陕西科技大学材料学院《无机合成》课件16-17-18微重力法-超重力-仿生.ppt

2.错流型旋转填料床 逆流型旋转填料床的内外环流体通道横截面积相比悬殊，气速变化过大，气体形体阻力高；气体由旋转床的外环沿径向流向内环，需克服离心阻力，这两个因素造成气相流阻过大，不适于大流量的气液传热传质。 为在大流量的气液传热传质过程中引入离心力场强化传热传质，人们开始研究采用错流型旋转填料床。 错流型旋转填料床结构如图18—2所示。错流型旋转填料床中的气体流道横截面均匀，气速恒定，且气体沿旋转床轴向流动，无需克服离心阻力，故气相阻力小，适合大流量的气液两相传热传质。 逆流型旋转填料床和错流型旋转填料床都是利用超重力场来强化气液两相间的传热传质，与常规重力条件下的传热传质相比，其强化倍数达一个数量级以上。 第三节 超重力反应沉淀法合成纳米材料及其应用 一、 纳米碳酸钙 纳米碳酸钙：填料、白色颜料→广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等许多行业。 近几年来，随着碳酸钙的超细化、结构复杂化及表面改性技术的发展，极大地提高了它的应用价值。 对不同形态超细碳酸钙制备技术的研究，已成为许多先进国家开发的热点。 北京化工大学超重力工程研究中心采用超重力技术成功地合成出乎均粒度为15~30nm的碳酸钙粉体。根据市场需求，迅速进行了工程放大技术的研究，掌握了超重力法合成关键技术的放大规律，在国际上率先开发建成第一条3000t／a超重力法制备纳米碳酸钙粉体的工业生产线。 现已在广东广平化工有限公司、内蒙古蒙西高新技术材料公司建立厂3000t／a的工业生产装置，并与新加坡纳米材料科技公司等进行了国际科技合作。 二、纳米氢氧化铝 随着高分子材料在工业、民用乃至各个领域的应用不断增加。 积极发展和推广应用阻燃材料引起了全社会的关住。近年来在美国、欧洲、日本等发达国家阻燃剂保持35％以上较高的年增长率。 另一方面由于阻燃剂正向高效、低毒、低烟方向发展，因此有机卤系(溴系及氯系)阻燃剂的用量将逐年递减，而无机系阻燃剂(氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锑等)将有大的发展，预计年增长率为6％。 无卤阻燃体系。特别是无卤、低烟、低毒阻燃剂将受到用户的青睐。因此，大力开展性能优异的无卤阻燃剂的研究是非常必要的。为了更好的发挥阻燃效果及添加量增加时减少对材料力学性能的影响，其超细化、纳米化是必然趋势。 北京化工大学超重力工程研究中心开发的新型高效铝系阻燃剂一氢氧化铝纳米纤维(改性ATH)，可广泛应用于普通ATH所能使用的电工、电线、电缆、日用品、建筑材料、运输等塑料和橡胶制品中以及普通ATH不能 使用的工程塑料(航空材料、军用舰船等)中。 三、纳米碳酸钡 纳米碳酸钡材料可用于制造彩色显像管和计算机显示器。碳酸钡有较强的x射线屏蔽能力，在彩色显像管和计算机显示器玻璃 中加入纳米碳酸钡材料，可有效吸收x射线，对人体有保护作用。 纳米碳酸钡粉体可制作磁性材料，它制成的铁氧化体具有高矫顽场强及磁学性能优异的特点。结构陶瓷(如用作室内装饰用的瓷砖等)的生产中加入碳酸钡纳米材料，可改进砖的强度，增加耐磨性和耐化学腐蚀性；还可减少生产过程中的气泡和气孔，扩大烧结范围，增加热膨胀系数。采用碳酸钡粉末作釉料，可提高釉的焙结和耐磨能力，使釉料色泽牢固，光亮稳定。 由碳酸钡纳米材料制成的啕瓷电容，具有较大的介电常数和温度特性，可使其具有小型、轻质、大容量和高频率等特点。 在玻璃生产中加入纳米碳酸钡粉体，可改变许多光学性能，使玻璃折射率更高，硬度更大，改善了玻璃耐磨划性。 普通碳酸钡的比表面为5—6m2／g，目前北京化工大学超重力工程研究中心合成的碳酸钡比表面积≥20m 2／g。 四、纳米碳酸锂 锂离子电池具有比能量大、工作电压高、自放电小、安全性能好、充放电循环寿命长以及无公害等一系列优点，作为必威体育精装版一代可充电电池，在许多便携式电器及军用方面有着广阔的使用前景，因而引起世界各国的广泛重视。而正极材料的选择及制备就是其中一个十分重要的方面。 随着电子工业的迅速发展，日用电器变得更加小型化，这就要求化学电源具有高的能量密度，且要求电极材料小型化。 插入型化合物正极材料的制备几乎都是以金属氧化物与碳酸锂按等摩尔比，以去离子水为介质进行反应，由于原料粒径较大，因此必须经长时间充分球磨后再进行高温焙烧制得。而经这样的工艺所获得的LiNiO2和LiCoO2 粒度。几乎都约在5μm左右。而要获得粒径较小H粒度分布均匀的正极材料，必须将原料的粒度减小，则不用球磨而可以直接烧结得到微型化的电极材料。 北京化工大学超重力工程研究中心利用超重力技术，采用气液法制备出纳米碳酸锂粉体，产品平均粒度约80n