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納米化學論文范文

2023-05-25

納米化學論文范文第1篇

1 基本類別

在自然界中, 碳元素與人類的生活息息相關, 它具有多種電子軌道特點, 在化學研究中, 我們知道碳是單一元素, 它可以形成金剛石, 石墨, 納米管等等。而碳納米材料中最多成分就是碳元素。碳納米材料是由許多直徑小于100納米的碳材料組成, 即由許多小型碳原子和其它類型原子形成, 碳納米材料中對應的孔為納米孔。因為它多種不同的特點, 則三種不同種類如下。

針對碳納米管來說, 它屬于一種管體, 它是由石墨片形成的, 所以它可以分為單壁, 多壁、雙壁三種類型。碳納米管的優勢是:它的純度提取方式十分簡略;且納米管的純度高;它的價格比較低廉。相反的, 它相應的缺陷為:制作過程中對相關設備的應用要求很高;納米管之間的對接比較復雜;它的功率消耗比較大。針對纖維型納米來說, 碳納米纖維的質量密度大于鋼的質量密度, 同時也小于鋁的質量密度, 其重量是鐵的十幾倍, 所以碳納米纖維具有許多的優點, 分別為:強力非常大;其化學性質十分穩定;其耐腐蝕性能好;能抵御較強的輻射;具有除臭的性能等等。同時, 它也有少許缺陷, 如:初期設計成本十分高;纖維型納米的研究應用范圍不多。

納米碳球依據不同尺寸分為三種類型。當納米碳球直徑大于2納米且小于20納米時, 它的石墨層屬于封閉狀態, 如C70, C60等等;當納米碳球直徑大于50納米且小于1微米時, 這時納米碳球均屬于未完全石墨化的碳球;當納米碳球直徑大于51微米時, 納米碳球屬于碳微球狀態。其次, 也可以根據結構層次劃分, 例如多孔型碳球、空心類碳球等等。

2 主要應用

由于新型碳納米材料具有較高的比表面積和良好的融合性, 所以新型碳納米材料可以被用于電化學研究中。在電化學研究領域, 研究最廣泛的就屬于生物傳感器, 由于新型碳納米材料具有較強的活動性和吸附性, 所以碳納米材料適合生物傳感器的研究。其運用介紹如下。

相關研究表明, 一些生物小分子的生物活性可以由碳納米材料增強, 因為碳納米材料可以促進小分子中酶的相關活性, 也可以增強小分子中DAN的吸附能力。新型納米管可以作為一個小型載體, 其作用是負載一些金屬顆粒和相關類型的酶, 且金屬必須具有良好的導電性能。由于碳納米材料的不同特性, 所以電化學傳感器可以分為三種類型, 分別如下。

(1) 新型碳納米材料承載酶一些研究者用添加氮的碳納米材料來承載相關溶液中的一些液體濃度;也有人將納米材料固定在電極的一端, 使用相關的鏈接酶作用在碳納米材料的另外一端, 從而碳納米材料作為一個中間部分, 形成了電極與酶的電化學反應。

(2) 碳納米材料承載物質與納米顆粒之間的融合新型碳納米材料具有良好的導電性能, 且它是一個很好的承載體, 所以將納米材料和相關催化劑融合是一個不錯的創新, 有研究者用新型碳納米材料結合鉑來檢測不同類型的激素;也有研究者將納米材料和聚苯胺結合后, 將其結合體作為測量化學中亞硝酸鹽的相關濃度問題。

(3) 碳納米可用作相關電極的質料由于新型碳納米材料具有非常好的電催化性, 所以用來制作電化學傳感器是非常合適的。例如, 相關研究人員用碳納米材料來檢測電極溶液水中相關元素的含量問題;在另一方面, 也可以利用碳納米材料來檢測相關的細胞色素問題。

可以總結出, 電化學傳感器由碳納米材料制作成, 所以電化學傳感器屬于新一類的檢測類裝備, 而且電化學傳感器屬于體積小, 操作十分簡單的一類設備。但是, 碳納米材料在電化學傳感器上的應用時間不長, 它只是構成傳感器的基礎部分, 為了使電化學傳感器的功能更加穩定安全, 我們需要做到幾點, 將納米材料不斷的優化改進, 此外, 我們還需要不斷發掘更多的碳納米材料, 然后和已存在的碳納米材料進行對比和結合, 再次應用到傳感器的改進中。

3 結語

因為新型碳納米質料具有許多優點, 以致于它被應用到電化學傳感器的相關研究中。迄今為止, 隨著新型碳納米材料在電化學中的研究, 大量有關納米材料的實踐經驗和理論知識涌現出來, 這些理論知識對碳納米材料的應用研究十分有益。

摘要:在我國, 碳納米材料一直在不斷的更新換代, 現在新型的碳納米材料具有許多優點, 比如:納米材料具有優良的導電性能;良好的化學特性;較高的地表面積等等。在化學類研究中, 主要利用的材料就是碳納米類材料, 比如電化學類傳感器就是由碳納米質料制作的。本文主要從三方面展開, 分別為:碳納米材料的基本分類、相關介紹和首要運用領域。

關鍵詞:碳納米,電化學,石墨,材料,應用

參考文獻

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[3] 蓋鵬博.基于新型碳納米材料的電化學傳感器研究[D].湖南大學, 2013.

