纳米化工产品生产技术PDF电子书下载

1.1　纳米概述 1

第1章　纳米技术与纳米材料概述 1

1.2　纳米材料技术的发展史 3

1.3　纳米材料的分类 8

1.3.1　纳米粒子的分类 8

1.3.2　纳米复合材料的分类 11

1.4　纳米材料研究方法 12

1.5　纳米材料技术的原理 14

1.5.1　纳米材料（粒子）的结构 14

1.5.2　纳米材料特性 18

第2章　纳米化工粉体的材料测试技术 25

2.1　概述 25

2.1.2　纳米化工粉体材料粒度划分、测量方法与基本原理 26

2.1.1　纳米测试技术的起源和分类 26

2.2　纳米化工粉体材料性能的表征 30

2.2.1　纳微粉体的性能、粒径及粒径分布 30

2.2.2　粒径测定评估方法 34

2.2.3　纳米化工粒子粉料性能的表征 37

2.2.4　粒度分析在纳米材料中的应用 40

2.3　纳米材料蒸镀技术 41

2.3.1　热灯丝化学气相沉积仪 41

2.3.2　微波化学气相沉积仪 42

2.3.3　热蒸镀仪 42

2.3.4　分子束磊晶仪 42

2.3.5　脉冲式激光蒸镀仪 42

2.4　谱分析法 43

2.3.6　溅镀仪 43

2.5　热分析 44

2.6　晶态的表征 44

2.7　纳米测试技术的发展 44

第3章　纳米化工开发与中试产品设计 45

3.1　概论 45

3.1.1　纳米化工开发内容及意义 45

3.1.2　纳米化工开发的一般程序 46

3.1.3　纳米化工开发与实验技术 47

3.2　纳米化工实验产品工艺设计 48

3.2.1　工艺路线的选择 48

3.2.2　纳米化工实验设计 50

3.3.1　纳米TiO2中试产品设计 52

3.3　纳米化工中试工艺条件设计 52

3.3.2　物料衡算和能量衡算 53

3.4　主要设备的设计与选择 56

3.4.1 中和釜 56

3.4.2　水解釜 56

3.4.3　酸溶釜 56

3.5　纳米化工中试基地的建设 57

3.5.1　工艺流程的确定 57

3.5.2　厂房及设备 58

3.5.3　电气仪表及分析测试要求 59

3.5.4　公用工程的建设 60

3.5.5 中试基地的利用和管理 60

3.5.6　中试基地的产业链（计划）管理 60

第4章　纳米粒子的制备方法 65

4.1　纳米粒子制备方法评述 65

4.2.1　蒸发-冷凝法 66

4.2　制备纳米粒子的物理方法 66

4.2.2　离子溅射法 67

4.2.3　机械合金化方法 67

4.2.4　放电爆炸法 68

4.2.5　超临界流体技术 68

4.3　制备纳米粒子的化学方法 68

4.3.1　沉淀法 68

4.3.2　溶胶-凝胶法 69

4.3.3　溶液热反应法 70

4.3.4　溶液蒸发法 70

4.4　氧化还原法（常压） 72

4.4.1　水溶液法 72

4.4.2　有机溶液法 73

4.4.3　乳液法 74

4.4.4　辐射化学合成法 77

4.4.5　超声化学方法 79

4.4.6　化学气相反应法 79

4.5　等离子体加强气相化学反应法 80

4.6　纳米复合粒子的包覆制备方法 82

第5章　纳米化工结构组装与合成方法 85

5.1　纳米组装概述 85

5.1.1 原子组装 85

5.1.2　分子组装 86

5.2　纳米化工结构材料组装 86

5.2.1　纳米化工结构自组装和分子自组装体系 87

5.2.2　纳米化工结构材料类型 87

5.3.1　纳米化工结构材料合成 89

5.3　纳米化工结构材料合成方法 89

5.3.2　纳米化工结构分子自组装合成 91

5.3.3　厚膜模板法合成纳米阵列 99

5.3.4　介孔固体和介孔复合体的合成和应用 99

5.4　有机-无机纳米复合材料的制备 103

5.4.1　溶胶-凝胶法 103

5.4.2　插层复合法 104

5.4.3　共混法 104

5.4.4　无机-有机自组装 105

5.5　聚合物／聚合物纳米复合材料的制备 105

5.5.1 聚合物／聚合物分子复合材料的制备 105

5.5.2　聚合物／溶致性液晶聚合物原位复合材料的制备 106

5.5.3　纳米级聚合物微纤／聚合物复合材料的制备 107

6.1　概述 109

第6章　纳米化工粉体的表面处理技术 109

6.2　粉体表面处理的目的 110

6.3　粉体表面改性的分类方法 110

6.4　表面包覆处理改性 111

6.4.1　基本概念 111

