一、納米氧化銅特性簡介

 氧化銅粉是一種棕黑色的金屬氧化物粉末，用途很廣。普通氧化銅是一種用途廣泛的多功能精細(xì)無機(jī)材料，主要應(yīng)用在印染、玻璃、 陶瓷、醫(yī)藥及催化等領(lǐng)域。它可以作為催化劑及催化劑載體以及電極活化材料，還可以作為火箭推進(jìn)劑，其中作為催化劑的主要成分，氧化銅粉體在氧化、加氫、NO、CO、還原及碳?xì)浠衔锶紵榷喾N催化劑反應(yīng)中得到廣泛應(yīng)用。納米氧化銅粉體具有比大尺寸氧化銅粉體更優(yōu)越的催化活性和選擇性以及其他性能。納米氧化銅的粒徑介于1-100nm，與普通氧化銅相比，它具有特殊的電學(xué)、 光學(xué)、催化等性質(zhì)。納米氧化銅的電學(xué)性質(zhì)使其對(duì)外界環(huán)境如溫度、濕度、光等十分敏感，因此采用納米氧化銅粒子包覆傳感器，可以大大提高傳感器的響應(yīng)速度、靈敏度和選擇性。納米氧化銅的光譜性質(zhì)表現(xiàn)為其紅外吸收峰明顯寬化，并有明顯的藍(lán)移現(xiàn)象。對(duì)氧化銅進(jìn)行納米化制備，發(fā)現(xiàn)粒徑較小、分散性較好的納 米氧化銅對(duì)高氯酸銨的催化性能更高。納米氧化銅已引起人們的廣泛關(guān)注，并成為用途更為廣泛的無機(jī)材料之一。

納米氧化銅存在多種不同形貌的結(jié)晶狀態(tài)，下圖是常見的三種納米氧化銅結(jié)晶形態(tài)。

二、納米氧化銅的應(yīng)用舉例

1、作為催化劑和脫硫劑

Cu屬于過渡金屬，具有不同于其他族金屬的特殊電子結(jié)構(gòu)和得失電子性能，可對(duì)不同的化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)出良好的催化作用，在催化劑領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。當(dāng)CuO粒子的尺度小至納米級(jí)時(shí)，由于納米材料特殊的多表面自由電子、高表面能等特性，從而可表現(xiàn)出比常規(guī)尺度CuO更高的催化活性和更為奇特的催化現(xiàn)象。納米CuO 是一種優(yōu)異的脫硫產(chǎn)品，可在常溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，對(duì)H2S的脫除精度可以達(dá)到0.05 mg·m-3以下。經(jīng)過優(yōu)選，納米CuO在3 000 h-1空速下穿透硫容達(dá)到25.3%，高于同類型的其他脫硫產(chǎn)品。

2、納米CuO的抗殺菌性能

金屬氧化物抗菌過程可以簡單描述為: 在大于禁帶寬度能量的光激發(fā)下, 產(chǎn)生的空穴—電子對(duì)與環(huán)境中O2及H2O發(fā)生作用, 產(chǎn)生的活性氧等自由基與細(xì)胞中的有機(jī)物分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 進(jìn)而分解細(xì)胞并達(dá)到抗菌的目的[26]。由于CuO是p- 型半導(dǎo)體, 本身存在有空穴( CuO) +，可能與環(huán)境發(fā)生作用而起到了抗菌或抑菌的作用。研究表明納米CuO對(duì)肺炎、綠膿桿菌等具有良好的抑菌能力。

3、納米CuO在傳感器方面的應(yīng)用

傳感器可大致分為物理傳感器和化學(xué)傳感器。物理傳感器是以外界的光、聲、磁或溫度等物理量為對(duì)象，把檢出的光、溫度等物理量變成電信號(hào)的裝置。化學(xué)傳感器則是把特定化學(xué)物質(zhì)的種類和濃度變成電信號(hào)的裝置。主要是利用敏感材料與被測物質(zhì)中的分子、離子等相互接觸時(shí)直接或間接地引起電極電勢(shì)等電信號(hào)的變化來設(shè)計(jì)化學(xué)傳感器。由于可以將外界信號(hào)變成電信號(hào)來表示，傳感器廣泛用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、氣象等諸多領(lǐng)域。

納米CuO 所具有的高比表面積、高表面活性、特異物性及極度微小性等優(yōu)勢(shì)，使之對(duì)外界環(huán)境如溫度、光和濕氣等十分敏感，將其應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域可大大提高傳感器的響應(yīng)速度、靈敏度和選擇性。

4、對(duì)推進(jìn)劑熱分解的催化作用 

    超細(xì)納米級(jí)催化劑的應(yīng)用是調(diào)節(jié)推進(jìn)劑燃燒性能的重要途徑之一。在國防領(lǐng)域，高氯酸銨（ＡＰ）是復(fù)合固體推進(jìn)劑的高能組分，它在ＡＰ系推進(jìn)劑中占有６０％～８０％的比例，其特性對(duì)推進(jìn)劑的性能起著至關(guān)重要的作用。納米氧化銅在固體推進(jìn)劑領(lǐng)域，是一種重要的燃速催化劑。用噴霧熱解法制備出的平均粒徑為３０～５０Ｉ吼的針狀氧化銅，附著于ＡＰ晶體表面而形成復(fù)合粒子，從而使ＡＰ的熱分解溫度降低，分解速度加快，分解的總放熱量增加。

三、納米氧化銅粉體顆粒的表征方法

納米粒子的粒度和形狀顯著影響納米粉體及其產(chǎn)物的性質(zhì)和用途，因此，納米粉體測量技術(shù)在納米粉體技術(shù)研究開發(fā)中起著重要的作用。目前已經(jīng)發(fā)展了多種粒度的測量方法，這些方法在實(shí)踐中不斷得到改進(jìn)和完善。常見納米氧化銅的分析測試與表征見下表：

小結(jié)：納米氧化銅作為一種新型的材料都具有非常廣泛的應(yīng)用，因?yàn)橹苽浞椒ê唵危弦椎玫纫蛩厥艿胶芏嗳说年P(guān)注。目前對(duì)于納米氧化銅的生產(chǎn)工業(yè)化最需要解決的問題，是粒子團(tuán)聚問題。因?yàn)榱Ｗ拥牧接绊懼牧系男再|(zhì)。團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重影響納米粒子的活性。目前解決這一問題的最主要的方法就是添加一些分散劑進(jìn)行表面處理。粉體工作者長期以來一直在尋找各種不同的方法來減小粒子的尺寸，但是想實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉體甚至是納米粉體的長期穩(wěn)定存在，消除團(tuán)聚現(xiàn)象就目前而言還是相當(dāng)困難的，需要我們?nèi)ゲ粩嘌芯?/span>、探索。

( 粉體圈 作者：梧桐)