第4章-3绿色纳米材料(绿色化学原理与绿色产品设计)资料课件

第四章绿色材料2016年4月8日GreenMaterial第四章绿色材料2016年4月8日GreenMateria第四章绿色材料4.1绿色高分子材料

4.2绿色生物材料4.3绿色纳米材料4.4绿色建筑装饰材料4.5绿色能源材料主要内容

第四章绿色材料4.1绿色高分子材料主要内容人高20亿纳米100万纳米

针头红血球分子及DNA1千纳米1

纳米0.1

纳米氢原子Earth1.2x107mInGreek,“nano”meansdwarf，reallyreallyreallysmall！！！纳米是一个长度计量单位，1纳米=10-9

米。什么是纳米(nanometer)？1nmH人高20亿纳米100万纳米针头红血球分子及DNA1Earth1.2x107m什么是纳米(nanometer)？（2）纳米是社会实践体系

a.掀起广泛深入的社会实践活动

b.各国政府纷纷纳入战略规划

c.纳米技术的产业化实践社会意义：（1）纳米是新的物质观，新的方法论；纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01~0.1μm之间。Earth1.2x107m什么是纳米(nanomet什么是纳米结构(nanostructure)？纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。Inthisdesign,tworigiddiamondoidringsarefusedataquasi-tetrahedraljunctionandsized,throughtheadditionorsubtractionofrepeatsubunitsineachring,toaccommodatetwocarbonnanotubesofdifferentdiameters.ThecrimpingofthenanotubesisaresultofvanderWaalspackingoftherings,afeaturethatcanbeenhancedorremovedbyadjustingtheringsize.(grey=carbon,white=hydrogen,blue=nitrogen,red=oxygen)Inthisdesign,twodiamondoidringsreplacesmallsegmentsofacarbonnanotube,providingalockforathird,largerring.Thelargerringincludesastitch-workofoxygenstocreateanelectron-richinteriorwhoseeffectivecircularvanderWaalspackingjusttouchesthatofthenanotubeframework.Low-frictionbearingassemblywithtwocarbonallotropesCrimpjunctionsforperpendicularcarbonnanotubescaffolding

什么是纳米结构(nanostructure)？纳什么是纳米材料(nanomaterial)?纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料什么是纳米材料(nanomaterial)?什么是纳米科学(nanoscience)？在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。什么是纳米科学(nanoscience)？在纳米尺度上研究材什么是纳米技术(nanotechnology)？在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的技术。纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器件技术的发展具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小到大，从下到上。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上解决了环保问题。

什么是纳米技术(nanotechnology)？在纳米尺寸上什么是纳米技术(nanotechnology)？

纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳米技术，是指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基础。牛津大学材料系目前研究的纳米技术项目有40多个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和量子点线等。-------英国牛津大学材料系纳米材料专家保尔·华伦博士接受科技日报记者采访时说什么是纳米技术(nanotechnology)？什么是纳米科技(Nano-ST)？创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料设计、制备各种纳米器件和装置探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关系和机理制造和研究纳米尺度（10-9

～10-7m）的器件和材料的科学技术。什么是纳米科技(Nano-ST)？创造和制备各种新型具有优异纳米材料含义：当材料的尺寸小到纳米级以后（1~100nm），材料的某些性能就会发生突变，出现传统材料所不具备的特殊性能，即具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能椹的材料，即为纳米材料。4.3.1纳米材料的含义和发展纳米材料含义：当材料的尺寸小到纳米级以后（1~100nm）

纳米材料的学术定义是：在三维尺寸中至少有一维处于纳米量级(10-9～10-7m)的材料，用通俗的话讲：纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。小尺寸可引起的表面效应和量子效应。因此其物理性能发生极大变化。

一是它对光的反射能力变得非常低，低到<1%；

二是机械、力学性能成倍增加；

三是其熔点会大大降低；

四是有特殊的磁性。4.3.1纳米材料的含义和发展纳米材料的学术定义是：在三维尺寸中至少有一维处◆熔点降低Au 1064℃Ag 900℃2nmAu 327℃纳米Ag 100℃Cu 327℃20nmCu 39℃◆表面积增大，表面能增大粒径 表面积(m2/g) 表面能(J/mol)100nm 6.6 59010nm 66 59001nm 660 590004.3.1纳米材料的含义和发展◆熔点降低4.3.1纳米材料的含义和发展1984年，德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。G1eiter在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到了纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。1900年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科学技术会议(Nano—ST)，正式宣市纳米材料科学成为材料科学的一个新分支。纳米材料的发展：4.3.1纳米材料的含义和发展1984年，德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国从此，纳米材料成为继互联网、基因等被人们关注的热点名词之后的义一亮点，很快引起了世界各同材料界和物理界的极大关注和广泛重视，形成了世界性的“纳米热”。4.3.1纳米材料的含义和发展中国科学院金属研究所——卢柯杨培栋、李亚栋、夏幼男、王中林、彭笑刚等苏州大学功能纳米与软物质研究院南京理工大学格莱特科技研究所从此，纳米材料成为继互联网、基因等被人们关注的热点名纳米材料分类：4.3.1纳米材料的含义和发展纳米材料分类：4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.2纳米材料的合成

