纳米科学与技术：环境纳米科学与技术 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《纳米科学与技术：环境纳米科学与技术》系统介绍了环境纳米科学与技术的主要研究内容和成果，包括环境功能纳米材料的制备、表征和分析测定方法，纳米材料和技术在环境污染物分析测定、吸附去除与催化降解中的应用，以及纳米材料在环境中的迁移转化、环境效应与安全性评价等。

目录

《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章 环境功能纳米材料的制备
1.1 引言
1.2 环境功能纳米材料的制备技术
1.2.1 气相法
1.2.2 液相法
1.2.3 固相法
1.2.4 其他方法
1.3 环境功能纳米材料的功能化
1.3.1 环境纳米吸附材料的功能化
1.3.2 环境纳米催化材料的功能化
1.3.3 环境纳米分离分析材料的功能化
1.3.0环境纳米传感材料的功能化
参考文献

第2章 纳米材料的表征和分析测定
2.1 引言
2.2 纳米材料的定性表征与定量
2.2.1 颗粒形貌表征
2.2.2 颗粒表面表征
2.2.3 晶体结构与微环境
2.2.0颗粒组成
2.2.5 颗粒浓度
2.3 环境和生物介质中纳米材料的分离富集
2.3.1 液液萃取
2.3.2 固相萃取
2.3.3 浊点萃取
2.3.0场流分级技术
2.3.5 尺寸排阻色谱技术
2.3.6 电泳技术
2.3.7 密度梯度离心技术
2.3.8 其他分离方法
2.4 结论与展望
参考文献

第3章 纳米材料在污染物吸附去除中的应用
3.1 引言
3.2 吸附过程与原理
3.2.1 吸附的基本原理
3.2.2 吸附的过程与模型
3.3 纳米吸附材料及特性
3.3.1 常用的纳米吸附材料
3.3.2 纳米材料的吸附特性
3.4 纳米材料吸附去除水中有机污染物
3.4.1 吸附机理
3.4.2 吸附动力学过程
3.4.3 吸附热力学过程
3.4.4 影响因素
3.5 纳米材料吸附去除水中重金属离子
3.5.1 吸附机理
3.5.2 吸附动力学过程
3.5.3 吸附热力学过程
3.5.4 影响因素
3.6 纳米材料吸附去除水中无机阴离子
3.6.1 吸附机理
3.6.2 吸附动力学过程
3.6.3 吸附热力学过程
3.6.4 影响因素
3.7 纳米材料在吸附处理工程中应用的设计原则和要求
3.7.1 吸附处理单元的设计原则
3.7.2 纳米吸附材料的固液分离要求
3.7.3 纳米吸附材料的再生技术要求
参考文献

第4章 纳米材料在水环境污染物催化降解中的应用
4.1 引言
4.2 纳米电催化材料
4.2.1 纳米贵金属
4.2.2 贵金属复合纳米碳材料
4.2.3 纳米碳材料
4.2.4 纳米金属氧化物
4.2.5 纳米聚合物
4.2.6 纳米电催化在水污染控制中的潜在应用
4.3 纳米光催化材料
4.3.1 纳米异质结材料
4.3.2 光子晶体
4.3.3 等离子共振材料
4.3.4 高活性晶面优势暴露材料
4.3.5 金属有机框架光催化材料
4.3.6 无金属可见光响应纳米光催化材料
4.3.7 纳米光催化在水污染控制中的潜在应用
4.4 纳米鋪催化材料
4.4.1 纳米金属氧化物
4.4.2 纳米碳材料
4.4.3 介孔载体及介孔催化剂
参考文献

