纳米化工产品生产技术

第1章 纳米技术与纳米材料概述1
1.1纳米概述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
2.1.1纳米测试技术的起源和分类26
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
2.2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
2.3.6溅镀仪43
2.4谱分析法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纳米化工中试工艺条件设计52
3.3.1纳米TiO2中试产品设计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制备纳米粒子的物理方法66
4.2.1蒸发冷凝法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纳米化工结构材料合成方法89
5.3.1纳米化工结构材料合成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
第6章 纳米化工粉体的表面处理技术109
6.1概述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等离子体处理122
6.7.1基本概念122
6.7.2高能表面改性方法的应用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
7.4.4功能基的组合146
7.5纳米无机膜技术应用实例146
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
7.5.3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
7.7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
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
9.1.1分子筛的组成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纳米孔材料深加工技术——纳米坡缕石201
9.4.1一维天然纳米材料提纯制备技术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
10.1.3光电转化特性211
10.1.4电学特性211
10.2纳米TiO2的晶体结构性质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纳米TiO2产品的现状及进展222
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
10.5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
第11章 纳米SiO2产品及新工艺239
11.1概述239
11.2纳米SiO2的基本性质239
11.2.1纳米SiO2分子结构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SiO2240
11.3.3SiO2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
11.4.4用于生物细胞分离和医学工程243
11.4.5在光学领域的应用243
11.4.6精细陶瓷中添加纳米SiO2243
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
11.6.2主要原料及仪器249
11.6.3工艺流程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
11.7.4PP/纳米SiO2的DSC分析253
第12章 纳米CaCO3产品及新工艺257
12.1概述257
12.2CaCO3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
12.7.3在橡胶工业的应用285
12.7.4在塑料中的应用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精细陶瓷的分类和特点294
13.4.1精细陶瓷的分类294
13.4.2精细陶瓷的特点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
13.8.2纳米陶瓷获得应用的功能310
13.8.3纳米硅基陶瓷粉及其应用发展前景310
13.8.4纳米抗菌陶瓷用抗菌剂发展现状及前景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
13.9.1Al2O3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
14.1.5目前存在的问题324
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
14.2.2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纳米氧化铁粉体表面改性技术332
14.4.1实验样品332
14.4.2试剂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
14.5α－FeOOH的微晶合成335
14.5.1α－FeOOH的酸法合成335
14.5.2α－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
15.4.3纳米抗菌防霉涂料353
15.4.4纳米抗菌塑料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纳米抗菌材料的制备方法371
15.6.1纳米抗菌材料的制备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
15.7.2VOC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
15.9.3生产方法386
15.9.4评价方法386
15.9.5抗菌效果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典型的纳米塑料394
16.2.1纳米通用塑料394
16.2.2纳米工程塑料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
16.4.2有机纳米塑料的研究进展404
16.4.3金属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
16.6.2Conval－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