传统纳米材料微粒的合成方法种类较多，大体可分为物理法、化学法和物理化学法合成方法，或气相法、液相法和固相法等合成方式。

绿色纳米材料的合成（或制备）从反应原料的绿色化、溶剂的绿色化、反应催化剂的绿色化角度，考虑反应的适用性，可以利用以下几种方法合成（或制备）。4.3.2纳米材料的合成传统纳米材料微粒的合成方法4.3.2纳米材料的合成4.3.2.1气相合成法纳米微粒气相合成法

气体冷凝法活性氢－熔融金属反应法电加热蒸发法化学气相凝聚法

4.3.2纳米材料的合成4.3.2.1气相合成法纳米微粒4.3.2纳米材料的合成

在低压氩、氮等惰性气体中加热金属，使其蒸发后形成形成超细微粒。气体冷凝法的加热方式有：电阻加热法、等离子喷射法、高频感应法、电子束法和激光法。不同加热方式制备出的纳米微粒的量、品种、粒径大小及分布等存在一定程度上的差异。气体冷凝法的原理是：在超高真空条件下将制得的纳米微粒紧压致密得到纳米微晶。气体冷凝法可通过调节惰性气体的温度、压力，调节物质的蒸发温度或速率来控制纳米微粒粒径的大小。（1）气体冷凝法4.3.2纳米材料的合成在低压氩、氮等惰性气体中

通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成为相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。一般的反应形式为：A（气）＋B（气）→C（固）＋D（气）↑激光诱导气相反应3SiH4(g)+4NH3(g)Si3H4(s)+12H2(g)3SiCl4(g)+4NH3(g)Si3N4(s)+12HCl(g)2SiH4(g)+C2H4(g)2SiC(s)+6H2(g)BCl3(g)+3/2NH3(g)B(s)+3HCl(g)4.3.2纳米材料的合成通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合4.3.2纳米材料的合成

活性氢－金属反应法的原理是使含有氢气的等离子体与金属间产生电弧，金属熔融，电离出的氮气、氩气等气体和氢气溶入熔融金属，然后在释放出的气体中形成金属的超微粒子，用离心收集器、过滤式收集器使微粒与气体分离，从而获得纳米微粒。(2)活性氢－金属反应法4.3.2纳米材料的合成活性氢－金属反应法的原理是使4.3.2纳米材料的合成

电加热蒸发法的原理是将碳棒与金属相接触，通电加热使金属熔化，金属与高温碳素反应并蒸发形成碳化物纳米超微粒子。此方法主要用于制备一些如Cr、Ti、Zr、Mo、W和Ta等金属的碳化物纳米粒子。(3)电加热蒸发法4.3.2纳米材料的合成电加热蒸发法的原理是4.3.2纳米材料的合成

化学气相凝聚法的基本原理是利用高纯惰性气体为载气，携带金属有机前驱物如六甲基二硅烷等，进入钼丝炉（炉温为1100～1400℃），惰性气体气氛的压力处与低压（100～1000Pa）状态，原料热解形成团簇，进而凝聚成纳米粒子，最后附着在内部充满液氮的转动衬底上，用刮刀刮入纳米粉收集器中。(4)化学气相凝聚法4.3.2纳米材料的合成化学气相凝聚法的基本4.3.2纳米材料的合成4.3.2.2液相合成法液相合成法

沉淀法水热合成法溶胶－凝胶法微乳液法4.3.2纳米材料的合成4.3.2.2液相合成法液相合成4.3.2纳米材料的合成把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类并从溶液中析出，将沉淀经过热处理而得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。此法分为共沉淀法、均相沉淀法和金属醇盐水解法等几种类型。(1)沉淀法4.3.2纳米材料的合成把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，或在4.3.2纳米材料的合成常用的盐溶液原料有：氯化物、硫酸盐、硝酸盐、氨盐等无机盐以及金属醇盐。

通过配置无机盐的水合物，控制其水解条件，合成单分散性的球、立方体等形状的纳米粒子。例如对钛盐溶液的水解可以使其沉淀，合成球状的单分散形态的二氧化钛纳米粒子。通过水解三价铁盐溶液，可以得α－Fe2O3纳米粒子。无机盐水解法4.3.2纳米材料的合成常用的盐溶液原料有：氯化物、硫酸盐4.3.2纳米材料的合成

水热反应是高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。

此法可分为水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解和水热结晶等几种类型。(2)水热合成法4.3.2纳米材料的合成水热反应是高温高压下在水溶液水热氧化：mM+nH2O→MmOn+H2水热沉淀：KF+MnCl2→KMnF2水热合成：FeTiO3+KOH→K2O.nTiO2水热还原：MexOy+yH2→xMe+yH2O水热分解：ZrSiO4+NaOH→ZrO2+Na2SiO3水热结晶：Al(OH)3→Al2O3.H2O4.3.2纳米材料的合成水热氧化：mM+nH2O→MmOn+H24.34.3.2纳米材料的合成5mL0.02MAgNO3

和5mL0.02MNaCl，加入到30mL蒸馏水中，搅拌生成AgCl胶体，然后0.04g,0.2mmol的葡萄糖溶在上述胶体溶液中，移入内衬Teflon的50mL合成弹中，在加热炉中180°C下保持18小时，空气中冷却至室温，蒸馏水和酒精冲洗银灰色沉淀，真空60°C干燥2小时。水热法合成Ag纳米粒子SEMimageofsamplesobtainedat180°CafterareactiontimeofA)6h,B)9h,C)12hChem.Eur.J.

