纳米空气净化技术

第1章 绪论1

11 纳米材料的制备技术3

111 气相法制备纳米微粒3

112 液相法制备纳米微粒11

113 固相法制备纳米材料23

12 纳米材料结构与性能29

121 纳米结构自组织和分子自组织合成和性能30

122 纳米微粒的结构33

123 纳米材料的特性37

13 纳米材料的应用技术42

131 纳米应用技术概述42

132 纳米材料在空气净化中的应用45

133 空气净化的根本方法--基于纳米技术的清洁能源51

参考文献52

第2章 纳米材料净化空气中的固体粉尘55

21 空气中粉尘及传统净化粉尘技术55

211 大气污染55

212 粉尘状况56

213 传统粉尘控制机理与除尘设备58

214 颗粒污染物的控制技术58

215 气态污染物的控制技术63

22 纳米技术通过物理作用净化空气中粉尘68

221 纳米技术通过物理作用净化空气中粉尘现状68

222 静电纺丝及其在净化空气中的应用68

23 纳米材料通过化学作用净化空气粉尘91

231 传统的化学方法处理粉尘技术91

232 大气中粉尘污染物的传统化学处理101

233 氮氧化物的电化学处理108

234 纳米技术在净化空气中粉尘方面的应用112

参考文献124

第3章 纳米材料净化空气中的有害气体127

31 空气中的有害气体127

311 大气污染127

312 空气污染源128

313 空气中的主要污染物128

32 控制空气有害气体污染的方法130

321 冷凝法132

322 吸收法134

323 吸附法138

324 催化转化法139

325 直接燃烧净化法141

326 热力燃烧净化法142

327 催化燃烧净化法143

328 其他废气净化方法144

33 光催化反应原理与纳米光催化剂146

331 光催化作用原理148

332 光催化反应动力学151

333 光催化反应催化剂152

334 纳米光催化反应机理研究161

34 纳米技术在净化空气中有害气体中的应用162

341 纳米光催化剂分解挥发性有机物(VOCs)163

342 纳米技术用于消除氮氧化物(NOx)污染165

343 其他应用纳米催化剂消除空气中有机物的实例167

参考文献173

第4章 纳米材料在净化汽车尾气方面的应用176

41 汽车尾气中有害气体的产生176

411 NO的生成及机理177

412 NO2的生成及机理179

413 CO的生成及机理180

414 未燃HC的生成及机理180

415 颗粒物的生成及机理182

42 净化汽车尾气的一般方法184

43 纳米技术在减少汽车污染中的应用186

431 纳米技术在减轻汽车重量和改进发动机性能中的应用186

432 纳米技术在燃油添加剂中的应用193

433 纳米技术在汽车尾气的机外净化201

434 纳米材料在汽车发动机机油中的应用218

参考文献220

第5章 展望222

51 纳米材料与环境222

52 纳米空气净化技术的发展方向224

53 关注纳米材料可能的危害228

参考文献229 2100433B

本书介绍了纳米技术在空气净化中应用的最新成果及相关技术。目前，介绍纳米材料与技术的书籍和论文很多，但考虑到该书应满足相关专业本科生、研究生教学的需要，于是对本书结构做出如下安排。在第1章绪论中概述了纳米技术的相关知识。本书第2～4章，分别介绍了净化空气中的固体粉尘的纳米技术、净化空气中的有害气体的纳米技术和净化汽车尾气的纳米技术。在这些章节中，不仅涉及了相关纳米材料制备技术、使用技术及其工作原理，还涉及了一些如静电纺丝等现在比较热门的技术。第5章为展望部分，介绍了纳米技术与生态的关系、纳米空气净化技术将来可能发展的方向及纳米材料的使用可能带来的副作用。

空气净化技术介绍

空气净化是以创造洁净空气为主要目的的空气调节措施。根据生产工艺要求不同，空气净化可分为工业洁净和生物洁净两类。工业洁净系指除去空气中悬浮的尘埃，生物洁净系指不仅除去空气中的尘埃，而且除去细菌等以创造空气洁净的环境。

空气净化技术是一项综合性措施，应该从建筑、室内布局、空调系统等方面采取相应的措施。

空气净化技术净化方法

（一）空气净化的标准

洁净室的空气洁净度标准在国际上没有统一标准，各国有自己的等级标准。我国《药品生产质量管理规范》的规定如下：

洁净度级别尘粒数/米3 活微生物数

0.5μm 5μm浮游菌/米3 沉降菌/皿

100级≤3500 0 ≤5 ≤1

10000级≤350000 ≤2000 ≤100 ≤3

100000级≤3500000 ≤20000 ≤500 ≤10

300000级≤10500000 ≤60000 暂缺≤15

洁净室应保持正压，即高级洁净室的静压值高于低级洁净室的静压值；洁净室之间按洁净度的高低依次相连，并有相应的压差（压差≥10mmH2O）以防止低级洁净室的空气逆流到高级洁净室；除工艺对温、湿度有特殊要求外，洁净室的温度应为18~26℃，相对湿度为45~65%.

（二）测定方法常用的洁净室内含尘浓度测定方法有光散射法、滤膜显微镜法、光电比色法等。

光散射法利用散射法的强度正比于尘粒的表面积，脉冲信号的次数与尘粒数目对应的原理，由数码管显示粒径与粒子数目。

滤膜显微镜法利用微孔滤膜真空滤过含尘空气，将尘粒捕集在滤膜表面，再用丙酮蒸气熏蒸，使滤膜形成透明体，最后用显微镜计数，并可直接观察尘粒的形状、大小、色泽等物理性质。

光电比色法利用光密度与积尘量成正比的原理，用光电比色计测出滤过前后滤纸的透光度的不同，直接测出空气中的含尘量。

除采用空气净化器来净化空气之外，比较好的净化空气方法还有通风法。 2100433B

纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。

纳米科技是90年代初迅速发展起来的新兴科技，其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。纳米科技以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原子、分子世界。这表明，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高了前所未有的高度。有资料显示，2010年，纳米技术将成为仅次于芯片制造的第二大产业。

纳米科技nanotechnology）

纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。

从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。

第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。

第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。

纳米科技包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。

虽然距离应用阶段还有较长的距离要走，但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景，美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划，进行相关研究