浅谈埃洛石纳米管的应用领域

2016-07-13王子嘉

大科技 2016年36期

关键词：纳米管储存催化剂

王子嘉

（湖南省长沙市周南中学 410008）

浅谈埃洛石纳米管的应用领域

王子嘉

（湖南省长沙市周南中学 410008）

埃洛石纳米管是一种新型材料，价格低廉，有着独特的结构特点，在物质吸附、储存和运输以及重油、酶以及金属氧化物的催化上应用广泛。本文主要就埃洛石纳米管的应用进行分析。

埃洛石纳米管；应用；分析

埃洛石是一种硅盐酸矿物，又被叫做水高岭石，其化学成分和高岭土十分类似，具有区别于高岭土的片状结构的管状结构。埃洛石纳米管形态完整的中空管状结构，不封端，无卷曲破裂或套管现象，管内表面不均匀，部分区域存在着宽窄周期的变化，结构独特，是天然的多孔纳米晶体材料。作为一种新型的性能优异且价格低廉的纳米材料，埃洛石纳米管具有独特的结构特点以及明显的资源优势，在物质吸附、储存和运输以及重油、酶以及金属氧化物的催化等方面有着广泛应用。

1 埃洛石纳米管的性能分析

埃洛石纳米管因其管状结构独特，极性相比于表面积和内表面积高，对许多分子吸附能力较强，具有较好的吸附、储存和运输的性能，应用于氢键流体、燃料气体、生物大分子或药物分子等的存储和运输。

因为埃洛石纳米管的结构稳定，有着精确可控的直径和长度，其内表面可以功能化，其吸附性能具有选择性，运输具有可调控性，在分子储存、分离、吸附、运输装置甚至传感器等方面都有很大的潜力和价值。尤其埃洛石纳米管具有较大的孔径和较高的内表面极性，可以大幅提高水分子在纳米管中的自扩散系数，可以在分子运输和亲油亲水分子之间的分离领域进行广泛应用。

如果人们把碳纳米管和多孔性炭与埃洛石纳米管进行对比的话，就会发现埃洛石纳米管在燃料气体的运输方面，优势明显。其资源丰富，生产成本低，储存容量高，应用前景较好。

埃洛石纳米管的黏土矿物粒子分散度使得埃洛石纳米管具有良好的生物相容性，可以达到较大表面积和较高的包容度，可以防止药物发生酶降解或者化学变化，增加水溶解性，并实现对药物分子的微囊储存。其吸附能力强，容易回收再生，且安全无毒，价格低廉。因而在生物大分子或药物分子存储和运输方面具有优势。

2 埃洛石纳米管在催化剂领域中的应用

埃洛石纳米管在催化行业被广泛应用。埃洛石的表面羟基可以在特定的条件下对酸性活性位点进行提供，因而可以用作催化剂对石油的裂化、直链脂肪酸与醇的酯化反应等进行催化。还可以把埃洛石纳米管当成催化剂的载体，将催化剂在埃洛石纳米管的表面或纳米管内进行固定，制造出活性和选择性良好的催化剂，使得管径的设定只有特定大小的分子才可以进入到纳米管当中，实现反应物分子的某部分穿透管与活性位点的解除，进行择形催化。

埃洛石纳米管可以被用作酸的催化剂.因为其在重油的催化和裂化方面具有良好的活性，尤其是其反应活性远大于高岭石，被广泛应用于石油炼制行业。而研究证明埃洛石纳米管在进行催化酯化反应的时候，再生容易。

埃洛石纳米管还可以被用作环保、制药和酶的催化剂载。虽然无机材料早已经被用作了酶的固定化载体，且具有稳定性和不溶于有机溶剂和易再生等优点，但其直径和表面积的大小制约了大分子对微孔表面的进入。而埃洛石纳米管显然更具有对大分子酶的吸附能力，更适合被人们用来作为酶的催化载体。

研究表明埃洛石纳米管可以在有机物选择性的氧化过程中被用来当作金属复合物的催化剂载体。目前可知金属卟啉类可被固定在埃洛石纳米管内，在高压和搅拌回流条件下阳离子铁卟啉和阴离子铁卟啉的固定率都可以到达100％。但埃洛石纳米管对中性铁卟啉的固定几乎不能完成。

3 埃洛石纳米管在其他领域中的应用

人们在制备纳米粒子或纳米线的时候，可以把埃洛石纳米管当作纳米反应器；也可以把埃洛石纳米管作为原料来进行水热合成制备立方型分子筛，可以吸附废水中的铵离子。

埃洛石纳米管也被应用在存储电能方面。对碳、金属氧化物和导电聚合物的对比中，人们发现聚吡咯是一种具有良好热稳定性和导电性的导电高分子，但由于其本身的单体脆性和较差的工艺性能，需要进行导电高分子材料的复合。研究表明，可以将丙胺接到埃洛石纳米管的表面，通过路易斯酸碱作用和聚吡咯结合得到一种复合超级电容器材料，其导电率对温度的依赖性较小。