2005,11,160-163.4.3.2纳米材料的合成5mL0.02MAgNO3和4.3.2纳米材料的合成

溶胶－凝胶法是一种制备玻璃、陶瓷等无机材料工艺，用此法制备纳米微粒的原理是使金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经干燥、焙烧等热处理而生成纳米粒子。

其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。(3)溶胶－凝胶法4.3.2纳米材料的合成溶胶－凝胶法是一种制备玻4.3.2纳米材料的合成

两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。(4)微乳液法4.3.2纳米材料的合成两种互不相溶的溶剂在表面活4.3.2纳米材料的合成4.3.2.3固相合成法

纳米材料固相合成法是从固相到固相的变化来实现制备纳米粉体。固相中，分子、原子的扩散很迟缓，集体状态多样化，利用此法制得的固相粉体和最初固相可是同一物质，也可是不同物质。

纳米微粒固相合成法的机理过程是将大块物质极细、微粒尺寸不断降低的过程以及将最小单位（分子或原子）组合构筑的过程。4.3.2纳米材料的合成4.3.2.3固相合成法4.3.2纳米材料的合成

其中，尺寸降低过程是指物质无变化，采用机械粉碎（球磨法、喷射法等进行粉碎）、化学处理（溶出法）等；组合构筑过程是指物质发生变化，采用热分解法（大多为盐的分解）、固相反应法（大多为化合物）、火花放电法（如用金属铝生成氢氧化铝）等。此法特点是一步经固相物质即可制备纳米粉体。4.3.2纳米材料的合成其中，尺寸降低过4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.1基本物理效应

由于纳米材料集中体现了小尺度、复杂结构、高集成度和强相互作用以及高比表面积等现代科学技术发展的特点，于是呈现出许多特有的性质，在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有广闹的应用前景，同时也将推动基础研究的发展。其具有的基本物理效应如下。4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.1基本物理效4.3.3绿色纳米材料的主要性能(1)表面效应

纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。纳米微粒尺寸小，表面能高，仅次于表面的原子占相当大的比例，随着粒径的减小，表面原子数迅速增加，原子本位不足和高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。例如：金属纳米粒子在空气中会燃烧；无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。4.3.3绿色纳米材料的主要性能(1)表面效应例如：金属4.3.3绿色纳米材料的主要性能(2)量子尺寸效应

当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级；并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，被称为纳米材料的量子尺寸效应。由于纳米粒子细化，晶界数量大幅度的增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高。其结构颗粒对光，机械应力和电的反应完全不同于微米或毫米级结构颗粒，4.3.3绿色纳米材料的主要性能(2)量子尺寸效应4.3.3绿色纳米材料的主要性能使得纳米材料在宏观上显示出许多奇妙的特性。例如：纳米相铜强度比普通铜高5倍；又例如：光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移，磁有序态向无序态转变等。4.3.3绿色纳米材料的主要性能使得纳米材料在宏观上显示出4.3.3绿色纳米材料的主要性能(3)纳米材料的体积效应

由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小。许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应。其中有名的久保理论就是体积效应的典型例子。久保理论是针对金属纳米粒子费米面附近电子能级状态分布而提出的。随着纳米粒子的直径减小，能级间隔增大，电子移动困难，电阻率增大，从而使能隙变宽，金属导体将变为绝缘体。(4)宏观量子隧道效应

指纳米颗粒具有贯穿势垒的能力4.3.3绿色纳米材料的主要性能(3)纳米材料的体积效应4.3.3绿色纳米材料的主要性能

4.3.3.2扩散及烧结性能由于在纳米结构材料中有大量的界面，这些界面为原子提供了短程扩散途径，因此，纳米材料具有较高的扩散率。这种性能使一些通常在较高温度才能形成的稳定相或介稳相，在较低温度下就可以存在。另外，也可使纳米结构材料的烧结温度大大降低。4.3.3.3力学性能

与传统材料相比，纳米材料的力学性能有显著的变化，一些材料的强度和硬度成倍地提高。例如：纳米碳管的强度是钢的上百倍，而其质量仅是钢的1/6，它不仅具有良好的导电性能，而且还是日前最好的导热材料。4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.2扩散及烧4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.4光学性能纳米微粒由于其尺寸小到几个纳米或十几个纳米，而表现出奇异的小尺寸效应和界面效应，因此，其光学性能也与常规的块体及粗颗粒材料不同。例如，纳米金属粉末对电磁波有特殊的吸收作用，可作为军用高性能毫米波隐形材料、红外线隐形材料。

4.3.3.5电学性能介电和压电特性是材料的基本物性之一，纳米级半导体的介电行为（介电常数，介电损耗）及压电特性同常规的半导体材料有很大的不同。如纳米半导体材料的介电常数随测量频率减少呈明显上升趋势。4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.4光学性能4.3.4绿色纳米材料的应用

4.3.4.1绿色纳米材料在环境产业中的应用

纳米技术对空气中20nm以及水中的200nm污染物的降解是不可替代的技术。现在已制备成功了一种对CH2O、氮氧化物、CO能够降解的设备，可使空气中的有害气体大大降低，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.1绿色纳米材料4.3.3绿色纳米材料的主要性能

近年来，不少公司致力于光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。4.3.3绿色纳米材料的主要性能近年来，不少4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在能源环保中的应用

在合理利用传统能源方面，主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面，国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在生物医药中的应用

目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在其它方面的应用(1)在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出人意料的速度向前发展，人们对药物的疗效越来越高。用亲脂型二元纳米协同界面包覆的中药成分将使心脑血管疾病的有效治疗不再是幻想，它将使中药科学走向世界。其他如用数字纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织：使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在4.3.4绿色纳米材料的应用

