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納米氧化銅粉體的應(yīng)用研究解析


來源:中國粉體網(wǎng)

標(biāo)簽氧化銅
普通氧化銅主要用在氣體分析中測定碳,也是有機(jī)反應(yīng)中常用的催化劑和無機(jī)反應(yīng)中制備其它銅化合物的原料。納米氧化銅的粒徑在1~100 nm 的范圍內(nèi),該尺寸的顆粒處于宏觀物體和微觀粒子的過渡區(qū)域,因此具有體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng),從而在光吸收、磁性、熱阻、催化劑、化學(xué)活性和熔點(diǎn)方面均表現(xiàn)出不同于普通氧化銅的特殊物理化學(xué)性質(zhì)。作為一種新型的重要功能材料,在生物醫(yī)藥、傳感器、催化材料和環(huán)境治理等方面也有很好的應(yīng)用前景。

    1、納米氧化銅脫硫性能

    隨著工業(yè)化生產(chǎn)的繁榮,大量硫化物(如硫化氫、二氧化硫)排放到空氣中,對環(huán)境和人類造成不可估量的危害。研究表明,一些金屬氧化物具有較好的脫硫性能,其中納米氧化銅的脫硫效果最好,其主要應(yīng)用于煙煤氣脫硫等。閆波等提出了納米脫硫劑的概念,并采用直接沉淀法制備出納米氧化銅脫硫劑。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),納米氧化銅可應(yīng)用于常溫脫硫,對H2S 的脫除精度可以達(dá)到0.05 mg/m3 以下。經(jīng)過優(yōu)選,產(chǎn)品在3000 h−1 空速下穿透硫容達(dá)到25.3%,高于同類型的其它脫硫劑產(chǎn)品。為了提高納米氧化銅的利用率,工業(yè)上多將其負(fù)載于活性炭、Cr2O3、ZrO2、ZnFeO4 等載體上。Li 等研究發(fā)現(xiàn),CuO-Cr2O3 和CuO-CeO2 的脫硫性能可以滿足熱煤氣脫硫的應(yīng)用,而其脫硫活性和再生性能可以通過改變?nèi)剂蠚怏w組分和溫度來進(jìn)行優(yōu)化。Wang等通過共沉淀超臨界干燥法制備了Cu/3 Y-ZrO2納米材料,并模擬煙氣,用氣相色譜儀研究了其脫硫性能,結(jié)果表明,該法制得的納米材料晶型良好和燒結(jié)團(tuán)聚現(xiàn)象不明顯,產(chǎn)品的脫硫性能與負(fù)載銅的含量成正比,與比表面積成反比,且在300~500 ℃時(shí)脫硫率隨溫度增加而升高,最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的峰值。

    2、納米氧化銅的催化性能

    銅屬于過渡金屬元素,具有不同于其它族金屬的特殊電子結(jié)構(gòu)和得失電子的性能,在催化劑領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。甲醇作為一種生物質(zhì)能源,有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中提高其能量釋放效率依賴于甲醇的快速和完全的氧化轉(zhuǎn)化,而對甲醇氧化反應(yīng)催化活性研究表明,納米氧化銅的催化活性比常規(guī)催化劑高很多,210~220 ℃時(shí)甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%;并且利用納米氧化銅可催化氨基酸化學(xué)發(fā)光,在生物科學(xué)領(lǐng)域常用其檢測氨基酸;羅明鳳等[5]研究發(fā)現(xiàn),納米氧化銅的催化效能較分析純CuO 和Cu2+分別提高了5.65 和4.51 倍,同時(shí)發(fā)現(xiàn),納米氧化銅可用于提高化學(xué)發(fā)光檢測氨基酸的靈敏度,對氨基酸的芯片檢測具有重要的意義。

    3、納米氧化銅的抗殺菌性能

    研究表明,在大于禁帶寬度能量光的激發(fā)下,環(huán)境中的O2 及H2O 能與產(chǎn)生的空穴-電子對作用產(chǎn)生活性氧等自由基,這些自由基與細(xì)胞中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使細(xì)胞分解而達(dá)到抗菌的目的。Pratibha Pandey 等對納米氧化銅進(jìn)行了抗菌測試。而Mahapatra 等[35]采用液相法制備出粒徑為80~160 nm 的氧化銅,同時(shí),研究結(jié)果表明納米氧化銅對肺炎桿菌、綠膿桿菌等具有良好的抑菌能力。

    納米氧化銅粉體特殊的物理化學(xué)性質(zhì)使其具有越來越廣泛的應(yīng)用潛能,而隨著科技的進(jìn)步,納米氧化銅的制備方法和應(yīng)用研究十分活躍。
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