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摘要：纳米粒子，又称超微粒子，在资源日益紧张和生存危机日益强烈的现代社会，资源利用方面的技术研究与应用越来越受到重视，这同时也催生了材料行业的大发展，其中，就有纳米材料。纳米技术及其相关材料研究在新经济形态、新兴产业和新的资源利用思路中，都有着重要的甚至是革命性的作用，在全世界也逐渐掀起研究的浪潮。由于纳米技术具有种种优点，在电力环保上的应用也逐渐增多，其中最主要是无机纳米材料在此方向的应用。无机纳米材料是纳米材料根据物质类别所划分种类的一种，基本由无机物质组成。在充分认识了无机纳米材料的特性以后，主要将其应用于电力环保上的后续处理，包括水处理和大气处理。
本文将从以下两个方面介绍无机纳米材料在电力环保上的应用，包括纳米材料与技术的特性和分类以及高技术领域上的应用、纳米材料与技术在电力环保上的主要应用，其中包括大气污染处理和水污染处理。
关键词：纳米材料;电力;应用研究
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-01-167
1纳米材料与技术
1.1特性
纳米材料于上世纪八十年代逐渐兴起并发展，近年来，纳米材料的基本单元尺寸有进一步降低的趋势。
纳米材料在尺寸效应的影响下，有着相对于其他材料更加优越的力学性能。首先，它的弹性模量较常规晶体材料降低了30%-50%，虽然这个结论已经被证明为不准确，但纳米材料的确具有更低的弹性模量和更大的强度。其次，纳米技术制成的金属拥有普通金属二到七倍的硬度和强度;另外，纳米材料还可以随着基本单元的尺寸减小，降低自身的强度;最后，纳米材料的塑形也远超其他材料，例如它具有低温下的超塑性。
1.2分类
纳米材料的种类和划分方式都很多。根据不同的维度，可以分为0维的超细粒子、一维的纳米线条、二维的纳米薄膜和三维的纳米块体，前三者统称为低维纳米材料;根据组成结构，可以划分为单一纳米材料和复合纳米材料;根据组成物质，可以分为有机和无机。此外，还可以根据化学性质、物理性质和应用方向等多方面进行更加详细的划分，此处不作更多阐述。
1.3纳米材料与技术在高科技领域中的应用
纳米科技的出现和发展顺应了社会经济发展所带来的强烈技术需求，因此，纳米材料与技术在高科技领域中也有相当广泛的应用，其中包括但不限于电子产业、能源环境、生物制药、纺织制造、国防军事和航空航天等。
纳米材料在生物医药上的应用广泛，提供了新型的诊断技术，例如利用纳米材料跟踪生物体内活动，利用纳米生物材料制作的靶向药具有良好的传递性和相容性，同时可降解程度高 ，添加纳米银离子制成的生物外敷用品对多种外科细菌都展现出了较好的抑制效果。而不论是半导体还是微电子，不论是用于提升存储容量还是用于缩小计算机体积，纳米材料在电子信息产业上的应用都相当具有发展前景和潜力。纳米材料以及技术同样会对国防军事相关的技术产生极其深远的影响，例如，纳米材料可以用于隐形材料或者涂料的研究，这意味着未来武器的防护能力会更强。纳米材料的许多特性使得它在纺织行业同样具有很大的研究价值，这其中主要包括各种新型纺织材料的研究，如利用纳米结构的致密性制成的超疏水材料、仿生学指导下的超微坑结构材料和纳米结构生色材料等。
2纳米材料与技术在电力环保的应用
就我国的能源结构而言，煤炭为能源的火力发电依然是主要的发电方式，光电、风电这类清洁能源由于技术不足产生的发电成本高、发电效率低等问题尚未解决，因此占比较低。而火力发电产生的大气污染和水资源污染相当严重，对环境的破坏程度也很更强。纳米材料在防治污染方面有着广泛的应用前景，很早就在海洋石油污染方面发挥起了作用，因此在电力环保方面也逐渐显示出了应用和研究价值，其中就包括本文中介绍的无机纳米材料。在充分认识了无机纳米材料的特性和电力环保的问题路径及技术手段以后，我国目前在电力环保上对纳米材料的应用主要在电力生产的后续处理阶段，包括水污染处理和大气污染处理。大气处理主要包括新型光电转化器、纳米助燃剂和光催化;水处理方面主要包括光催化降解、纳滤处理和纳米吸附材料的研究。
2.1纳米材料在大气处理中的应用
2.1.1新型光电转化材料及清洁能源的开发