另外，对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进入了大量研究，并取得了很大的成功。4.3.4绿色纳米材料的应用另外，对纳米微4.3.4绿色纳米材料的应用(2)在涂料方面的运用

如果将透明，疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或瓷砖、玻璃上，大楼就不会被空气中的油污弄脏，瓷砖和玻璃也不会沾上水蒸气而保持永远透明，这种表面涂层技术是当今世界关注的热点。上述方法是在传统的涂层技术中，添加纳米材料获得了纳米复合体系涂层，实现了功能的飞跃。其他诸如将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果；在变色镜中添加4.3.4绿色纳米材料的应用(2)在涂料方面的运用4.3.4绿色纳米材料的应用纳米材料，变色速度加快，可做为士兵防护激光镜；在纤维和衣物上使用纳米TiO2，仅用清水清洗，就可以就衣物洗净，可以避免洗涤剂对衣物的损伤。4.3.4绿色纳米材料的应用纳米材料，变色速度加快，可做为4.3.4绿色纳米材料的应用(3)在精细化工方面的应用

在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力，同时，也提高了橡胶的耐磨性和介电特性。另外，在其它精细化工领域如塑料、涂料等，都能够发挥重要作用。(4)在纳米电子元方面的应用

如果在卫星上用纳米集成器件“小鸟”卫星，可部分替代现有的卫星系统，这样会使卫星更小，更容易发射，成本也更便宜。4.3.4绿色纳米材料的应用(3)在精细化工方面的应用4.3.4绿色纳米材料的应用(5)在催化方面的应用

在化学化工领域，使用纳米微粒作催化剂可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。例如，纳米TiO2既具有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定、无毒、便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择绿色纳米材料在物质世界中的应用，还包括利用纳米孔膜从根本上解决海水淡化技术；利用纳米修复材料对损坏的4.3.4绿色纳米材料的应用(5)在催化方面的应用材料进行诊断和修复；利用纳米药物无须针管注射，以免注射的感染等很多方面。绿色纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。通过纳米技术对传统产品的改进，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，使材料科学在各个领域发挥举足轻重的作用。4.3.4绿色纳米材料的应用材料进行诊断和修复；利用纳米药物无须针管注射，以免注射的感染4.4绿色建筑装饰材料4.4.1绿色建筑装饰材料的概述

4.4.2水泥4.4.3建筑卫生陶瓷4.4.4建筑玻璃4.4.5墙体材料4.4.6涂料4.4.7环境净化材料4.4.8绿色包装材料

4.4绿色建筑装饰材料4.4.1绿色建筑装饰材料的概4.4.1.1绿色建筑装饰材料的含义

绿色建筑装饰材料是绿色产品在建筑装饰领域的延伸，它并不是指某种材料，而是对建筑装饰材在整个生命周期过程中“健康、环保、安全”等属性的一种要求。

绿色建筑装饰材料的涵义包括以下几个方面：

①具有高使用效率和优异的性能，能降低使用过程中该材料的消耗，如轻质高强混凝土；②制备过程中能大量利用工业废弃物作为原材料，如添加大量粉煤灰的粉煤灰水泥；4.4.1绿色建筑装饰材料的概述4.4.1.1绿色建筑装饰材料的含义4.4.1绿色建筑③生产过程中消耗的资源和能源相对最低、环境污染最小，如用现代先进工艺和技术生产的高质量水泥；④能大幅度地减少建筑能耗(包括生产和使用过程中的能耗)，如具有轻质、高强、防水、保温、隔热、隔声等功能的新型墙体材料；⑤能改善居室生态环境和保健功能，如抗菌、除臭、调温、调湿、屏蔽有害射线的多功能玻璃；⑥废弃后还可以作为资源或能源被利用。

4.4.1绿色建筑装饰材料的概述③生产过程中消耗的资源和能源相对最低、环境污染最小，如用现代4.4.1.2建筑装饰材料与生态环境

建筑装饰材料整个生命周期，包括原料采集、产品制造、产品使用、废弃物再循环等阶段，都会对环境造成一定的影响。(1)原料采集阶段对环境的影响

建筑装饰材料，如水泥、玻璃、陶瓷、金属等的原材料大多都是不可再生的天然矿物原料，其消耗量非常巨大，我国每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源70多亿顿。另一方面，由于对矿石开采的管理不善和对矿石原料的加工技术落后，导致建筑材料行业对不可再生资源的综合利用率很低，进一步加剧了资源短缺的问题。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述4.4.1.2建筑装饰材料与生态环境4.4.1绿色建筑装4.4.1绿色建筑装饰材料的概述

此外，矿石的采掘过程产生了大量的粉尘、噪声和固体废弃物，造成大气、水体和环境的污染；砂石、矿石的大量采掘所形成的土地转化和转移还带来了一系列生态环境问题，如河床、植被、土壤破坏和水土流失。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述此外，矿石(2)生产阶段对环境的影响

建材行业尤其是传统建材工业大都是高温工业，在生产过程需消耗大量能源。除此以外，污染物排放是建材生产过程中的另一个严重的问题。建筑材料生产过程中燃烧煤、油、燃气排放出大量的有害气体(如CO2、SO2、H2S、NOx、CO等)，是造成地球温室效应的主要原因之一。除废水、废气外，建材工业另一个污染源是工业固体废弃物。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(2)生产阶段对环境的影响4.4.1绿色建筑装饰材4.4.1绿色建筑装饰材料的概述4.4.1绿色建筑装饰材料的概述