6.4.2　溶胶-凝胶法反应进行表面包覆 111

6.4.3　异质絮凝法表面包覆 112

6.4.4　聚合物包裹法表面包覆 115

6.4.5　用表面活性剂覆盖改性 115

6.4.6　表面包覆改性方法的应用 117

6.5　机械-化学反应表面改性 118

6.5.1　机械-化学反应表面改性基本原理 119

6.5.2　机械-化学反应表面改性方法的应用 119

6.6　胶囊化改性 121

6.7.2　高能表面改性方法的应用 122

6.7.1　基本概念 122

6.7　等离子体处理 122

6.8　表面化学改性 124

6.8.1　基本概念 124

6.8.2　表面化学反应改性方法的应用 124

第7章　纳米无机膜的制备方法及应用 131

7.1　纳米无机膜概况 131

7.1.1　无机膜发展概况 131

7.1.2　无机膜及其特点 132

7.1.3　纳米无机膜的分类和结构 134

7.2　纳米无机膜分离技术 135

7.2.1　膜分离技术与分离膜 135

7.2.2　用小孔进行物质分离的膜技术 136

7.3　纳米无机膜的制备方法 137

7.3.1　烧结法 138

7.3.2　阳极氧化法 138

7.3.3　水热晶化法 138

7.3.4　化学提取法（刻蚀法） 138

7.3.5　化学气相沉积（CVD）法 139

7.3.6　喷雾热分解（SP）法 139

7.3.7　溶胶-凝胶法 139

7.4　纳米无机膜涂层技术 141

7.4.1　纳米无机膜涂层和功能基的组合 141

7.4.2　分子自组装的合成方法 143

7.4.3　薄膜和涂层的合成 144

7.5.1　涂层及纳米级的表面设计 146

7.5.2 陶瓷膜在酸性废水处理中用于钛白粉产品的回收 146

7.5　纳米无机膜技术应用实例 146

7.4.4　功能基的组合 146

7.5.3　无机陶瓷膜技术在超细粉体中的应用 149

7.5.4　无机陶瓷膜技术在纳米氧化钛的工艺应用 152

7.6　纳米无机膜的应用领域 153

7.6.1　液相分离与净化 153

7.6.2　气体分离与净化 154

7.6.3 膜反应器 154

2.7　膜技术在环境保护中的应用 155

7.7.1　应用概况 155

7.7.2　膜和膜组件 157

7.7.3　废水处理中的膜生物反应器（MBR） 160

第8章　纳米电池材料 163

8.1　太阳能电池 163

8.1.1　染料敏化纳米晶太阳能电池的工作原理 165

8.1.2　纳米TiO2薄膜太阳能电池的结构 168

8.1.3　纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究进展 170

8.1.4　纳米TiO2薄膜及晶电极制备方法 173

8.2　绿色二次电池 174

8.2.1　镍氢电池研究进展 174

8.2.2　锂离子电池研究进展 175

8.2.3　纳米氢氧化镍在电池中的应用 177

8.2.4　锂离子电池中纳米碳管的应用 177

8.3　燃料电池 180

8.3.1 国内外发展状况分析 180

8.3.2　小型反应器的燃料电池 182

8.3.3　借助纳米技术实现燃料电池超小型化 184

8.3.4　使用碳纳米管的大容量携带式小型燃料电池 186

8.3.5　高温陶瓷膜燃料电池 187

9.1.1　分子筛的组成 189

第9章　纳米多孔材料 189

9.1　天然纳米孔材料——纳米分子筛 189

9.1.2　分子筛的结构 190

9.1.3　分子筛的择形性 191

9.1.4　分子筛的改性与催化特点 192

9.2　分子筛水热合成的原理、制备方法及应用 193

9.2.1　分子筛的机制和机理 193

9.2.2　水热合成法制备工艺 194

9.2.3　分子筛研究与实例 195

9.2.4　分子筛市场与应用 198

9.3　纳米孔材料的制备技术——纳米氧化钛 199

9.3.1　多孔氧化钛简介 199

9.3.2　多孔氧化钛的制备 199

9.3.3 多孔氧化钛的结构表征 200

9.4.1　一维天然纳米材料提纯制备技术 201

9.4　纳米孔材料深加工技术——纳米坡缕石 201

9.4.2　胶体级产品制备技术 202

9.4.3　吸附级产品制备技术 203

9.4.4　坡缕石研究开发应用现状及新产品开发应用前景 203

9.5　纳米多孔材料——纳米硅材料 205

9.5.1　多孔硅基光电子和光子器件 205

9.5.2　多孔硅光发射二极管 206

