普通氧化铜主要用在气体分析中测定碳,也是有机反应中常用的催化剂和无机反应中制备其它铜化合物的原料。纳米氧化铜的粒径在1~100 nm 的范围内,该尺寸的颗粒处于宏观物体和微观粒子的过渡区域,因此具有体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,从而在光吸收、磁性、热阻、催化剂、化学活性和熔点方面均表现出不同于普通氧化铜的特殊物理化学性质。作为一种新型的重要功能材料,在生物医药、传感器、催化材料和环境治理等方面也有很好的应用前景。
1、纳米氧化铜脱硫性能
随着工业化生产的繁荣,大量硫化物(如硫化氢、二氧化硫)排放到空气中,对环境和人类造成不可估量的危害。研究表明,一些金属氧化物具有较好的脱硫性能,其中纳米氧化铜的脱硫效果最好,其主要应用于烟煤气脱硫等。闫波等提出了纳米脱硫剂的概念,并采用直接沉淀法制备出纳米氧化铜脱硫剂。实验研究发现,纳米氧化铜可应用于常温脱硫,对H2S 的脱除精度可以达到0.05 mg/m3 以下。经过优选,产品在3000 h−1 空速下穿透硫容达到25.3%,高于同类型的其它脱硫剂产品。为了提高纳米氧化铜的利用率,工业上多将其负载于活性炭、Cr2O3、ZrO2、ZnFeO4 等载体上。Li 等研究发现,CuO-Cr2O3 和CuO-CeO2 的脱硫性能可以满足热煤气脱硫的应用,而其脱硫活性和再生性能可以通过改变燃料气体组分和温度来进行优化。Wang等通过共沉淀超临界干燥法制备了Cu/3 Y-ZrO2纳米材料,并模拟烟气,用气相色谱仪研究了其脱硫性能,结果表明,该法制得的纳米材料晶型良好和烧结团聚现象不明显,产品的脱硫性能与负载铜的含量成正比,与比表面积成反比,且在300~500 ℃时脱硫率随温度增加而升高,最终达到一个稳定的峰值。
2、纳米氧化铜的催化性能
铜属于过渡金属元素,具有不同于其它族金属的特殊电子结构和得失电子的性能,在催化剂领域应用非常广泛。甲醇作为一种生物质能源,有机化学反应中提高其能量释放效率依赖于甲醇的快速和完全的氧化转化,而对甲醇氧化反应催化活性研究表明,纳米氧化铜的催化活性比常规催化剂高很多,210~220 ℃时甲醇转化率可达90%;并且利用纳米氧化铜可催化氨基酸化学发光,在生物科学领域常用其检测氨基酸;罗明凤等[5]研究发现,纳米氧化铜的催化效能较分析纯CuO 和Cu2+分别提高了5.65 和4.51 倍,同时发现,纳米氧化铜可用于提高化学发光检测氨基酸的灵敏度,对氨基酸的芯片检测具有重要的意义。
3、纳米氧化铜的抗杀菌性能
研究表明,在大于禁带宽度能量光的激发下,环境中的O2 及H2O 能与产生的空穴-电子对作用产生活性氧等自由基,这些自由基与细胞中的有机物质发生化学反应使细胞分解而达到抗菌的目的。Pratibha Pandey 等对纳米氧化铜进行了抗菌测试。而Mahapatra 等[35]采用液相法制备出粒径为80~160 nm 的氧化铜,同时,研究结果表明纳米氧化铜对肺炎杆菌、绿脓杆菌等具有良好的抑菌能力。
纳米氧化铜粉体特殊的物理化学性质使其具有越来越广泛的应用潜能,而随着科技的进步,纳米氧化铜的制备方法和应用研究十分活跃。
1、纳米氧化铜脱硫性能
随着工业化生产的繁荣,大量硫化物(如硫化氢、二氧化硫)排放到空气中,对环境和人类造成不可估量的危害。研究表明,一些金属氧化物具有较好的脱硫性能,其中纳米氧化铜的脱硫效果最好,其主要应用于烟煤气脱硫等。闫波等提出了纳米脱硫剂的概念,并采用直接沉淀法制备出纳米氧化铜脱硫剂。实验研究发现,纳米氧化铜可应用于常温脱硫,对H2S 的脱除精度可以达到0.05 mg/m3 以下。经过优选,产品在3000 h−1 空速下穿透硫容达到25.3%,高于同类型的其它脱硫剂产品。为了提高纳米氧化铜的利用率,工业上多将其负载于活性炭、Cr2O3、ZrO2、ZnFeO4 等载体上。Li 等研究发现,CuO-Cr2O3 和CuO-CeO2 的脱硫性能可以满足热煤气脱硫的应用,而其脱硫活性和再生性能可以通过改变燃料气体组分和温度来进行优化。Wang等通过共沉淀超临界干燥法制备了Cu/3 Y-ZrO2纳米材料,并模拟烟气,用气相色谱仪研究了其脱硫性能,结果表明,该法制得的纳米材料晶型良好和烧结团聚现象不明显,产品的脱硫性能与负载铜的含量成正比,与比表面积成反比,且在300~500 ℃时脱硫率随温度增加而升高,最终达到一个稳定的峰值。
2、纳米氧化铜的催化性能
铜属于过渡金属元素,具有不同于其它族金属的特殊电子结构和得失电子的性能,在催化剂领域应用非常广泛。甲醇作为一种生物质能源,有机化学反应中提高其能量释放效率依赖于甲醇的快速和完全的氧化转化,而对甲醇氧化反应催化活性研究表明,纳米氧化铜的催化活性比常规催化剂高很多,210~220 ℃时甲醇转化率可达90%;并且利用纳米氧化铜可催化氨基酸化学发光,在生物科学领域常用其检测氨基酸;罗明凤等[5]研究发现,纳米氧化铜的催化效能较分析纯CuO 和Cu2+分别提高了5.65 和4.51 倍,同时发现,纳米氧化铜可用于提高化学发光检测氨基酸的灵敏度,对氨基酸的芯片检测具有重要的意义。
3、纳米氧化铜的抗杀菌性能
研究表明,在大于禁带宽度能量光的激发下,环境中的O2 及H2O 能与产生的空穴-电子对作用产生活性氧等自由基,这些自由基与细胞中的有机物质发生化学反应使细胞分解而达到抗菌的目的。Pratibha Pandey 等对纳米氧化铜进行了抗菌测试。而Mahapatra 等[35]采用液相法制备出粒径为80~160 nm 的氧化铜,同时,研究结果表明纳米氧化铜对肺炎杆菌、绿脓杆菌等具有良好的抑菌能力。
纳米氧化铜粉体特殊的物理化学性质使其具有越来越广泛的应用潜能,而随着科技的进步,纳米氧化铜的制备方法和应用研究十分活跃。