納米化學論文范文第2篇

摘要 為進一步提升密集烤房烘烤性能,分別以泡沫保溫材料和納米涂料對密集烤房裝煙室進行處理,并以普通密集烤房為對照,對比分析各處理烤房烘烤性能和效果。結果表明,鋪設泡沫保溫材料和涂抹納米涂料的烤房較普通密集烤房保溫性有所提升,平面溫差分別降低0.85和1.19 ℃;垂直溫差分別降低0.68 和1.35 ℃;烘烤時長分別縮短13 和18 h;干煙烘烤降低成本0.44和0.57元/kg,烤后煙均價分別提升0.74、1.29元/kg;感官評吸質量略有提升。經保溫處理的烤房在增質提效、節能省工方面均有提升作用,但納米涂料烤房的烘烤性能和效果要優于泡沫保溫材料烤房。

關鍵詞 密集烤房:煙葉烘烤:泡沫保溫材料;納米涂料

Study on Efficiency of Bulk Curing Barn of Different Insulation Materials

LI Hao

(Xiangcheng Tobacco Company,Xuchang Municipal Tobacco Company,Xiangcheng,Henan 461700)

Key words Bulk curing barn;Tobacco fluecuring;Foam insulating material;Nanometer paint

隨著我國科技和經濟的進步以及烤煙的規?;a,密集烤房逐漸適應了我國烤煙生產可持續發展的新形勢,代表當前烤煙設備的發展方向。從早期自然通風氣流上升式烤房至當前采用的機械強制通風熱循環烤房,烤房發展歷程一直注重在熱風循環系統以及加熱系統方面的改進[1]。當前推廣的密集烤房雖然在裝煙量、煙葉烘烤質量、集約化程度方面體現出巨大優勢,但由于密集烤房墻體建造材質大多選用導熱性較強的紅磚或空心磚[2-3],烘烤過程中燃料提供的熱量除用于煙葉脫水干燥,還可通過空氣滲漏、墻體的傳導、輻射等方式散失。研究表明,即使是一座封閉良好的全新烤房,其熱能利用率也只能達到60%左右[4]。熱能利用率較低會增加系統能耗,烘烤過程中熱量供給不及時還會造成失水變色不協調,從而增加烤壞煙的發生概率,這些因素都在一定程度上降低了煙葉烘烤的經濟效益。因此,提升烤房熱能利用率,使烘烤過程中煙葉處于均勻溫濕度場,對于降低烘烤成本、提升煙葉質量具有重要意義。

近年來針對提升烤房熱能利用率的技術或材料已有很多研究,Danford[5]設計了一種新型密集型煙葉烘烤和干燥設備,該設備中的逆流余熱回收換熱器可從廢氣中回收熱量,節省大量的能源。宋朝鵬等[4]將納米涂料噴涂于密集烤房裝煙室內壁,和未做處理的烤房進行對比,結果表明,納米涂料處理的烤房用電量和耗煤量均有所降低;整體熱效率提升10.75%,并有效縮短烘烤時長、增加烤后煙上中等比例,1 hm2煙田煙農增收29 643.75元。盧軍等[6]在密集烤房中添加泡沫保溫材料,結果表明,使用泡沫保溫材料處理的烤房在縮短烘烤耗時、能耗以及提升烤后煙葉經濟性狀方面均表現出較大優勢。以往研究均集中在材料的應用效果方面,不同保溫處理之間的對比分析尚未見報道。筆者在密集烤房中分別鋪設泡沫保溫材料和涂抹納米涂料,同時以普通密集烤房為對照,對比分析2種保溫材料在烘烤性能和效果方面的差異,旨在為進一步提升密集烤房烘烤效果、增加煙農收益提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016—2017年在河南省襄城縣紫云鎮開展,供試品種為中煙100,試驗田土壤肥力中等,前茬作物為芝麻。田間管理按優質烤煙栽培生產技術規范進行,分別選取成熟度、顏色均勻一致的下部葉(5~6位葉)、中部葉(11~12位葉)、上部葉(15~16位葉)進行3次烘烤試驗。

1.2 試驗設計

于試驗點密集烤房群中選擇規格一致的氣流上升式烤房3座(裝煙室模式為2路3層設計,裝煙室規格為8.0 m×2.7 m×3.5 m,烘烤能力1.33 hm2)。以三段式烘烤工藝[7]為基礎,結合當地煙葉烘烤特性對烘烤過程中溫濕度做適當調整。試驗設3個處理:CK,普通密集烤房;T1,密集烤房裝煙室鋪設泡沫保溫材料;T2,密集烤房裝煙室內壁涂抹納米涂料。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 空載試驗保溫性能測試。

關閉3座烤房的裝煙門,添加相同質量的燃煤,循環風機模式調至高速擋,同時點火,每2 h記錄1次溫濕度表盤顯示的溫度,直至烤房中溫度趨于穩定時結束。

1.3.2 平面溫差和垂直溫差。

參照王建安等[8]的方法在烤房中每個層位懸掛9個溫度計,共27個檢測位點(圖1),每2 h記錄1次數據。

垂直溫差△t垂=(|t1′-t1″|+…+|t9′-t9″|)/9 (1)

平面溫差△t平n=(tmax′-tmin′) (2)