9.5.3　多孔硅基光电子集成的器件原型 207

9.5.4　多孔硅研究的展望 207

第10章　纳米TiO2产品及新工艺 209

10.1　纳米TiO2产品物理性质 209

10.1.1　光学特性 209

10.1.2　光催化特性 210

10.2　纳米TiO2的晶体结构性质 211

10.1.3　光电转化特性 211

10.1.4　电学特性 211

10.2.1 金红石 212

10.2.2　板钛矿 213

10.2.3　锐钛矿 213

10.2.4　三种晶体物理性质对比 213

10.3　纳米TiO2产品制备技术与结构表征 214

10.3.1　气相法制备纳米TiO2粉体 214

10.3.2　液相法制备纳米TiO2粉体 216

10.3.3　纳米TiO2的结构表征 217

10.3.4 纳米TiO2的复合粉体的光催化活性 220

10.4.1 国内外纳米TiO2的研究现状 222

10.4.2 国内外纳米TiO2的市场需求 222

10.4　纳米TiO2产品的现状及进展 222

10.5　纳米TiO2产品的应用 223

10.5.1　在化纤中的应用 223

10.5.2　在化妆品中的应用 224

10.5.3　纳米TiO2抗菌材料 225

10.6　纳米TiO2粉体工艺制备方法 226

10.6.1　液相沉淀法制备纳米TiO2工艺 226

10.6.2　撞击流超声波生产技术纳米TiO2制备工艺 230

10.6.3　纳米TiO2改性新工艺 231

10.6.4　纳米金红石型TiO2粉体的制备 233

10.7　纳米TiO2副产物综合利用方案 236

10.7.1　水的循环和综合利用 236

10.7.2　其他综合利用 236

11.2　纳米SiO2的基本性质 239

11.2.1　纳米SiO2分子结构 239

第11章　纳米SiO2产品及新工艺 239

11.1　概述 239

11.2.2　纳米SiO2的性能 240

11.3 纳米SiO2产品制备方法 240

11.3.1　热解法合成纳米SiO2产品 240

11.3.2　湿法合成SiO2 240

11.3.3　SiO2的后处理 241

11.4　纳米SiO2产品的应用领域 241

11.4.1　橡胶、塑料、涂料中的应用 241

11.4.2　电子组装材料中的应用 242

11.4.3　化妆品中的应用 242

11.4.5　在光学领域的应用 243

11.4.6　精细陶瓷中添加纳米SiO2 243

11.4.4　用于生物细胞分离和医学工程 243

11.4.7　功能纤维添加剂 244

11.4.8　金属基复合涂层和整体金属基复合材料的添加剂 244

11.4.9　无机抗菌化工中的应用 244

11.4.10　仿生材料 244

11.4.11　树脂基复合材料的改性 244

11.5　纳米SiO2改性白乳胶的新工艺 245

11.5.1　产品简介 245

11.5.2　原料与设备 246

11.5.3　表面改性处理 246

11.5.4　制备过程中的纳米分散技术 246

11.5.5　纳米SiO2改性白乳胶的制备 247

11.5.6 中试结果与质量指标 248

11.5.7　性能测试分析方法 248

11.6.3　工艺流程 249

11.6.2　主要原料及仪器 249

11.6 电子工业用纳米SiO2粉体的新工艺 249

11.6.1　产品简介 249

11.6.4　反应原理 250

11.6.5　制备方法 250

11.6.6　产品的技术指标 250

11.6.7　制备过程中的注意事项 250

11.6.8　结论 251

11.7　纳米SiO2粒子改性聚丙烯（PP）的新工艺 251

11.7.1　产品简介 251

11.7.2　原材料与设备 252

11.7.3　纳米SiO2的表面处理的制备工艺 252

11.7.4　PP／纳米SiO2的DSC分析 253

12.1　概述 257

第12章　纳米CaCO3产品及新工艺 257

12.2　CaCO3的分类 258

12.2.1　按粉体粒径分类 258

12.2.2　按微观排列分类 258

12.2.3　按结晶形状分类 259

12.3　纳米CaCO3的性质 259

12.3.1　纳米CaCO3的物理性质 259

12.3.2 纳米CaCO3的化学性质 261

12.4　纳米CaCO3的结构及性能 262

12.4.1 纳米CaCO3的结构特征 262

12.4.2　纳米CaCO3的性能与特点 262