(3)使用阶段对环境的影响

建筑材料使用阶段对环境的影响首先表现在其将耗费很多能量。建筑物的使用和维护首先需要消耗大量能源。大部分建筑物能源消耗是用作室内温度调节，采暖、空调、照明及设备运转需消耗大量的能源。建筑材料使用阶段对环境的影响也表现在其带来的污染对人体健康的影响，包括建筑物的室内环境污染、建筑施工过程中噪声污染和噪光。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(3)使用阶段对环境的影响4.4.1绿色建筑装饰材料的概(4)建筑材料解体、废弃过程对环境的影响

大部分建筑施工和建筑物解体、拆除后成为难以处理的建筑垃圾，如废弃混凝土、废建筑玻璃纤维、陶瓷废渣、金属、石棉、石膏、装饰装修中的塑料、化纤边料等。而且，废弃混凝土的量每年都在增加。废弃混凝土占有一定的土地和空间，不燃烧、不腐烂、难拆卸、难分类、回收附加值低。数量巨大的建筑垃圾所造成的环境压力，已引起国内外的广泛关注。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(4)建筑材料解体、废弃过程对环境的影响4.4.1绿色建4.4.1.3建筑装饰材料绿色化方向

随着人类能源及环境意识的变化，材料的发展大致经历了以下四个主要阶段：①毫无节制地向自然界索取和废弃；②污染末端治理；③生产和使用过程的环境协调化改造；④材料生态化设计。目前国内外的建筑装饰材料的发展主要是在第三阶段，即环境协调化为主的发展阶段，主要是朝着节约能源、节约资源、改善生态环境几个方向发展。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述4.4.1.3建筑装饰材料绿色化方向4.4.1绿色建筑装(1)节约能源建材是一类高能耗行业，其能源消耗主要是在生产和使用阶段，因此，人们正从这两方面寻找降低能耗的途径。生产阶段的能耗可以通过改革现有的材料组成、生产设备及生产工艺过程等来降低；使用阶段的能耗可以通过使用开发新能源的材料和节能保温材料来降低。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(1)节约能源4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(2)节约资源建材行业节约资源主要通过以下几种途径：①建筑废弃物的再生利用

废弃混凝土破碎作为再生集料制造混凝土

②危险性废料的再生利用

采用水泥回转窑处理可燃性废弃物

③工业废渣的综合利用

利用粉煤灰制造粉煤灰水泥、加气混凝土、蒸养混凝土砖、烧结粉煤灰砖、粉煤灰砌块

④利用其他废料制造建筑材料

利用废塑料、生活垃圾、下水道污泥、河道淤泥、废玻璃、废旧轮胎等4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(2)节约资源4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(3)改善生态环境

随着人们对健康生活环境的追求，对建筑装饰材料也提出了更高的要求，从对环境没有污染发展到可以改善环境。改善居室生态环境的绿色材料主要包括抗菌材料、负离子涂料、调温材料、调湿材料、调光材料和电磁屏蔽材料。4.4.1绿色建筑装饰材料的概述(3)改善生态环境4.4.1绿色建筑装饰材料的概述第四章绿色材料2016年4月8日GreenMaterial第四章绿色材料2016年4月8日GreenMateria第四章绿色材料4.1绿色高分子材料

4.2绿色生物材料4.3绿色纳米材料4.4绿色建筑装饰材料4.5绿色能源材料主要内容

第四章绿色材料4.1绿色高分子材料主要内容人高20亿纳米100万纳米

针头红血球分子及DNA1千纳米1

纳米0.1

纳米氢原子Earth1.2x107mInGreek,“nano”meansdwarf，reallyreallyreallysmall！！！纳米是一个长度计量单位，1纳米=10-9

米。什么是纳米(nanometer)？1nmH人高20亿纳米100万纳米针头红血球分子及DNA1Earth1.2x107m什么是纳米(nanometer)？（2）纳米是社会实践体系

a.掀起广泛深入的社会实践活动

b.各国政府纷纷纳入战略规划

c.纳米技术的产业化实践社会意义：（1）纳米是新的物质观，新的方法论；纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01~0.1μm之间。Earth1.2x107m什么是纳米(nanomet什么是纳米结构(nanostructure)？纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。Inthisdesign,tworigiddiamondoidringsarefusedataquasi-tetrahedraljunctionandsized,throughtheadditionorsubtractionofrepeatsubunitsineachring,toaccommodatetwocarbonnanotubesofdifferentdiameters.ThecrimpingofthenanotubesisaresultofvanderWaalspackingoftherings,afeaturethatcanbeenhancedorremovedbyadjustingtheringsize.(grey=carbon,white=hydrogen,blue=nitrogen,red=oxygen)Inthisdesign,twodiamondoidringsreplacesmallsegmentsofacarbonnanotube,providingalockforathird,largerring.Thelargerringincludesastitch-workofoxygenstocreateanelectron-richinteriorwhoseeffectivecircularvanderWaalspackingjusttouchesthatofthenanotubeframework.Low-frictionbearingassemblywithtwocarbonallotropesCrimpjunctionsforperpendicularcarbonnanotubescaffolding