式中,t1′~ t9′為頂棚溫度計讀數,t1″~t9″為底棚與其相對應的各溫度計讀數,n(1,2,3)代表烤房棚次。

1.3.3 烘烤耗時及能耗統計。烘烤時長和能耗計算參照《煙葉烘烤原理》[9]進行統計。

1.3.4 經濟性狀。參照YC/T 291—2009進行烤后煙葉等級劃分。

1.3.5 感官評吸質量。聘請河南農業大學煙草學院8位相關專家,參照國家標準YC/T 530—2015烤煙煙葉質量風格特色感官評價方法,按“九分制”評分標準對各處理的各部位煙葉進行打分。

1.4 數據處理 數據統計和作圖用 SPSS 17.0和Microsoft Excel 2010軟件。

2 結果與分析

2.1 空載升溫效果

從圖2可以看出,空載條件下各試驗烤房溫度變化均呈現相同的變化趨勢。0~10 h為燃料燃燒供熱階段,烤房中溫度在此階段不斷上升,但上升速率有所不同,T1、T2、CK 3個處理在此階段平均升溫速率分別為436、3.86、3.43 ℃/h。各處理烤房溫度均在10 h左右達到最高值,其中表現為T1>T2>CK。由于燃料消耗完畢,烤房中溫度和外界溫度差值較大,因此在10~18 h存在快速掉溫階段,18 h之后烤房中溫度經緩慢下降后趨于穩定狀態,在掉溫階段各處理烤房溫度均表現為T1>T2>CK的趨勢。綜合各處理烤房升溫掉溫情況,可以看出保溫材料處理的烤房較普通烤房在升溫速度以及保溫性能方面均有提升,且以納米涂料處理的烤房效果最高。

2.2 烘烤耗時

由圖3可知,對照處理烘烤時長分別高出 T1和 T2 2個處理13和18 h,且差異達到顯著水平(P<005),2個保溫材料處理烤房烘烤時長為T1>T2,二者差異不顯著。烘烤時間長短反映了烘烤勞動強度和能耗高低,如果以對照普通烤房用工強度設定為1,結合T1和T2 2個處理烘烤耗時,用工強度分別節省0.11和0.14個。因此,烤房裝煙室中增設保溫材料在一定程度上可以降低勞動強度和烘烤成本,且納米涂料涂抹烤房在節省烘烤耗時方面的效果優于泡沫保溫材料處理的烤房。

2.3 平面溫差與垂直溫差

從表1可以看出,對照普通烤房平均平面溫差分別高出T1和T2 2個處理0.85和1.19 ℃,且CK處理和T1、T2處理差異均達到極顯著水平,2個保溫材料處理之間差異不顯著;垂直溫差較平面溫差進一步增大,3個處理表現相同趨勢,T1和T2處理分別較CK處理降低16.71%和33.17%,且各處理之間差異均達到極顯著水平??梢?,經保溫材料處理的烤房裝煙室的各個位點在烘烤過程中穩溫性較普通烤房均有所提升,從而使烤房內各個位置煙葉所處的溫濕度環境近似相同,促進煙葉失水和變色相協調,對提升煙葉的整體烘烤質量具有重要意義,納米涂料較泡沫保溫材料在減小烤房溫差方面存在一定優勢。

2.4 烘烤能耗

為消除裝煙量對烘烤成本的影響,數據統計后計算出1 kg干煙葉產出所需燃料用量及耗電量。由表2可知,T1和T2處理在耗煤量和耗電量方面較對照均有所降低,其中T1和T2處理在燃料成本方面較CK處理分別減少了0.42、0.52元/kg,耗電成本方面較CK處理分別減少了0.02和0.05元/kg。綜合烘烤成本包括煤炭使用成本和用電成本,T1和T2處理較CK處理降低幅度分別達到17.05%和22.09%。

2.5 烤后煙經濟性狀

煙葉質量的高低決定了煙葉烘烤的經濟效益,和煙農的利益直接相關,同時也可以作為衡量烤房性能的關鍵指標之一。從表3統計的不同處理烤房烤后煙葉各等級可以看出,相對于 CK處理,T1和T2處理上等煙比例較對照處理提高的幅度分別為7.43%和1087%;下等煙比例降低幅度分別為10.92%和15.14%,雖然中等煙比例較對照有所降低,但由于上等煙、下等煙比例的差異最終使均價分別提高0.74和1.29元/kg。 可見,經保溫處理的烤房可以在一定程度上提升上等煙比例,降低烤壞煙比例,且納米涂料處理的烤房提升煙葉質量的效果高于泡沫保溫材料烤房。

2.6 感官質量評價

從表4可以看出,各處理感官評吸質量的各項評價指標得分均比較接近,經保溫材料處理的烤房在香氣量和香氣質2個指標得分方面較對照略有提升,和余金龍等[10]研究結果一致。此外可以看出,T1和T2 2個處理的C3F在燃燒性方面較對照有所提升,可能是由于煙葉部位特性[11]和感官評吸人員的主觀性所致[12]。整體來看,T1和T2 2個處理在感官評吸質量方面得分較為接近,略好于對照。

3 結論與討論

該試驗結果表明,經保溫材料處理的烤房在烘烤性能和效果方面均優于普通密集烤房。在裝煙室內鋪設泡沫保溫材料較普通密集烤房烘烤成本降低0.44元/kg,縮短烘烤耗時13 h左右,烤后煙均價提升0.74元/kg。而裝煙室內壁涂抹納米材料較普通密集烤房烘烤成本可降低0.57元/kg,縮短烘烤耗時18 h左右,烤后煙均價提升1.29元/kg。均表現出明顯的提質增效、省工降本作用。納米涂料在保溫性能、縮短烘烤耗時、節省烘烤能耗、增加烤后煙經濟性狀方面均優于泡沫保溫材料,平面溫差不同保溫處理之間差異不顯著,垂直溫差差異達到極顯著水平,但保溫材料處理對于烤后煙感官評吸質量提升效果并不明顯。

