精華后，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、淀粉，使其高效緩釋和靶向藥物。對傳統(tǒng)藥物的改進，采用納米技術(shù)可以提高一個檔次。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用4.3.4.2 綠色納米材料在其它方面的應(yīng)用(1) 在醫(yī)藥方面的應(yīng)用 21世紀的健康科學(xué)，將以出人意料的速度向前發(fā)展，人們

27、對藥物的療效越來越高。用親脂型二元納米協(xié)同界面包覆的中藥成分將使心腦血管疾病的有效治療不再是幻想，它將使中藥科學(xué)走向世界。 其他如用數(shù)字納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織：使用納米技術(shù)的新型診斷儀器，只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用 另外，對納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應(yīng)用也進入了大量研究，并取得了很大的成功。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用(2) 在涂料方面的運用 如果將透明，疏油、疏水的納米材料顆粒組合在大樓表面或瓷磚、玻璃上，大樓就不會被空氣中的油污弄臟，瓷磚和玻璃也不會沾上水蒸氣而保持

28、永遠透明，這種表面涂層技術(shù)是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點。上述方法是在傳統(tǒng)的涂層技術(shù)中，添加納米材料獲得了納米復(fù)合體系涂層，實現(xiàn)了功能的飛躍。 其他諸如將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果；在變色鏡中添加4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用納米材料，變色速度加快，可做為士兵防護激光鏡；在纖維和衣物上使用納米TiO2，僅用清水清洗，就可以就衣物洗凈，可以避免洗滌劑對衣物的損傷。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用(3) 在精細化工方面的應(yīng)用 在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力，同時，也提高了橡膠的耐磨性和介電特性。另外，在其它精細化工領(lǐng)域如塑料

29、、涂料等，都能夠發(fā)揮重要作用。(4) 在納米電子元方面的應(yīng)用 如果在衛(wèi)星上用納米集成器件“小鳥”衛(wèi)星，可部分替代現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)，這樣會使衛(wèi)星更小，更容易發(fā)射，成本也更便宜。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用(5) 在催化方面的應(yīng)用 在化學(xué)化工領(lǐng)域，使用納米微粒作催化劑可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。例如，納米TiO2既具有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定、無毒、便宜易得，是制備負載型光催化劑的最佳選擇 綠色納米材料在物質(zhì)世界中的應(yīng)用，還包括利用納米孔膜從根本上解決海水淡化技術(shù)；利用納米修復(fù)材料對損壞的材料進行診斷和修復(fù)；利用納米藥物無須針管注射，以免注射的

30、感染等很多方面。 綠色納米材料的應(yīng)用涉及到各個領(lǐng)域，在機械、電子、光學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。通過納米技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品的改進，增加其高科技含量以及發(fā)展納米結(jié)構(gòu)的新型產(chǎn)品，使材料科學(xué)在各個領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用。4.3.4 綠色納米材料的應(yīng)用4.4 綠色建筑裝飾材料4.4.1 綠色建筑裝飾材料的概述 4.4.2 水泥4.4.3 建筑衛(wèi)生陶瓷4.4.4 建筑玻璃4.4.5 墻體材料4.4.6 涂料4.4.7 環(huán)境凈化材料4.4.8 綠色包裝材料 4.4.1.1 綠色建筑裝飾材料的含義 綠色建筑裝飾材料是綠色產(chǎn)品在建筑裝飾領(lǐng)域的延伸，它并不是指某種材料，而是對建筑裝飾材在整個生命周

31、期過程中“健康、環(huán)保、安全”等屬性的一種要求。 綠色建筑裝飾材料的涵義包括以下幾個方面： 具有高使用效率和優(yōu)異的性能，能降低使用過程中該材料的消耗，如輕質(zhì)高強混凝土； 制備過程中能大量利用工業(yè)廢棄物作為原材料，如添加大量粉煤灰的粉煤灰水泥； 4.4.1 綠色建筑裝飾材料的概述生產(chǎn)過程中消耗的資源和能源相對最低、環(huán)境污染最小，如用現(xiàn)代先進工藝和技術(shù)生產(chǎn)的高質(zhì)量水泥；能大幅度地減少建筑能耗(包括生產(chǎn)和使用過程中的能耗)，如具有輕質(zhì)、高強、防水、保溫、隔熱、隔聲等功能的新型墻體材料；能改善居室生態(tài)環(huán)境和保健功能，如抗菌、除臭、調(diào)溫、調(diào)濕、屏蔽有害射線的多功能玻璃；廢棄后還可以作為資源或能源被利用。

32、4.4.1 綠色建筑裝飾材料的概述4.4.1.2 建筑裝飾材料與生態(tài)環(huán)境 建筑裝飾材料整個生命周期，包括原料采集、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品使用、廢棄物再循環(huán)等階段，都會對環(huán)境造成一定的影響。(1)原料采集階段對環(huán)境的影響 建筑裝飾材料，如水泥、玻璃、陶瓷、金屬等的原材料大多都是不可再生的天然礦物原料，其消耗量非常巨大，我國每年為生產(chǎn)建筑材料要消耗各種礦產(chǎn)資源70多億頓。另一方面，由于對礦石開采的管理不善和對礦石原料的加工技術(shù)落后，導(dǎo)致建筑材料行業(yè)對不可再生資源的綜合利用率很低，進一步加劇了資源短缺的問題。4.4.1 綠色建筑裝飾材料的概述4.4.1 綠色建筑裝飾材料的概述 此外，礦石的采掘過程產(chǎn)生了大量的粉塵、噪聲和固體廢棄物，造成大氣、水體和環(huán)境的污染；砂石、礦石的大量采掘所形成的土地轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移還帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如河床、植被、土壤破壞和水土流失。 (2)生產(chǎn)階段對環(huán)境的影響 建材行業(yè)尤其是傳統(tǒng)建材工業(yè)大都是高溫工業(yè)，在生產(chǎn)過程需消耗大量能源。除此以外，污染物排放是建材生產(chǎn)過程中的另一個嚴重的問題。建筑材料生產(chǎn)過程中燃燒煤、油、燃氣排放出大量的有害氣體(如CO2、SO2、H2S、NOx、CO等)，是造成地球溫室效應(yīng)的主要原因之一 。 除廢水、廢氣