什么是纳米结构(nanostructure)？纳什么是纳米材料(nanomaterial)?纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料什么是纳米材料(nanomaterial)?什么是纳米科学(nanoscience)？在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。什么是纳米科学(nanoscience)？在纳米尺度上研究材什么是纳米技术(nanotechnology)？在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的技术。纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器件技术的发展具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小到大，从下到上。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上解决了环保问题。

什么是纳米技术(nanotechnology)？在纳米尺寸上什么是纳米技术(nanotechnology)？

纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳米技术，是指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基础。牛津大学材料系目前研究的纳米技术项目有40多个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和量子点线等。-------英国牛津大学材料系纳米材料专家保尔·华伦博士接受科技日报记者采访时说什么是纳米技术(nanotechnology)？什么是纳米科技(Nano-ST)？创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料设计、制备各种纳米器件和装置探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关系和机理制造和研究纳米尺度（10-9

～10-7m）的器件和材料的科学技术。什么是纳米科技(Nano-ST)？创造和制备各种新型具有优异纳米材料含义：当材料的尺寸小到纳米级以后（1~100nm），材料的某些性能就会发生突变，出现传统材料所不具备的特殊性能，即具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能椹的材料，即为纳米材料。4.3.1纳米材料的含义和发展纳米材料含义：当材料的尺寸小到纳米级以后（1~100nm）

纳米材料的学术定义是：在三维尺寸中至少有一维处于纳米量级(10-9～10-7m)的材料，用通俗的话讲：纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。小尺寸可引起的表面效应和量子效应。因此其物理性能发生极大变化。

一是它对光的反射能力变得非常低，低到<1%；

二是机械、力学性能成倍增加；

三是其熔点会大大降低；

四是有特殊的磁性。4.3.1纳米材料的含义和发展纳米材料的学术定义是：在三维尺寸中至少有一维处◆熔点降低Au 1064℃Ag 900℃2nmAu 327℃纳米Ag 100℃Cu 327℃20nmCu 39℃◆表面积增大，表面能增大粒径 表面积(m2/g) 表面能(J/mol)100nm 6.6 59010nm 66 59001nm 660 590004.3.1纳米材料的含义和发展◆熔点降低4.3.1纳米材料的含义和发展1984年，德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。G1eiter在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到了纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。1900年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科学技术会议(Nano—ST)，正式宣市纳米材料科学成为材料科学的一个新分支。纳米材料的发展：4.3.1纳米材料的含义和发展1984年，德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国从此，纳米材料成为继互联网、基因等被人们关注的热点名词之后的义一亮点，很快引起了世界各同材料界和物理界的极大关注和广泛重视，形成了世界性的“纳米热”。4.3.1纳米材料的含义和发展中国科学院金属研究所——卢柯杨培栋、李亚栋、夏幼男、王中林、彭笑刚等苏州大学功能纳米与软物质研究院南京理工大学格莱特科技研究所从此，纳米材料成为继互联网、基因等被人们关注的热点名纳米材料分类：4.3.1纳米材料的含义和发展纳米材料分类：4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.1纳米材料的含义和发展4.3.2纳米材料的合成

传统纳米材料微粒的合成方法种类较多，大体可分为物理法、化学法和物理化学法合成方法，或气相法、液相法和固相法等合成方式。

绿色纳米材料的合成（或制备）从反应原料的绿色化、溶剂的绿色化、反应催化剂的绿色化角度，考虑反应的适用性，可以利用以下几种方法合成（或制备）。4.3.2纳米材料的合成传统纳米材料微粒的合成方法4.3.2纳米材料的合成4.3.2.1气相合成法纳米微粒气相合成法

气体冷凝法活性氢－熔融金属反应法电加热蒸发法化学气相凝聚法

4.3.2纳米材料的合成4.3.2.1气相合成法纳米微粒4.3.2纳米材料的合成

在低压氩、氮等惰性气体中加热金属，使其蒸发后形成形成超细微粒。气体冷凝法的加热方式有：电阻加热法、等离子喷射法、高频感应法、电子束法和激光法。不同加热方式制备出的纳米微粒的量、品种、粒径大小及分布等存在一定程度上的差异。气体冷凝法的原理是：在超高真空条件下将制得的纳米微粒紧压致密得到纳米微晶。气体冷凝法可通过调节惰性气体的温度、压力，调节物质的蒸发温度或速率来控制纳米微粒粒径的大小。（1）气体冷凝法4.3.2纳米材料的合成在低压氩、氮等惰性气体中

通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成为相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。一般的反应形式为：A（气）＋B（气）→C（固）＋D（气）↑激光诱导气相反应3SiH4(g)+4NH3(g)Si3H4(s)+12H2(g)3SiCl4(g)+4NH3(g)Si3N4(s)+12HCl(g)2SiH4(g)+C2H4(g)2SiC(s)+6H2(g)BCl3(g)+3/2NH3(g)B(s)+3HCl(g)4.3.2纳米材料的合成通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合4.3.2纳米材料的合成

活性氢－金属反应法的原理是使含有氢气的等离子体与金属间产生电弧，金属熔融，电离出的氮气、氩气等气体和氢气溶入熔融金属，然后在释放出的气体中形成金属的超微粒子，用离心收集器、过滤式收集器使微粒与气体分离，从而获得纳米微粒。(2)活性氢－金属反应法4.3.2纳米材料的合成活性氢－金属反应法的原理是使4.3.2纳米材料的合成