納米涂料在降低烤房溫差方面表現出的明顯優勢主要是由于納米涂料自身電磁學性能、光學性能、流體學性能所致[13]。特別是納米微粒的吸收帶普遍存在“藍移”現象[14],熱能通過漫射的方式在烤房中各個位置自由流動。而現有泡沫保溫材料大多通過泡沫的密閉性達到物理保溫效果[15],最終導致泡沫保溫材料和納米涂料在促進烤房中溫度均衡性方面出現較大差異。綜合來看,密集烤房經保溫處理后在煙葉烘烤的省工、降本、提質、增效方面均有一定程度的提升作用,但材料本身的揮發性對煙葉品質以及安全性的影響仍需進一探究。

參考文獻

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納米化學論文范文第3篇

新華網倫敦4月26日電(記者黃)英國約克大學26日發布公報說,該校研究人員開發出一種能幫助病患手術后血液恢復凝結能力的新型納米材料,它有望替代目前常用且有副作用的凝血藥物。

在一些手術中,為保持病患血液循環暢通,往往要使用肝素等抗凝劑防止血液凝結,但在手術結束后,又需要恢復患者的血液凝結能力,以加快傷口愈合,因此又要用其他藥物來中和肝素的效果,如魚精蛋白,但它有一定副作用。

約克大學的戴維史密斯教授等研究人員在德國期刊《應用化學》上發表研究報告說,他們研發出一種與魚精蛋白在結構上類似的納米材料,實驗顯示它可以很好地中和肝素。

史密斯說,有望利用這種材料制造出適用于人體且可降解的藥物,它不僅可以中和肝素,還可以避免魚精蛋白的副作用,加快患者的手術后康復。

(新華網)

納米化學論文范文第4篇

1 SAICM 形成歷程

2002年9月,南非約翰內斯堡舉行的可持續發展世界首腦會議(WSSD)上,通過了為實現《21世紀議程》可持續發展目標而督促世界各國進行統一和實際行動的《執行計劃》。根據該《執行計劃》的授權,自2003年開始,聯合國環境規劃署(United Nations Environment Programme,UNEP)著手啟動國家化學品管理戰略(strategic approach to international chemicals management,SAICM)文本的擬定工作。此后,于2003年11月至2005年11月期間,UNEP組織召開了3次籌備會議和1次主席團擴大會議,就制定該戰略方針的范圍、目標、資金機制、指導原則等進行了多次磋商 。經國際社會的共同努力,2006年2月,在阿聯酋迪拜召開的第一屆國際化學品管理大會暨UNEP第9次特別會議和全球部長會議上正式通過了SAICM文本,包括《關于國際化學品管理的迪拜宣言》、《總體政策戰略》和《全球行動計劃》3部分。

為實現WSSD的2020年目標,SAICM提出了包括風險減少、知識與資訊、政策管理、能力建設和技術援助、非法國際販運等幾方面的總體政策戰略以及237項行動計劃。但由于各國化學品管理水平的差異,各方對SAICM的態度存在一定分歧,SAICM最終被定位為自愿性的。雖然被定位為自愿性的,但是SAICM的達成意味著化學品環境安全管理步入全球化時代,必將會對各國特別是包括中國在內的發展中國家的化學品生產、使用及安全管理產生重要影響。

2 SAICM 實施國際進展

2.1 定期召開國際化學品管理大會,對SAICM 進展進行評估審查

國際化學品管理大會(international conference of chemicals management,ICCM)作為SAICM的執行機構,負責定期對各國、各區域SAICM的實施進展進行審查。截至目前,已分別于2006、2009、2012年召開了3屆國際化學品管理大會。

2006年2月4-6 日,ICCM 1在阿聯酋迪拜舉行。會議對SAICM總體政策戰略進行了全面討論,重點就SAICM的范圍、資金安排、原則方法和實施進行了深入磋商,最終通過了《關于國際化學品管理的迪拜宣言》、《總體政策戰略》和《全球行動計劃》(global plan of action,GPA)。

2009年5月11-15日,ICCM 2在瑞士日內瓦舉行。會議審議確定了風險減少、知識與資訊、政策管理、能力建設和技術援助、非法國際販運這五大目標項下,用于評估SAICM實施進展的20項指標。會議將含鉛涂料、產品中的化學品、電子產品全生命周期內的危險物質、納米技術和人工納米材料等作為新的和正在出現的政策性議題,同意對全氟化學品(perfluorinated chemicals,PFCs)管理及安全替代物進行研究。同時,確定了審議新出現政策性議題的程序以及將新活動加入GPA的增補程序。此外,ICCM 2還確定成立不限名額工作組會(open—ended working group,OEWG)作為大會的附屬機構,承擔新出現政策問題的討論、籌備大會等閉會期間的一系列工作。