第5章 纳米技术在环境分析中的应用
5.1 引言
5.2 纳雜术在环境样品前处理中的应用
5.2.1 碳纳米材料固相萃取和固相微萃取
5.2.2 金属氧化物纳米材料固相萃取和固相微萃取
5.2.3 聚合物纳米材料固相萃取和固相微萃取
5.2.4 金属纳米材料固相萃取
5.3 纳雜术在分离分析中的应用
5.3.1 纳米技术在色谱分离分析中的应用
5.3.2 纳米技术在毛细管电泳和开管柱电色谱中的应用
5.3.3 纳米技术在微流控芯片毛细管电泳中的应用
5.4 纳米传感技术在环境分析中的应用
5.4.1 碳纳米米料传赚术
5.4.2 金属纳米材料传感技术
5.4.3 硅基纳米材料传感技术
5.4.4 半导体量子点传感技术
5.5 总结
参考文献

第6章 纳米材料在环境中的转化
6.1 引言
6.2 人工纳米材料的使用与环境释放
6.3 环境介质中纳米材料的迁移与分布
6.4 环境介质中纳米材料的转化
6.4.1 物理转化
6.4.2 化学转化
6.4.3 生物转化
6.5 典型纳米材料在环境中的转化行为
6.5.1 纳米银
6.5.2 零价纳米铁
6.5.3 金属氧化物纳米材料
6.5.4 碳纳米材料
6.6 问题与展望
参考文献

第7章 人工纳米材料的环境效应与安全性评价
7.1 纳米材料的毒性效应与安全性
7.1.1 纳米材料的暴露与毒性
7.1.2 纳米材料的跨膜运输
7.1.3 纳米材料与生物大分子的相互作用
7.1.4 纳米材料的生物降解
7.1.5 纳米材料的毒性效应
7.1.6 影响纳米材料毒性的因素
7.1.7 纳米材料的毒性作用机制
7.2 纳米材料的环境与生态效应
7.2.1 生物对环境中纳米材料的摄取、积累与毒性
7.2.2 纳米粒子的食物链传递
7.2.3 纳米材料的生物有效性
7.2.4 纳米材料的生态毒理学效应
参考文献
索引