电加热蒸发法的原理是将碳棒与金属相接触，通电加热使金属熔化，金属与高温碳素反应并蒸发形成碳化物纳米超微粒子。此方法主要用于制备一些如Cr、Ti、Zr、Mo、W和Ta等金属的碳化物纳米粒子。(3)电加热蒸发法4.3.2纳米材料的合成电加热蒸发法的原理是4.3.2纳米材料的合成

化学气相凝聚法的基本原理是利用高纯惰性气体为载气，携带金属有机前驱物如六甲基二硅烷等，进入钼丝炉（炉温为1100～1400℃），惰性气体气氛的压力处与低压（100～1000Pa）状态，原料热解形成团簇，进而凝聚成纳米粒子，最后附着在内部充满液氮的转动衬底上，用刮刀刮入纳米粉收集器中。(4)化学气相凝聚法4.3.2纳米材料的合成化学气相凝聚法的基本4.3.2纳米材料的合成4.3.2.2液相合成法液相合成法

沉淀法水热合成法溶胶－凝胶法微乳液法4.3.2纳米材料的合成4.3.2.2液相合成法液相合成4.3.2纳米材料的合成把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类并从溶液中析出，将沉淀经过热处理而得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。此法分为共沉淀法、均相沉淀法和金属醇盐水解法等几种类型。(1)沉淀法4.3.2纳米材料的合成把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，或在4.3.2纳米材料的合成常用的盐溶液原料有：氯化物、硫酸盐、硝酸盐、氨盐等无机盐以及金属醇盐。

通过配置无机盐的水合物，控制其水解条件，合成单分散性的球、立方体等形状的纳米粒子。例如对钛盐溶液的水解可以使其沉淀，合成球状的单分散形态的二氧化钛纳米粒子。通过水解三价铁盐溶液，可以得α－Fe2O3纳米粒子。无机盐水解法4.3.2纳米材料的合成常用的盐溶液原料有：氯化物、硫酸盐4.3.2纳米材料的合成

水热反应是高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。

此法可分为水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解和水热结晶等几种类型。(2)水热合成法4.3.2纳米材料的合成水热反应是高温高压下在水溶液水热氧化：mM+nH2O→MmOn+H2水热沉淀：KF+MnCl2→KMnF2水热合成：FeTiO3+KOH→K2O.nTiO2水热还原：MexOy+yH2→xMe+yH2O水热分解：ZrSiO4+NaOH→ZrO2+Na2SiO3水热结晶：Al(OH)3→Al2O3.H2O4.3.2纳米材料的合成水热氧化：mM+nH2O→MmOn+H24.34.3.2纳米材料的合成5mL0.02MAgNO3

和5mL0.02MNaCl，加入到30mL蒸馏水中，搅拌生成AgCl胶体，然后0.04g,0.2mmol的葡萄糖溶在上述胶体溶液中，移入内衬Teflon的50mL合成弹中，在加热炉中180°C下保持18小时，空气中冷却至室温，蒸馏水和酒精冲洗银灰色沉淀，真空60°C干燥2小时。水热法合成Ag纳米粒子SEMimageofsamplesobtainedat180°CafterareactiontimeofA)6h,B)9h,C)12hChem.Eur.J.

2005,11,160-163.4.3.2纳米材料的合成5mL0.02MAgNO3和4.3.2纳米材料的合成

溶胶－凝胶法是一种制备玻璃、陶瓷等无机材料工艺，用此法制备纳米微粒的原理是使金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经干燥、焙烧等热处理而生成纳米粒子。

其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。(3)溶胶－凝胶法4.3.2纳米材料的合成溶胶－凝胶法是一种制备玻4.3.2纳米材料的合成

两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。(4)微乳液法4.3.2纳米材料的合成两种互不相溶的溶剂在表面活4.3.2纳米材料的合成4.3.2.3固相合成法

纳米材料固相合成法是从固相到固相的变化来实现制备纳米粉体。固相中，分子、原子的扩散很迟缓，集体状态多样化，利用此法制得的固相粉体和最初固相可是同一物质，也可是不同物质。

纳米微粒固相合成法的机理过程是将大块物质极细、微粒尺寸不断降低的过程以及将最小单位（分子或原子）组合构筑的过程。4.3.2纳米材料的合成4.3.2.3固相合成法4.3.2纳米材料的合成

其中，尺寸降低过程是指物质无变化，采用机械粉碎（球磨法、喷射法等进行粉碎）、化学处理（溶出法）等；组合构筑过程是指物质发生变化，采用热分解法（大多为盐的分解）、固相反应法（大多为化合物）、火花放电法（如用金属铝生成氢氧化铝）等。此法特点是一步经固相物质即可制备纳米粉体。4.3.2纳米材料的合成其中，尺寸降低过4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.1基本物理效应

由于纳米材料集中体现了小尺度、复杂结构、高集成度和强相互作用以及高比表面积等现代科学技术发展的特点，于是呈现出许多特有的性质，在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有广闹的应用前景，同时也将推动基础研究的发展。其具有的基本物理效应如下。4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.1基本物理效4.3.3绿色纳米材料的主要性能(1)表面效应

纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。纳米微粒尺寸小，表面能高，仅次于表面的原子占相当大的比例，随着粒径的减小，表面原子数迅速增加，原子本位不足和高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。例如：金属纳米粒子在空气中会燃烧；无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。4.3.3绿色纳米材料的主要性能(1)表面效应例如：金属4.3.3绿色纳米材料的主要性能(2)量子尺寸效应