不可否认，煤炭是全世界范围内最适合用于发电的化石能源之一。煤炭的开采和燃烧所造成严重的环境污染也一直是我国防治污染的重点领域之一。利用纳米半导体材料开发新型的光电转化器可以有效提高光线的吸收率和光电的转化效率。加强光电能源的开发，降低火力发电在我国电力行业中的占比，从源头上治理煤炭燃烧所带来的大气污染。这项研究也逐渐成为电力环保领域的研究前沿，具有相当大的研究价值。
2.1.2煤炭的洁净燃烧技术？偅i
煤炭在燃烧过程中产生的污染物和有害物质种类多，包括一氧化碳和二氧化硫这类有毒气体，清洁难度大，因此，如何降低污染物额产生成为了纳米材料在火电上的应用研究路径之一，其中就包括纳米助燃剂。在煤炭燃烧过程中添加利用纳米级别的助燃剂，不仅可以提高煤炭燃烧效率的同时，也可以降低污染，减少碳和有毒气体的排放量。
2.2纳米材料在水处理中的应用
水污染一直是火力发电行业中除了大气污染另一个最大的污染源，是达到电力环保目标过程中绕不开的一大重点。在水污染的处理过程中，无机纳米材料就可以发挥巨大作用，主要包括光催化降解、纳米吸附材料和钠滤处理。
2.2.1光催化降解
与传统技术相比，污染更低、净度更高的纳米级二氧化钛可以在光催化作用下，快速分解掉其中的污染物，达到改善废水污染情况的目的。一方面是因为它的比表面积大，可以最大限度利用自身吸附污染物，一方面是因为它的紫外光吸附能力更强，处理污水中的有机物速度更快。
2.2.2纳滤处理
纳滤相比于其他的压力驱动膜分离技术出现较晚，大致可以追溯到20世纪70年代，但是仍然比纳米材料本身出现得更早。纳滤在水处理上的应用極其广泛，早期主要应用于纯净水生产。纳滤是当代国内外膜分离领域研究的热点之一，如今也被广泛应用于工业废水的处理，其中就包括火力发电中洗煤造成的水污染，可以有效地将工业废水转化为工业回用水，减少水污染的同时提高水资源的利用率，在严重缺水的火力发电区域，例如我国山西，这项技术有非常广大的应用市场，会发挥巨大的作用。
2.2.3纳米吸附材料
纳米材料本身由于其特殊的物理性质而具备的尺寸效应和表界面效应，使得其拥有针对金属粒子的超强吸附能力，纳米吸附材料也逐渐成为环保领域的研究热点之一。目前的纳米吸附材料主要分为碳纳米材料、纳米零价铁和纳米氧化物三种。碳纳米材料包括石墨烯和碳纳米管;氧化物吸附剂包括纳米金属氧化物和纳米SIO2;纳米零价铁的研究主要在水中重金属离子的去除方法上。
参考文献
[1]孙娜. 有机—无机纳米复合材料的制备、性能及其在含能材料中的应用研究[D]. 2019.
[2]陈盛锐， 王建， 邬学壮，等. 无机-有机杂化策略制备二维纳米碳材料及其电容性能研究[J]. 江汉大学学报：自然科学版， 2019， 47（02）：101-109.
本文将从以下两个方面介绍无机纳米材料在电力环保上的应用，包括纳米材料与技术的特性和分类以及高技术领域上的应用、纳米材料与技术在电力环保上的主要应用，其中包括大气污染处理和水污染处理。
关键词：纳米材料;电力;应用研究
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-01-167
1纳米材料与技术
1.1特性
纳米材料于上世纪八十年代逐渐兴起并发展，近年来，纳米材料的基本单元尺寸有进一步降低的趋势。
纳米材料在尺寸效应的影响下，有着相对于其他材料更加优越的力学性能。首先，它的弹性模量较常规晶体材料降低了30%-50%，虽然这个结论已经被证明为不准确，但纳米材料的确具有更低的弹性模量和更大的强度。其次，纳米技术制成的金属拥有普通金属二到七倍的硬度和强度;另外，纳米材料还可以随着基本单元的尺寸减小，降低自身的强度;最后，纳米材料的塑形也远超其他材料，例如它具有低温下的超塑性。
1.2分类
纳米材料的种类和划分方式都很多。根据不同的维度，可以分为0维的超细粒子、一维的纳米线条、二维的纳米薄膜和三维的纳米块体，前三者统称为低维纳米材料;根据组成结构，可以划分为单一纳米材料和复合纳米材料;根据组成物质，可以分为有机和无机。此外，还可以根据化学性质、物理性质和应用方向等多方面进行更加详细的划分，此处不作更多阐述。
1.3纳米材料与技术在高科技领域中的应用
纳米科技的出现和发展顺应了社会经济发展所带来的强烈技术需求，因此，纳米材料与技术在高科技领域中也有相当广泛的应用，其中包括但不限于电子产业、能源环境、生物制药、纺织制造、国防军事和航空航天等。