精彩书摘

　　《纳米科学与技术：环境纳米科学与技术》：
　　第1章 环境功能纳米材料的制备
　　环境功能纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（1～100nm）范围，或者由它们作为基本单元构成的具有应用于环境领域所需的特殊性能如光电催化、吸附、萃取分离等的材料。纳米材料研究的快速发展为解决环境所面临的各种问题提供了很好的理论基础和技术支持，将功能化纳米材料应用到环境保护和环境治理领域，改进或研究出全新的大气污染、水污染和固体废弃物污染的预防和治理方法，提高功能纳米材料的对环境污染物的吸附、催化降解和转化、传感、分离分析等性能，是环境领域发展的重要方向。以独特性能和高效稳定为牵引的环境功能纳米材料研究，把纳米材料研究推向了一个新高度和新层次。纳米材料与环境等领域的联系又推动着纳米材料研究的进展。
　　1.1引言
　　自从1984年德国的Gleiter教授研究报道了用惰性气体凝聚法成功制备出纯物质的纳米晶材料，纳米材料的制备方法便发展开来。随着纳米材料制备技术的不断革新，以纳米材料为基础的纳米科技得到了快速发展，功能纳米材料的制备已由随机性生长到可控性生长，从无序到有序，人们可以按照需要设计和合成出有实用价值的功能纳米材料，将其应用到环境等领域。纳米技术被认为是21世纪最有发展前途的新技术之一。材料尺寸在纳米水平时，晶界数量会大幅增加，这是由于此尺寸下界面原子比例较大，且原子排列也互不相同。纳米材料具有不同于普通材料的光、电、磁、热等性能。高浓度晶界和晶界原子的特殊结构使得材料的力学性能、介电性、磁性、超导性、光学、热力学特性既和单个原子不同，又有别于宏观块体材料，这使纳米材料表现出许多新的性能，比如表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应、体积效应、介电限域效应和量子限域效应等。这些优异的性能和其独特的结构使得功能纳米材料逐渐应用到环境领域并将其提高到一个全新水平。
　　由于近几年纳米材料在环境领域的逐步应用及潜在的应用前景，环境功能纳米材料越来越引起了国内外的关注。功能纳米材料按照维数可划分为零维、一维、二维和三维纳米材料。零维纳米材料被称为量子点，是指在空间三维方向均为纳米尺度的原子团簇或颗粒等，在三个维度上与电子德布罗意波的波长或电子的平均自由程相当甚至更小，从而电子或载流子在三个维度上都受到约束，不能自由运动，即电子在三个维度上的能量都已经量子化；一维纳米材料被称为量子线，是指在空间有二维为纳米尺度，如纳米线、纳米棒、纳米管等，电子在两个维度上的运动受约束，仅在一个维度上能够自由运动；二维纳米材料被称为量子面，是指在空间中有一维在纳米尺度，如具有层状结构的纳米带、纳米薄膜、纳米片等，电子在一个维度上的运动受约束，能在其余两个维度上自由运动；三维纳米材料是指具有纳米结构的晶粒尺寸至少有一个方向在纳米范围内的块体材料。其中环境功能纳米材料以一维纳米材料和二维纳米材料居多。
　　通过控制环境功能纳米材料的制备和组装过程，可以有效地调节其性能，从而更有效地满足环境各个领域的需求。开展用纳米材料治理环境污染的基础技术和原理研究，不仅会为我们解决环境污染问题提供新工具，而且还有助于人们以环境友好的方式设计、生产、使用、循环和处置纳米材料，避免纳米材料的负面环境影响。
　　1.2环境功能纳米材料的制备技术
　　随着经济和社会的发展，由废水、废气和废物排放所引起的环境污染已成为世界关注的问题，其中以含重金属离子废水、农药废水、酚类废水、卤代有机物废水、含油废水、造纸废水、含表面活性剂废水等造成的水体污染、以机动车尾气和烟气等造成的大气污染尤为严重。而这些环境问题的预防和解决依赖于性能优良的催化材料、吸附剂、传感元件等的开发，这就对材料的性能提出更高的要求。由于纳米材料具有独特的光、电、磁等性能，它的出现为这些环境问题的解决提供了可能。要调控纳米材料的性能而实现其在不同领域的应用，可控性合成纳米材料是关键。为了实现纳米材料在环境领域的应用，更好地满足水处理和大气污染治理的需求，首先要寻求好的纳米材料制备方法，得到稳定的、形貌、尺寸满足性能需求的纳米材料。由相同元素组成的功能纳米材料，其性能会由于尺寸、形貌、结构和结晶性的差异而显著不同，而不同的制备方法或者条件就能制备出不同尺寸、形貌、结构和结晶的功能纳米材料。为更好地优化和充分利用功能纳米材料的某些性能，各种有效的制备技术近几年得到迅速发展。目前环境功能纳米材料的制备技术按照物理形态划分为气相法、液相法、固相法以及其他方法。
　　1.2.1气相法
　　气相法指首先将原料物质变为气态，使之在气体状态下发生物理或化学反应，并在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。气相法可分为蒸发法、溅射法、原子层沉积法、等离子体化学气相沉积法和热解化学气相沉积法等。由于气相法制备的纳米材料具有纯度高、组分易控、粒度均匀、颗粒团聚少、无需后续处理的特点，它已成为目前环境功能纳米材料制备技术研究的重点。
　　1.2.1.1蒸发法
　　蒸发法是较为常用的气相制备技术，它是在真空或者惰性气体条件下，利用高温热源将原料（如金属、合金或陶瓷）加热蒸发，之后骤冷使之凝聚成纳米粒子的方法。改变压力和温度可有效控制粒子的粒径大小和分布。蒸发法具有许多优点，如工艺简单、占地少、对环境无污染或极少污染、能源和原材料消耗少［1］，而且该方法制备的纳米颗粒具有表面较清洁、粒径分布窄、粒度均匀、颗粒粒径小（可小于10nm）等特点。
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前言/序言

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