当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级；并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，被称为纳米材料的量子尺寸效应。由于纳米粒子细化，晶界数量大幅度的增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高。其结构颗粒对光，机械应力和电的反应完全不同于微米或毫米级结构颗粒，4.3.3绿色纳米材料的主要性能(2)量子尺寸效应4.3.3绿色纳米材料的主要性能使得纳米材料在宏观上显示出许多奇妙的特性。例如：纳米相铜强度比普通铜高5倍；又例如：光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移，磁有序态向无序态转变等。4.3.3绿色纳米材料的主要性能使得纳米材料在宏观上显示出4.3.3绿色纳米材料的主要性能(3)纳米材料的体积效应

由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小。许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应。其中有名的久保理论就是体积效应的典型例子。久保理论是针对金属纳米粒子费米面附近电子能级状态分布而提出的。随着纳米粒子的直径减小，能级间隔增大，电子移动困难，电阻率增大，从而使能隙变宽，金属导体将变为绝缘体。(4)宏观量子隧道效应

指纳米颗粒具有贯穿势垒的能力4.3.3绿色纳米材料的主要性能(3)纳米材料的体积效应4.3.3绿色纳米材料的主要性能

4.3.3.2扩散及烧结性能由于在纳米结构材料中有大量的界面，这些界面为原子提供了短程扩散途径，因此，纳米材料具有较高的扩散率。这种性能使一些通常在较高温度才能形成的稳定相或介稳相，在较低温度下就可以存在。另外，也可使纳米结构材料的烧结温度大大降低。4.3.3.3力学性能

与传统材料相比，纳米材料的力学性能有显著的变化，一些材料的强度和硬度成倍地提高。例如：纳米碳管的强度是钢的上百倍，而其质量仅是钢的1/6，它不仅具有良好的导电性能，而且还是日前最好的导热材料。4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.2扩散及烧4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.4光学性能纳米微粒由于其尺寸小到几个纳米或十几个纳米，而表现出奇异的小尺寸效应和界面效应，因此，其光学性能也与常规的块体及粗颗粒材料不同。例如，纳米金属粉末对电磁波有特殊的吸收作用，可作为军用高性能毫米波隐形材料、红外线隐形材料。

4.3.3.5电学性能介电和压电特性是材料的基本物性之一，纳米级半导体的介电行为（介电常数，介电损耗）及压电特性同常规的半导体材料有很大的不同。如纳米半导体材料的介电常数随测量频率减少呈明显上升趋势。4.3.3绿色纳米材料的主要性能4.3.3.4光学性能4.3.4绿色纳米材料的应用

4.3.4.1绿色纳米材料在环境产业中的应用

纳米技术对空气中20nm以及水中的200nm污染物的降解是不可替代的技术。现在已制备成功了一种对CH2O、氮氧化物、CO能够降解的设备，可使空气中的有害气体大大降低，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.1绿色纳米材料4.3.3绿色纳米材料的主要性能

近年来，不少公司致力于光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。4.3.3绿色纳米材料的主要性能近年来，不少4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在能源环保中的应用

在合理利用传统能源方面，主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面，国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在生物医药中的应用

目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在其它方面的应用(1)在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出人意料的速度向前发展，人们对药物的疗效越来越高。用亲脂型二元纳米协同界面包覆的中药成分将使心脑血管疾病的有效治疗不再是幻想，它将使中药科学走向世界。其他如用数字纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织：使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。4.3.4绿色纳米材料的应用4.3.4.2绿色纳米材料在4.3.4绿色纳米材料的应用

另外，对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进入了大量研究，并取得了很大的成功。4.3.4绿色纳米材料的应用另外，对纳米微4.3.4绿色纳米材料的应用(2)在涂料方面的运用

如果将透明，疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或瓷砖、玻璃上，大楼就不会被空气中的油污弄脏，瓷砖和玻璃也不会沾上水蒸气而保持永远透明，这种表面涂层技术是当今世界关注的热点。上述方法是在传统的涂层技术中，添加纳米材料获得了纳米复合体系涂层，实现了功能的飞跃。其他诸如将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果；在变色镜中添加4.3.4绿色纳米材料的应用(2)在涂料方面的运用4.3.4绿色纳米材料的应用纳米材料，变色速度加快，可做为士兵防护激光镜；在纤维和衣物上使用纳米TiO2，仅用清水清洗，就可以就衣物洗净，可以避免洗涤剂对衣物的损伤。4.3.4绿色纳米材料的应用纳米材料，变色速度加快，可做为4.3.4绿色纳米材料的应用(3)在精细化工方面的应用

在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力，同时，也提高了橡胶的耐磨性和介电特性。另外，在其它精细化工领域如塑料、涂料等，都能够发挥重要作用。(4)在纳米电子元方面的应用

如果在卫星上用纳米集成器件“小鸟”卫星，可部分替代现有的卫星系统，这样会使卫星更小，更容易发射，成本也更便宜。4.3.4绿色纳米材料的应用(3)在精细化工方面的应用4.3.4绿色纳米材料的应用(5)在催化方面的应用

在化学化工领域，使用纳米微粒作催化剂可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。例如，纳米TiO2既具有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定、无毒、便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择绿色纳米材料在物质世界中的应用，还包括利用纳米孔膜从根本上解决海水淡化技术；利用纳米修复材料对损坏的4.3.4绿色纳米材料的应用(5)在催化方面的应用材料进行诊断和修复；利用纳米药物无须针管注射，以免注射的感染等很多方面。绿色纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领