纳米材料在生物医药上的应用广泛，提供了新型的诊断技术，例如利用纳米材料跟踪生物体内活动，利用纳米生物材料制作的靶向药具有良好的传递性和相容性，同时可降解程度高 ，添加纳米银离子制成的生物外敷用品对多种外科细菌都展现出了较好的抑制效果。而不论是半导体还是微电子，不论是用于提升存储容量还是用于缩小计算机体积，纳米材料在电子信息产业上的应用都相当具有发展前景和潜力。纳米材料以及技术同样会对国防军事相关的技术产生极其深远的影响，例如，纳米材料可以用于隐形材料或者涂料的研究，这意味着未来武器的防护能力会更强。纳米材料的许多特性使得它在纺织行业同样具有很大的研究价值，这其中主要包括各种新型纺织材料的研究，如利用纳米结构的致密性制成的超疏水材料、仿生学指导下的超微坑结构材料和纳米结构生色材料等。
2纳米材料与技术在电力环保的应用
就我国的能源结构而言，煤炭为能源的火力发电依然是主要的发电方式，光电、风电这类清洁能源由于技术不足产生的发电成本高、发电效率低等问题尚未解决，因此占比较低。而火力发电产生的大气污染和水资源污染相当严重，对环境的破坏程度也很更强。纳米材料在防治污染方面有着广泛的应用前景，很早就在海洋石油污染方面发挥起了作用，因此在电力环保方面也逐渐显示出了应用和研究价值，其中就包括本文中介绍的无机纳米材料。在充分认识了无机纳米材料的特性和电力环保的问题路径及技术手段以后，我国目前在电力环保上对纳米材料的应用主要在电力生产的后续处理阶段，包括水污染处理和大气污染处理。大气处理主要包括新型光电转化器、纳米助燃剂和光催化;水处理方面主要包括光催化降解、纳滤处理和纳米吸附材料的研究。
2.1纳米材料在大气处理中的应用
2.1.1新型光电转化材料及清洁能源的开发
不可否认，煤炭是全世界范围内最适合用于发电的化石能源之一。煤炭的开采和燃烧所造成严重的环境污染也一直是我国防治污染的重点领域之一。利用纳米半导体材料开发新型的光电转化器可以有效提高光线的吸收率和光电的转化效率。加强光电能源的开发，降低火力发电在我国电力行业中的占比，从源头上治理煤炭燃烧所带来的大气污染。这项研究也逐渐成为电力环保领域的研究前沿，具有相当大的研究价值。
2.1.2煤炭的洁净燃烧技术？偅i
煤炭在燃烧过程中产生的污染物和有害物质种类多，包括一氧化碳和二氧化硫这类有毒气体，清洁难度大，因此，如何降低污染物额产生成为了纳米材料在火电上的应用研究路径之一，其中就包括纳米助燃剂。在煤炭燃烧过程中添加利用纳米级别的助燃剂，不仅可以提高煤炭燃烧效率的同时，也可以降低污染，减少碳和有毒气体的排放量。
2.2纳米材料在水处理中的应用
水污染一直是火力发电行业中除了大气污染另一个最大的污染源，是达到电力环保目标过程中绕不开的一大重点。在水污染的处理过程中，无机纳米材料就可以发挥巨大作用，主要包括光催化降解、纳米吸附材料和钠滤处理。
2.2.1光催化降解
与传统技术相比，污染更低、净度更高的纳米级二氧化钛可以在光催化作用下，快速分解掉其中的污染物，达到改善废水污染情况的目的。一方面是因为它的比表面积大，可以最大限度利用自身吸附污染物，一方面是因为它的紫外光吸附能力更强，处理污水中的有机物速度更快。
2.2.2纳滤处理
纳滤相比于其他的压力驱动膜分离技术出现较晚，大致可以追溯到20世纪70年代，但是仍然比纳米材料本身出现得更早。纳滤在水处理上的应用極其广泛，早期主要应用于纯净水生产。纳滤是当代国内外膜分离领域研究的热点之一，如今也被广泛应用于工业废水的处理，其中就包括火力发电中洗煤造成的水污染，可以有效地将工业废水转化为工业回用水，减少水污染的同时提高水资源的利用率，在严重缺水的火力发电区域，例如我国山西，这项技术有非常广大的应用市场，会发挥巨大的作用。
2.2.3纳米吸附材料
纳米材料本身由于其特殊的物理性质而具备的尺寸效应和表界面效应，使得其拥有针对金属粒子的超强吸附能力，纳米吸附材料也逐渐成为环保领域的研究热点之一。目前的纳米吸附材料主要分为碳纳米材料、纳米零价铁和纳米氧化物三种。碳纳米材料包括石墨烯和碳纳米管;氧化物吸附剂包括纳米金属氧化物和纳米SIO2;纳米零价铁的研究主要在水中重金属离子的去除方法上。
参考文献
[1]孙娜. 有机—无机纳米复合材料的制备、性能及其在含能材料中的应用研究[D]. 2019.
[2]陈盛锐， 王建， 邬学壮，等. 无机-有机杂化策略制备二维纳米碳材料及其电容性能研究[J]. 江汉大学学报：自然科学版， 2019， 47（02）：101-109.