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無機材料，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、還原及碳氫化合物燃燒等多種催化劑反應(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，并有明顯的藍移現(xiàn)象。對氧化銅進行納米化制備，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時，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H2S的脫除精度可以達到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胞中的有機物分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 進而分解細胞并達到抗菌的目的[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象，把檢出的光、溫度等物理量變成電信號的裝置。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、離子等相互接觸時直接或間接地引起電極電勢等電信號的變化來設(shè)計化學(xué)傳感器。由于可以將外界信號變成電信號來表示，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，使之對外界環(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、對推進劑熱分解的催化作用 

    超細納米級催化劑的應(yīng)用是調(diào)節(jié)推進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)合固體推進劑的高能組分，它在ＡＰ系推進劑中占有６０％～８０％的比例，其特性對推進劑的性能起著至關(guān)重要的作用。納米氧化銅在固體推進劑領(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，這些方法在實踐中不斷得到改進和完善。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，因為制備方法簡單，原料易得等因素受到很多人的關(guān)注。目前對于納米氧化銅的生產(chǎn)工業(yè)化最需要解決的問題，是粒子團聚問題。因為粒子的粒徑影響著材料的性質(zhì)。團聚現(xiàn)象嚴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，但是想實現(xiàn)超細粉體甚至是納米粉體的長期穩(wěn)定存在，消除團聚現(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)