2011年11月l5-18日,不限成員名額工作組第一次會議(OEWG 1)在塞爾維亞貝爾格萊德Sava Center會議中心舉行。本次會議作為ICCM 3召開前的一次技術預備會,重點討論了ICCM 2上提出的5個新的和正在出現的政策性議題在閉會期間所做的工作,分別形成了議題草案,此外還包括衛生部門戰略、籌備ICCM 3和聯合國可持續發展會議等事項,會議成果提交ICCM 3大會審議。

2012年9月17-21日,ICCM 3在肯尼亞內羅畢舉行。會議依據ICCM 2確定的審議新出現的政策性議題的程序,審議了OEWG 1提交的關于含鉛涂料、產品中的化學品、電子產品全生命周期內的危險物質、納米技術和人工納米材料、PFCs管理及安全替代物等議題草案,并確定將干擾內分泌化學品(endocrine disrupting chemicals,EDC)問題作為一項新的正在出現的政策性議題,邀請有關各方進一步開展相關工作。此外,會議還審議了關于加強衛生部門戰略的案文。

2.2 設立快速啟動方案,支持各國實施SAICM活動

為支持幫助發展中國家、最不發達國家、小島嶼發展中國家和經濟轉型國家開展SAICM實施的初期能力建設,2006年,ICCM 1通過并設立“快速啟動方案”(quick start programme,QSP)。該方案下包括1項自愿且附有時限的信托基金,邀請各國政府、各區域經濟一體化組織、各政府間組織和非政府組織向該自愿信托基金捐款,以支持SAICM的實施活動。截至目前,QSP信托基金執行委員會已批準執行了147個項目,資金總額約為31 243美元,涉及104個國家和地區及l6個民間社會組織,其中包括54個最不發達國家和/或小島嶼發展中國家。

在QSP項目的支持下,一些發展中國家及最不發達國家和/或小島嶼發展中國家編制了自己國家的化學品管理國家檔案,全面評估了本國化學品管理的能力,為下一步建立健全化學品安全管理提供了基礎。

鑒于ICCM 1確定的QSP時限是2012年底,但為確保正在執行的QSP項目能繼續獲得供資,方便為發展中國家執行SAICM提供長期、穩定、充足的資金援助,ICCM 3就是否延長QSP期限問題進行了磋商和討論,最終各方同意按照QSP的現有授權,在QSP資助范圍不變的前提下,將QSP的時限延長至2015年。

2.3 化學品管理逐漸成為熱點,新的化學品問題不斷出現

隨著貿易的全球化,化學品引發的環境污染問題也日趨嚴重,化學品環境安全問題已經成為全球普遍關注的熱點問題之一。為力爭在2020年前,將化學品的生產、使用方式對人類健康和環境產生重大的影響降到最低,最大程度地保護人類和環境,在SAICM框架下一些國家和非政府組織陸續提出了新的或正在出現的化學品問題,經過ICCM 2、ICCM3會議的磋商和討論,并根據ICCM 2第Ⅱ/4號決議所載的“審議新出現的政策性議題的程序”,最終將含鉛涂料、產品中的化學品、電子產品全生命周期內的危險物質、納米技術和人工納米材料、EDC等問題作為新的正在出現的政策性問題,同意繼續開展有關PFCs管理及安全替代物的研究,邀請國際社會和有關組織繼續在這些領域內開展項目研究,加強國際合作,提高意識。

關于含鉛涂料問題,項目的實施者——消除含鉛涂料全球聯盟倡議設立國際鉛中毒預防行動日,鼓勵各利益相關方參與消除含鉛涂料全球聯盟的活動,并逐步在全球范圍內消除含鉛涂料的使用。

關于產品中的化學品問題,UNEP將兒童產品/玩具、電子產品、服裝、建筑材料作為案例,開展產品中的化學品信息交換研究,并通過開展國際合作行動,推動建立和擴大產品整個生命周期過程中的化學品信息交流。

關于電氣及電子產品全生命周期內的危險物質問題,在避免與巴塞爾公約下已開展活動重復的前提下,在GPA中開辟一個新領域,將電子產品環保設計、無害環境制造、電子廢物的無害環境管理和提高認識等具體活動列入其中。

關于納米技術和人工納米材料問題,建議在GPA中開辟一個包含納米技術和人工納米材料的新領域,擬將在利益攸關方之間促進納米技術和納米材料方面的信息交流、風險評估、開展相關培訓活動和公眾對話等具體活動列入GPA。

關于PFCs管理問題,UNEP通過成立自愿性的全球全氟化學品小組,在全球范圍內開展PFCs調查,有關替代物質和技術信息的收集和交換,涉及成員包括歐盟、美國、瑞士等20余個國家和地區。

關于EDC問題,SAICM秘書處邀請各利益攸關方參與現有活動,就EDC開展國際合作行動,包括提供最新信息和科學建議、促進信息交流和宣傳、提高各國尤其是發展中國家和經濟轉型國家EDC評估能力,以及開展案例研究和提供咨詢等,以實現提高政策制定者及其他利益攸關方對EDC認識和理解的總體目標。

3 國內SAICM 實施進展

SAICM作為健全化學品管理積極有效的工具,為推進發展中國家和經濟轉型國家提高化學品管理意識、加強化學品能力建設、提高化學品安全管理水平發揮了積極作用。我國是化學品生產、使用大國,一貫重視化學品管理,在提升化學品管理意識、加強化學品能力建設、建立健全化學品管理體系、開展基礎研究等方面開展了許多工作。

