纳米Cu2O的制备方法及性能研究进展.doc

纳米的制备措施及性能研究进展严凤宝 材料工程10１　 摘要：　纳米氧化亚铜是一种新型的ｐ型半导体材料，具有独特的光、磁学特性，在诸多领域有着广泛的应用本文综述了纳米Cu2O的研究进展，重点简介了纳米Cu2O的制备措施、性能和应用，并简要阐明了纳米Ｃu2O的发展趋势核心字:纳米Cu2O;制备措施;应用；研究进展１前言纳米材料已在物理、化学、医药学、航空航天等诸多领域体现出良好的应用前,纳米氧化亚铜(Cu２Ｏ)粒径介于1~100nm,禁带宽度较窄(约为2.0eＶ）,制备成本很低，作为一种金属缺位ｐ型半导体材，纳米级氧化亚铜具有特殊的光学、磁学、电学及光电化学性质,在太阳能电池、传感器、超导体、制等方面有十分广泛的应用甚至有专家预言纳米氧化亚铜可以在环境中解决有机污染物，因此研究制备纳米氧化亚铜的措施就成为目前的研究热点之　近年来,诸多工作致力于控制合成Cｕ2O微米和纳米晶体构造其合成措施报道多样，且纳米微晶形貌因制备措施和条件不同而异目前重要的合成措施有辐射法、固相法、电化学措施本文对纳米氧化亚铜合成措施进行综述,同步对各措施的特点和应用状况进行分析论述，以期对有关研究人员提供参照2纳米Cｕ2O的制备措施2．1辐射法辐射法是制造纳米Cu2Ｏ的一种重要的措施，重要涉及γ射线辐射法、超声波辐射法、红外辐射法。

其反映机理各有不同2.1.1γ射线辐射法微乳液是制备尺寸可控纳米材料的一种重要微型反映器,在纳米粒子形成前先要在体系中形成微乳液用γ射线辐照具有的微乳液可以将其还原成Ｃｕ2O纳米粒子通过γ辐射,微乳液中的油相辐解产生大量的电子，一方面被电子还原成,再通过水解得到Ｃu2Ｏ2.1.2超声波辐射法超声波化学效应源于超声所产生的空化气泡和溶剂界面发生的声致发光现象一方面溶剂水在高强度超声作用下裂解成氢和氧氢根自由基，另一方面超声空化作用在溶液中产生强烈的冲击波和高速的微射流,可将不溶于水的大颗粒粉碎为小颗粒,同步粒子的表面形貌、构成以及反映活性均发生明显变化运用该措施以ＣuCl为原料在一定的温度下制备Cu2O纳米粒子的反映机理如下　 并且溶液中的可以控制的形貌2.１.3红外辐射法红外辐射法是2０世纪80年代末发展起来的一种新合成措施,最大的特点是反映温度为室温,具有便于操作和控制、不使用溶剂、高选择性、高产率、节省能源、合成工艺简朴等长处具体制备措施如:在红外灯照射下，将一定比例的NａOH和CuC1在玛瑙研钵中充足研磨2０miｎ后制得黄色Cｕ2０纳米晶使用红外辐射法可以得到一定尺寸的ＣｕO晶体,但无法预控晶体粒径，因此合成过程中的制备条件可控性较差，制备过程复杂,成本也较高。

2．2固相法固相反映最大的特点在于反映温度便于操作和控制此外尚有不使用溶剂、高选择性、高产率、节省能源、合成工艺简朴等特点固相反映法制备氧化亚铜的缺陷是能耗巨大，三废污染严重,并且不容易制得纯度高、颗粒小的氧化亚铜,生产效率低下固相反映法有低温固相法、粉末冶金烧结法和机械化学法等２.２.1　低温固相反映法此种措施具有操作简朴、反映迅速的特点，但由于均为固相物质,很难混合充足，产率不抱负应用较少但有一定代表意义例如,钱红梅等[１3］　在以硫酸铜、氢氧化钠、葡萄糖为原料,采用高能球磨的措施室温固相合成了直径为１0~2０nｍ的氧化亚铜粉体具体工艺为：按一定质量比把以上3种原料混合均匀，分别滴加10滴水和助磨剂,用行星式四头迅速球磨机分别高速球磨0.5h、lh、1．5h后得到红棕色浆体,浆体经蒸馏水、无水乙醇洗涤3次烘干后即得橙黄色纳米Cu2O粉末,在3种不同球磨时间内得到的氧化亚铜纳米粒子粒径分别为１4nm、13nｍ、llnm，直径相近2．2.2 粉末冶金烧结法由于高温燃烧反映 （CｕＯ ＋Ｃｕ→)过程是以铜粉作还原剂,与固体氧化铜进行固相反映制得，固相反映存在反映不均匀、不彻底等固有缺陷,因而制得的Cu2Ｏ粉末中往往具有铜和氧化铜杂质，难于清除。