12.5　纳米CaCO3生产状况 262

12.5.1　国外纳米CaCO3生产状况 262

12.5.2 国内CaCO3工业生产状况 263

12.5.3 纳米CaCO3在国民经济中的地位和作用 265

12.5.4　纳米CaCO3发展三大趋势 267

12.5.5　纳米CaCO3生产原料 268

12.6　纳米CaCO3的制备方法 272

12.6.1 纳米CaCO3的生产方法 273

12.6.2　纳米CaCO3生产的典型工艺流程 279

12.6.3　碳化法的反应机理 281

12.6.4 影响纳米CaCO3粒度的几个因素 282

12.6.5　国外纳米CaCO3研究现状 283

12.6.6 纳米CaCO3制备工艺的改进 283

12.7 纳米CaCO3国内外应用现状 283

12.7.1 国内外应用现状概述 283

12.7.2　在造纸工业的应用 284

12.7.4　在塑料中的应用 285

12.7.3　在橡胶工业的应用 285

12.7.5　在印刷油墨中的应用 286

12.7.6　在涂料工业的应用 286

12.8 纳米CaCO3的市场前景 286

12.8.1　市场预测与应用状况 286

12.8.2　各应用领域的发展状况 288

第13章　纳米陶瓷和功能陶瓷产品及新工艺 289

13.1　概述 289

13.2　纳米陶瓷的分类和设计原则 290

13.2.1　纳米陶瓷的分类 290

13.2.2　纳米陶瓷的设计原则 291

13.2.3　纳米陶瓷的性能 291

13.3　纳米陶瓷的烧结 293

13.4.2　精细陶瓷的特点 294

13.4　精细陶瓷的分类和特点 294

13.4.1　精细陶瓷的分类 294

13.5　功能陶瓷的分类和特点 295

13.5.1　功能陶瓷的分类 295

13.5.2　功能陶瓷的特点 296

13.6　纳米陶瓷和精细功能陶瓷产品工业概况 296

13.6.1　纳米陶瓷的工业概况与产品概况 297

13.6.2　我国功能陶瓷工业的发展现状及工业产品概况 298

13.7　纳米精细和功能陶瓷的制备方法 303

13.7.1　精细陶瓷的制备方法 303

13.7.2　纳米陶瓷的制备方法 305

13.8　纳米陶瓷和精细功能陶瓷主要应用领域及前景 309

13.8.1　纳米陶瓷获得应用的性能 309

13.8.4　纳米抗菌陶瓷用抗菌剂发展现状及前景 310

13.8.3　纳米硅基陶瓷粉及其应用发展前景 310

13.8.2　纳米陶瓷获得应用的功能 310

13.8.5　应用方面有待解决的工艺技术问题 311

13.9　纳米陶瓷和功能陶瓷生产工艺 312

13.9.1 Al2O3生物陶瓷生产工艺 312

13.9.2　纳米氮化铝粉及生产工艺 313

13.9.3　纳米氮化硅及生产工艺 315

第14章　纳米氧化铁颜料的新工艺 321

14.1　概述 321

14.1.1　纳米氧化铁粉体研究 321

14.1.2　纳米软磁铁氧体材料的发展方向 322

14.1.3 国内生产软磁铁氧体的企业与材料的性能 322

14.1.4　超细α-Fe2O3工业氧化铁粉体的市场 323

14.2　纳米氧化铁粉体工艺研究 324

14.2.1　氧化铁粉体工艺路线 324

14.1.5 目前存在的问题 324

14.2.2　纳米α-Fe2O3粉体创新点 325

14.2.3　研究内容与方案 326

14.2.4　技术路线与研究方法 326

14.2.5　纳米氧化铁红粉体的表面改性研究 327

14.3　纳米氧化铁粉体制备 327

14.3.1　主要原料及仪器 327

14.3.2　工艺流程 327

14.3.3　反应原理 327

14.3.4　制备方法 328

14.3.5　产品的技术指标 328

14.3.6　中试研究结果 328

14.4.2　试剂 332

14.4.1　实验样品 332

14.4　纳米氧化铁粉体表面改性技术 332

14.4.3　实验设备 333

14.4.4　测试方法 333

14.4.5　改性效果评价 334

14.5　α-FeOOH的微晶合成 335

14.5.1　α-FeOOH的酸法合成 335

14.5.2　α-FeOOH的碱法合成 336

14.6　纺锤形α-Fe2O3微粒的合成 337

14.7　钴改性氧化铁磁粉的制备 338

14.7.1　掺Co的γ-Fe2O3磁粉 338

14.7.2　包Co氧化铁磁粉 339