3.1 修訂國內化學品管理法規,逐步完善化學品管理體系

為促進SAICM的國內實施,借鑒國際先進的化學品管理理念,建立健全化學品管理制度,近年來,我國修訂并發布多個化學品管理法律法規,包括《危險化學品安全管理條例》、《中華人民共和國監控化學品管理條例》、《消耗臭氧層物質管理條例》、《農藥管理條例》等。環境保護、工業和信息化、衛生、安全監管等部門也在各自主管領域內發布了多個專項化學品管理法規或政策文件,如《危險化學品環境管理登記辦法(試行)》、《新化學物質環境管理辦法》、《危險化學品登記管理辦法》、《危險化學品生產企業安全生產許可證實施辦法》、《危險化學品經營許可證管理辦法》、《農藥管理條例實施辦法》、《危險化學品“十二五”發展布局規劃》、《危險化學品安全生產“十二五”規劃》、《化學品環境風險防控“十二五”規劃》等法規和規劃。此外,各個化學品管理部門通過各種渠道開展化學品安全管理的宣傳,加強對企業的引導,增強企業責任關懷意識,逐步提升企業的安全環保水平。

3.2 加強基礎研究和管理能力,應對新出現的政策性問題

為應對新出現的政策性問題,我國相關部門和機構也開展了一些前期的、基礎性研究工作,主要體現在以下方面。

在含鉛涂料方面,已將“逐步減少含鉛油漆、涂料、焊料的生產和使用”寫入《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》,把一氧化鉛、四氧化三鉛、醋酸鉛、堿式碳酸鉛、硬脂酸鉛、環烷酸鉛、異辛酸鉛、辛酸鉛、松香鉛皂、鉛鉻黃和鉬鉻紅顏料等含鉛原料列入了《“高污染、高環境風險”產品目錄》。鼓勵積極開發更好、更安全的替代產品,防止兒童接觸含鉛涂料,盡量減少對含鉛涂料的職業性接觸。