此外Cｕ２Ｏ 粉末粒度取决于Cu粉和Ｃu2O粉的粗细,且煅烧时容易板结、难分散因此,该法很难得到纳米级产物　2.2.３　机械化学反映法机械化学法制备纳米粒子基本原理是运用机械能来诱发化学反映和诱导材料组织、构造、性能变化，从而制备新材料或对材料进行改性、复合解决等，具有反映过程易控制、可持续批量生产等长处,但能耗较高并且易导致无机粒子的晶型破坏、包覆不均实验表白在一定范畴内,随着浓度的减小，得到单相纳米Cｕ2O的球磨时间和粒子尺寸也逐渐减小在球磨罐中加入不同pH值的水溶液也对Cu２Ｏ粉末的尺寸和形貌有重要影响，研究证明在ｐH=3时球磨反映速度较快,但pH=12时产物颗粒尺寸较小在球料比为30：1、球磨时间9０h、pH＝3或pＨ=12的条件下,反映完全，生成Ｃu２O颗粒,尺寸为３0-10０nm2．3电化学反映法电化学合成法属于化学还原法，其制备工艺简朴，产物纯度高,容易制直径可控和长径比可调且大面积、直径均匀的Cu2O阵列构造,对于构建新型规模化功能器件有重要意义目前使用较多的电化学措施有:电化学模板合成法、电化学沉积法和阳极氧化法2.4其她制备纳米Cu2Ｏ的措施近年来随着纳米技术研究的广泛开展和逐渐进一步，纳米Ｃｕ２Ｏ的制备措施越来越多元化,除上述简介的制备措施外,尚有液相法、溶胶-凝胶法、气相沉积法，喷雾热解法、活性反映蒸发法、磁控溅射法、多元醇法、前驱物分解法、光化学合成法、纳米铜溶胶氧化法、微乳液-还原法、模板法、化学浴沉积法、溶剂热法等多种多样的制备措施，为后续Cu2O性能的研究及其应用的推广打下了坚实的基本。

３纳米Cu2Ｏ的性能及应用纳米氧化亚铜作为p型半导体材料,具有活性的空穴-电子对，具有量子效应, 同步也具有纳米材料表面积巨大、表面能极高等特性，体现出良好的光电子转换性、催化活性、强大的吸附性、杀菌活性、低温顺磁性等3.1纳米Ｃu２O光催化降解有机污染物纳米材料应用于光催化降解废水中有机物的可行性已经得到了广泛的证明 在众多的半导体光催化剂材料中，纳米Cｕ2O化学性质较稳定，价廉易得,它在日光作用下具有很强的氧化能力,最后可使水中有机污染物完全氧化生成 和因此纳米Cu2O比较适合于多种染料废水的深度解决国内学者陈金毅、张爱茜 等人，通过用自制的纳米Ｃｕ2O来光催化降解亚甲基蓝，并获得了较好的效果Cu２O　有望作为新型p 型半导体光催化剂,并在有机污染物治理中发挥重要作用 3.2纳米Ｃu2O对病菌的克制作用氧化亚铜作为铜基杀菌剂家族的重要成员之一,在防治细菌性和真菌性病害中发挥了重要作用杨君丽以辣椒疫霉菌和辣椒根腐病菌为作用对象,研究了纳米对辣椒两种病菌的克制作用，实验发现同一质量浓度的纳米对辣椒疫霉菌的抑菌效果明显优于对辣椒根腐病菌的抑菌效果，克制能力是对辣椒根腐病菌的5.2倍运用纳米防治病害,用量少且效果好,用对人畜低毒,具有良好的开发应用前景。

3.3纳米Cu2Ｏ应用于探测器的制作纳米氧化亚铜应用于探测器的制作近年来,纳米材料被应用于气体的探测,如ZnO　纳米簇和纳米线、多面体、纳米粒被用于被应用于湿度、乙醇浓度、CO、、　的检测体现出极高的敏捷度和精确度纳米氧化亚铜作为半导体材料也有有关报道例如Zhａｎg 等[24］ 将立方型纳米氧化亚铜和Nafｉon装载到玻璃碳电极上，制成了无酶纳米氧化亚铜电流分析传感器，可以检测 和葡萄糖,这种纳米探测器有望应用于血糖、尿糖、污水过氧化物的检测,为疾病诊断及环境检测提供迅速、精确的措施3.4其她性能和应用纳米氧化亚铜禁带宽度为2.17eＶ，是少数可被可见光激发的半导体材料,具有光电转换性质,理论转换率高达2０%由于纳米氧化亚铜粒径小,带隙能低,可被可见光激发，而后可向较低能级跃迁辐射光子，具有蓝色荧光活性故有望成为新型的荧光探针,可运用于医药领域4问题与展望由于制备纳米Ｃu2O的措施各式各样，使其性质在光学,电学方面的难拟定性.要得到可控性的纳米Cu2O粒子，开发纳米Cu2O的潜在应用，必须进一步寻找更好的制备措施或工艺条件来制备Cu２O的粉体,膜及纳米线或棒，并最后实现工业化生产另一方面，由于纳米Cu２Ｏ具有特殊的光学,电学等方面性质,也可以进一步开发性能。

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