14.8　均分散氧化铁纳米微粒 340

14.8.1　超细氧化铁黄的合成 341

14.8.2　湿法制备超细氧化铁红颜料的新工艺 343

14.9　纳米γ-Fe2O3磁粉的研制 344

第15章　纳米抗菌产品及新工艺 347

15.1　概论 347

15.1.1 国外抗菌材料及其应用技术的发展 347

15.1.2 国内抗菌材料及其应用技术的发展 348

15.2　纳米抗菌机理及其作用机制 349

15.2.1 纳米抗菌功能材料的抗菌机理 349

15.2.2　纳米抗菌材料的作用机制 350

15.3　纳米抗菌剂的种类与分类 351

15.3.1　纳米抗菌剂的种类 351

15.3.2　纳米抗菌剂的分类 351

15.4　纳米抗菌剂及系列纳米抗菌产品 352

15.4.1　纳米长效广谱抗菌剂 352

15.4.2　纳米长效抗菌陶瓷 352

15.4.4　纳米抗菌塑料 353

15.4.3　纳米抗菌防霉涂料 353

15.4.5　纳米抗菌织物 354

15.4.6　纳米抗菌玻璃 354

15.4.7　纳米光催化抗菌涂层 354

15.4.8　纳米长效灭菌防霉喷剂 354

15.5　纳米抗菌涂料 354

15.5.1　纳米TiO2的光催化作用机理 356

15.5.2　纳米TiO2的抗菌原理 357

15.5.3　纳米TiO2抗菌涂料 358

15.5.4　纳米抗菌涂料与吸附除味剂 360

15.5.5　纳米负离子健康涂料 360

15.5.6　纳米TiO2在抗菌涂料中的分散稳定性 361

15.5.7　纳米TiO2抗菌涂料的研究 363

15.5.8　纳米净化涂料 367

15.6.1　纳米抗菌材料的制备 371

15.6　纳米抗菌材料的制备方法 371

15.6.2　纳米TiO2的表面自清洁 372

15.6.3　纳米TiO2配制纳米抗菌涂料 374

15.7　纳米TiO2抗菌复合涂料 376

15.7.1　纳米TiO2抗菌复合涂料的研究 376

15.7.2　VOC和绿色功能涂料 378

15.8　纳米抗菌涂料用纳米抗菌剂及应用情况 379

15.8.1　天然抗菌剂 380

15.8.2　有机抗菌剂 382

15.8.3　无机抗菌剂 383

15.9　纳米抗菌纤维制备工艺及在纺织品中的应用 385

15.9.1　纳米抗菌纤维 385

15.9.2　工艺路线 385

15.9.5　抗菌效果 386

15.9.4　评价方法 386

15.9.3　生产方法 386

15.9.6　在纺织品中的应用 387

第16章　纳米塑料产品及新工艺 389

16.1　纳米塑料的性能 389

16.1.1　高强度和高耐热性 389

16.1.2　高阻透性 390

16.1.3　高阻燃窒息性 390

16.1.4　增强增韧及耐热性能 390

16.1.5　抗老化、耐磨性及透明性能 391

16.1.6 良好的导电性 391

16.1.7　纳米塑料的各向异性 392

16.1.8　纳米塑料的热力学原理及性能 392

16.1.9　纳米塑料的加工性能 392

16.2.2　纳米工程塑料 394

16.2　典型的纳米塑料 394

16.2.1　纳米通用塑料 394

16.2.3　纳米特种工程塑料 395

16.2.4　纳米功能塑料 395

16.2.5　纳米纤维增强塑料 397

16.3　纳米塑料的制备方法 397

16.3.1　插层复合法 397

16.3.2　溶胶-凝胶法 399

16.3.3　直接分散法 400

16.3.4　原位聚合法 401

16.3.5　其他合成方法 401

16.4　纳米塑料的研究进展 402

16.4.1　无机纳米塑料的研究进展 402

16.4.3　金属纳米塑料的研究进展 404

16.4.2　有机纳米塑料的研究进展 404

16.4.4　纳米塑料材料加工方法的研究方向 405

16.4.5　可工业化生产的纳米塑料 405

16.5　纳米塑料产品及纳米塑料材料性能实例 406

16.5.1　纳米热固性塑料产品 406

16.5.2　纳米改性通用塑料产品 408

16.5.3　纳米工程塑料产品 408

16.5.4　纳米特种工程塑料产品 409

16.5.5　纳米塑料材料性能实例 410

16.6　纳米抗菌塑料产品应用实例 411

16.6.1　纳米抗菌塑料产品应用概况 411

16.6.2　Conval-40B纳米抗菌剂产品介绍 412

16.7　纳米塑料开发中的问题 416

参考文献 419