在產品中的化學品管理方面,以兒童產品/玩具為例,國家質檢總局發布了一系列部門規章及標準,對兒童產品/玩具中的重金屬等提出了含量限制要求。2007年,為規范兒童玩具召回,預防和消除兒童玩具缺陷可能導致的損害,保障兒童健康和安全,國家質檢總局發布了《兒童玩具召回管理規定》。2009年,發布了《強制性產品認證管理規定》,將童車、電玩具、塑膠玩具、金屬玩具、彈射玩具、娃娃玩具6種玩具列入強制性認證產品目錄,只有獲得認證后方可出廠、銷售、進口或在其他經營活動中使用。國家標準層面,還發布了《國家玩具安全技術規范》(GB 6675-2003)、《玩具用涂料中有害物質限量》(GB 24613-2009)、《兒童家具通用技術要求》(GB 28007-2011)等強制性標準。 在電氣及電子產品全生命周期中的危險物質管理方面,我國已初步形成了包括國家法律、部門規章在內的法律體系,頒布了《固體廢物污染環境防治法》、《電子信息產品污染控制管理辦法》、《廢棄電氣電子產品回收處理管理條例》、《電子廢物污染環境防治管理辦法》等。制定了相關配套政策,對電氣和電子產品生產者、進口者和銷售者的責任、產品設計方案、生產材料的使用、信息公開、廢棄電子產品的回收和處理等全生命周期過程都進行了相應規定,建立了較為完善的管理體系。 在PFCs管理和研究方面,我國自2006年起就開展了全氟辛烷磺酸鹽(perfluorooctanesulphonate,PFOS)的跟蹤和相關調查工作,初步掌握了其生產、使用以及替代情況。作為POPs公約的締約國,2013年8月30日,十二屆全國人大常委會第四次會議決定批準《<關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約>新增列九種持久性有機污染物修正案》,正式啟動了斯德哥爾摩公約國家實施計劃(NIP)的更新工作,將PFOS納入到國家實施計劃中,建立更加詳細的生產、使用、進出口、庫存和廢物等清單,開展全面的社會經濟影響和替代品/技術評估,制定符合公約要求的戰略行動計劃和限控措施。 在納米技術和人造納米材料方面,國家通過“國家攻關計劃”、“863”計劃、“973”計劃的實施,積極投入力量和資金,使納米的研發水平獲得了很大的發展,也陸續發布了一些國家標準。在EDC研究方面,國內一些科研機構以及高校通過申請自然科學基金項目的形式,在特定領域內開展了關于部分內分泌化學品環境和健康影響的初步研究。 3.3 積極申請QSP項目,提高化學品管理能力 為提高我國化學品管理能力建設,促進SAICM的國內實施,我國也積極申請QSP項目。2009年,設在清華大學的巴塞爾公約亞太區域中心申請執行“部分亞洲國家多氯聯苯管理能力提高和信息交換”快速啟動項目。項目選定柬埔寨、老撾、巴基斯坦和斯里蘭卡4個國家,通過制定國家多氯聯苯(polychorinated biphenyls,PCBs)管理戰略、召開專家咨詢會等國家活動,開展區域PCBs現狀分析、建設區域PCBs信息交換平臺、設計區域信息交換機制等區域活動,提高了亞洲部分國家/機構的PCBs管理能力。該項目在提高我國PCBs管理能力的同時,通過亞太區域合作,進一步提高了亞太區域其他國家的化學品管理能力。 2011年,北京大學申請執行“促進中國化學品環境無害化管理的國際化學品管理戰略方針(SAICM)實施能力建設項目”快速啟動項目,為我國實施SAICM進行能力準備。項目包括更新編制國家化學品管理基礎狀況,評估國家實施SAICM的能力,識別國家實施SAICM的主要差距、需求和未來優先性領域,制訂中國實施SAICM的初步行動計劃等內容,以提高我國實施SAICM的能力,促進建立持續實施SAICM的相關技能、規程和機制。 4 對策建議 我國是化學品生產、使用及進出口大國,但在化學品管理方面與發達國家還有較大差距,實施SA1CM將有助于全面提升各部門、各層面化學品的管理意識,提高政府化學品管理水平,并促進我國化學品管理能力建設。 4.1 制定國家化學品管理戰略,加強化學品全過程管理 化學品環境管理既要保障環境安全、人類健康,又要考慮社會、經濟利益,是一項長期而復雜的任務。歐美等發達國家都普遍制定了適應本國國情的化學品環境管理體系和管理戰略,我國有關部門雖然在各自主管領域制定了不同的化學品管理法規或政策,但在國家層面缺乏化學品綜合管理政策,缺乏對化學品全過程行之有效的管理,還不足以應對和解決化學品及相關行業發展面臨的一系列已經和可能出現的環境問題。因此,建議將化學品管理提升至國家層面,制定化學品國家綜合管理戰略,理清管理思路,明確管理對象、目標和原則,逐步健全化學品環境管理體系,加強化學品全過程管理,防控化學品風險。 4.2 制定化學品環境管理專項法規,加強化學品環境管理 同國外發達國家相比,我國在化學品安全生產管理領域制定了比較齊全的法規、制度,但在環境管理領域還未建立較為完善的法規體系?!段kU化學品安全管理條例》(國務院第591號令)雖然涉及一些危險化學品環境管理的內容,但SAICM推行的化學品全過程環境管理制度還未建立,環保部門雖然在新化學物質、有毒化學品、危險化學品等方面有專門的管理制度,但都是法律效力較低的部門規章,涉及的化學品種類也非常有限。因此,建議盡快制定化學品環境管理專項法規,從法律層面上保障SAICM在我國的順利實施。 4.3 建立部際間協調機制,推動SAICM 全面實施 SAICM涵蓋領域廣泛,涉及環境、經濟、社會、衛生和勞工等與化學品相關聯的諸多領域,相關內容涉及國內眾多主管部門。為保證SAICM的順利實施,建議盡快建立實施SAICM 的部際間協調機制,組建SAICM實施部際協調小組,明確牽頭部門及各成員單位的職責,進一步加強環保、工業、衛生、農業、安監、商務、財政等部門間的溝通與合作,促進各項化學品管理政策的協調性及有效實施,全面提升我國的化學品管理能力。 4.4 加強基礎研究和能力建設,提高化學品管理水平 SAICM框架下不斷增加新的內容,實施并開展SAICM活動對于我國而言面臨巨大挑戰。如ICCM2、ICCM 3上確定6項新的政策性問題,在我國涉及領域廣泛,相關基礎研究不足,對我環境、健康及相關行業發展存在潛在風險。建議增加資金投入,加強基礎研究,提高管理人員素質,組建專家、技術支持隊伍,密切跟蹤國際動態,引導相關產業行業健康發展。 4.5 加強宣傳,提高意識,鼓勵工業界參與SAICM實施 SAICM強調政府、政府間組織、非政府機構及工業界共同參與對化學品的管理。我國化學品生產/使用企業數量眾多,但化學品管理水平、生產/使用技術、環境安全意識與發達國家相比還有較大差距,一定程度上阻礙了我國相關化學品管理政策、制度的落實和實施。因此,建議對企業加強化學品安全管理重要性的宣傳,同時,在制定相關法律、法規、政策時,擴大工業界參與的范圍,逐步提高企業的化學品風險防范意識。(摘自《現代化工》)

納米化學論文范文第5篇

摘 要:鋰離子電池在實際應用過程中,電極材料會因為鋰離子的應用,出現電池失效現象。應用中空無機非金屬納米材料可實現鋰離子電池電極空腔體積與殼層厚度的調整,以滿足電極材料在充放電過程中的膨脹、收縮需求,提升鋰離子電池使用性能,降低電池失效現象的產生?;诖?,從中空無機非金屬納米材料相關概述出發,在文獻資料梳理下,就鋰離子電池的中空無機非金屬納米材料制作方法進行了簡要分析,以供參考。

關鍵詞:鋰離子電池;中空無機非金屬納米材料;材料研究

引言:鋰離子電池作為二次電池,興起于上世紀九十年代,在不斷發展過程中具備了大能量密度、充電快速、充電效率高、輸出功率大、低環境污染、自放電小等特征,并被廣泛應用于日常生產與生活中。在鋰離子電池應用過程中,其性能的優化與作用的發揮與電極材料存在密切關聯性。加強鋰離子電池電極材料的研究已經成為人們關注的重點。鑒于此,本文主要對用于鋰離子電池的中空無機非金屬納米材料如下分析,以期明確中空無機非金屬納米材料應用優勢,探尋電極材料制備創新方法。

1中空無機非金屬納米材料

“中空無機非金屬納米材料”主要是指具備中空結構的無機非金屬材料。而為無機非金屬材料(inorganic nonmetallic materials)是除有機高分子材料、金屬材料外,對其他材料的統稱,主要以一些元素的氧化物、氮化物、硼化物、硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽等構成,最早形成于上世紀四十年代,并在不斷發展中得到進步與完善,成為當前生活與生產中應用較為廣泛的材料之一[1]。而在無機非金屬材料應用過程中,利用模板法能夠制備具有納米級三維中空體系的無積分金屬材料,可有效提升無機非金屬性能,使其在能量存儲、能量轉化、氣體探測中得到廣泛應用。以鋰離子電池為例,應用中空無機非金屬納米材料制備電極可有效增大電極與電解液之間的接觸面積,增強反應活性位點。與此同時,中空無機非金屬納米材料功能化殼層,能夠有效適應鋰離子電池充放電過程中顆粒的膨脹、收縮,降低電池失效現象的產生,以推動鋰離子電池優化發展,為能源應用與節約提供創新發展路徑。

而在鋰離子電池中空無機非金屬納米材料制備過程中,傳統模板法所制備材料多為球體結構,在實際應用過程中存在一定的限制。對此,如何在改變形貌的同時,有效控制高曲率與殘余應力的影響,實現冗長殼沉積的去除,提升操作簡便性,實現產品質量、經濟、品質的協調發展成為人們關注的重點。對此,有必要對用于鋰離子電池中空無機非金屬納米材料進行研究,在明確其應用價值的同時,創新實用性強、操作簡便的中空無機非金屬納米材料制備方法。

2用于鋰離子電池的中空無機非金屬納米材料制備方法

2.1中空無機非金屬納米材料制備之“柯肯達爾效應”

柯肯達爾效應(kirkendall effect)是現階段中空無機非金屬納米材料制備的重要方法之一。它能夠使兩種或兩種以上擴散速率不同的金屬在一定條件下產生缺陷,從而使原本實心的顆粒成為具備中空結構的納米材料。在用于鋰離子電池的中空無機非金屬納米材料制備過程中,應用柯肯達爾效應具有顯著的優勢。一方面,在材料制備過程中無需利用模板,實現制備步驟的縮減,有利于節約電極材料制作成本,提升材料制備的可操作性,滿足電極材料大規模生產需求;另一方面,柯肯達爾效應基于固態物質擴散現象,能夠在不利用層狀材料的情況下,實現二元及以上復雜結構材料的合成,簡化材料制備條件[2]。例如,可根據Mn與Ni原子向外擴散與O原子向內擴散存在的速率差,進行具備中空結構0.3Li2MnO3·0.7Li Ni0.5Mn0.5O2鋰離子電池負極材料的制作。該材料的應用可有效提升鋰離子電池放電性能,實現室溫條件下200mAh/g的放電電流密度,并在100次循環后仍具備201mAhg-1可逆比容。由鋰離子電池工作原理可知,鋰離子電池在充分放電過程中,鋰離子會在正負電機之間進行嵌入和脫嵌。在此過程中,鋰離子的嵌入和脫嵌性能與鋰離子電池正負電機內部結構存在密切關聯性。而

黑鐵釩礦VOOH與次鐵釩礦VO2由于具備高離子導電率、高能量密度等優勢,應用于鋰離子電池電極材料制備中,可有效提升鋰離子電池性能,增強鋰離子電池應用安全性。對此,可利用柯肯達爾效應進行鋰電池電極材料制備,如利用L-半胱氨酸將V(IV)O(acac)2還原成V10O14(OH)2,并使其在水解作用下生成黑鐵釩礦VOOH片狀結構,使其附著在V10O14(OH)2表面,與V10O14(OH)2之間形成空隙,隨著V10O14(OH)2的消失以及黑鐵釩礦VOOH的部分氧化,將得到具有中空海膽狀結構的次鐵釩礦VO2納米材料,用作于鋰離子電池電極材料,實現與電解液接觸面積的擴大,促進鋰離子嵌入、脫嵌效率的提升。

2.2中空無機非金屬納米材料制備之“溶劑熱法”

溶劑熱法(solvothermal method)是基于水熱法發生下形成的一種合成方法,主要以有機物或非水溶媒為溶劑,在一定條件下使混合物發生反應形成所需材料。在鋰離子電池中的中空無機非金屬納米材料制備過程中,可應用溶劑熱法進行實踐。例如,Tang等學者在研究過程中,以水和乙醇混合溶液為介質,在溶劑熱法作用下制備了具有中空結構的Li4Ti5O12并將其作為鋰離子電池負極材料,實驗表明,該材料的電化學性能相對較好,其電容量達到了114mAhg-1,在循環200次后,電容量仍可達到125mAhg-1。

3結論

總而言之,中空無機非金屬納米材料所具有的結構與功能可有有效提升鋰離子電池電極材料與電解液接觸面積,加快電解液擴散從而縮短鋰離子遷移距離,降低鋰離子電池充放電過程中鋰離子嵌入與脫嵌的不利影響。對此,有必要認知中空無機非金屬納米材料制備方法,以提升材料應用性能,為鋰離子電池優化發展奠定良好基礎。

參考文獻:

[1]高欣,裴廣玲.靜電紡絲法制備聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物鋰離子電池隔膜及性能[J].化工新型材料,2018(12):85-89+93.

[2]王杰,何歡,李龍林,王得麗.用于鋰離子電池的中空無機非金屬納米材料的研究進展[J].中國科學:化學,2014,44(08):1313-1324.

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