固相反应制备纳米氧化铜

CuO纳米材料的可控合成作者：刘欢指导教师：刘小娣摘要：纳米CuO 由于具有独特的电、磁和催化等特性, 受到了广泛关注。

本文综述了近年来纳米CuO 的制备方法及应用技术进展, 具体介绍了纳米CuO 的液相法、固相法和气相法制备技术; 同时, 还研究了纳米CuO 在不同领域的性质和应用；展望了今后的研究方向和前景。

关键词：纳米CuO；制备；性质；应用0 引言铜是与人类关系非常密切的有色金属，其氧化物——CuO有着广泛的应用，除作为制铜盐的原料外，它还广泛应用于其他领域：如在催化领域，它对高氯酸铵的分解，一氧化碳、乙醇、乙酸乙酯以及甲苯的完全氧化都具有较高的催化活性；在传感器方面，用CuO作传感器的包覆膜，能够大大提高传感器对CO的选择性和灵敏度；近年来，由于含铜氧化物在高温超导领域的异常特性，使CuO又成为重要的模型化合物，用于解释复杂氧化物的光谱特征。

纳米CuO因具有表面效应、量子尺寸效应和久保效应使其在电、磁、催化等领域表现出不寻常的特性。

如表面效应使其催化活性大大增强，量子尺寸效应使纳米CuO的红外光谱宽化、蓝移和分裂。

因此，纳米CuO的制备和应用研究近年受到广泛关注。

1纳米CuO 的制备方法纳米材料的制备方法根据物料状态可分为：固相法、气相法和液相法。

目前纳米CuO的制备方法已开发的主要有固相法和液相法，其中对液相法研究得较多。

1.1固相法1.1.1室温固相反应法固相反应法是指将金属盐或金属氧化物按照一定比例充分混合研磨后进行煅烧，直接制得纳米CuO粉体的方法。

洪伟良等[1]以醋酸铜和草酸为原料，采用低温固相配位化学反应法先合成出了前驱配合物草酸铜，再将前驱物高温热分解，得到粒径为20～30nm的纳米氧化铜粉体，但团聚较严重。

李东升等[2]以硝酸铜和碳酸氢铵为原料，利用室温固相反应制备出纳米级碱式碳酸铜粉体，经230℃焙烧后制得平均粒径为28nm的氧化铜纳米球，该产品大小均匀，但是纯度不高。

不同形貌纳米氧化铜的合成及导热应用张李烨;汪明珠;于伟【摘要】纳米氧化铜(CuO)在传感器、催化及强化传热领域有优异的性能.以微生物法浸取的Cu2+为铜源,通过改变溶液的pH制备不同形貌的纳米CuO,并对产物进行表征与分析.制备了以硅油为基体的含纳米CuO的纳米流体,并测试了其热导率.结果表明,纳米流体的热导率与添加CuO的体积分数基本呈线性关系.当添加相的体积分数为5％时,片状、梭子状和蒲公英状的CuO纳米流体热导率分别提高了12.3％、12.9％和29.0％.这说明CuO的形貌对复合体系的热导率有显著的影响,其中蒲公英状的纳米材料效果最佳.【期刊名称】《上海第二工业大学学报》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】5页(P18-22)【关键词】纳米氧化铜;热导率;硅油;纳米流体【作者】张李烨;汪明珠;于伟【作者单位】上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209【正文语种】中文【中图分类】TK1240 引言氧化铜(CuO)因其独特的性质(着色、吸光、化学活性等)在光学、催化剂等领域有着广泛的应用。

普通的CuO主要用作玻璃、陶瓷等的着色剂和颜料,也可以用作玻璃的磨光剂、杀菌剂、油漆的防皱剂等。

当CuO粉体大小达到纳米级后,其具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应。

纳米CuO因在磁性、光吸收、热阻、化学活性等方面具有特殊的物化性能,其应用更加广泛,可以运用到光催化剂[1]、传感器[2]、电池等方面。

此外其在热导、超导材料等领域也有不错的应用前景[3],进而受到了人们普遍的关注。

纳米CuO的制备方法非常多,包括固相法、液相法和电化学法[4]。

其中固相法制备CuO粉末工艺简单、产率高,但颗粒比较大,均匀性较差;电化学法制备的CuO粉颗粒纯度高、分散性好、对环境污染也小;但对实验研究而言,由于液相法具有反应条件易控制,所得产品纯度高,材料处理方便等优势,通常使用液相法制备多种形貌的CuO粉[5]。

纳米氧化铜的制备方法及应用进展作者：徐玉玲来源：《科技资讯》2011年第15期摘要:综述了纳米氧化铜制备的各种方法,并对各种方法的优缺点进行了分析,同时简要介绍了纳米氧化铜在催化和传感器方面的应用。

关键词:纳米氧化铜制备方法应用中图分类号:TF11 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0112-01过渡金属氧化物中,铜氧化物因其重要的性质和用途而备受关注。

在很多化学反应中,CuO 作为非均相催化剂表现出极高的催化活性,同时作为一个具有较窄波带(Ek＝1.2ev)的重要过渡金属氧化物,氧化铜是一种具有高温超导、巨大的磁子电阻和三个不同磁性阶段的异常特性材料。

纳米粉体材料是指粒径为1nm～100nm的超细粒子材料,具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等常规大尺度粒子不具备的特性,因此,与普通氧化铜相比,纳米氧化铜在磁性、光吸收、化学活性、热阻、催化剂和熔点等方面均表现出超乎寻常的物理化学性能,在传感器、超导材料和热导材料等方面均显示出良好的应用前景。

目前纳米氧化铜的制备方法以固相法和液相法为主,近年来,又出现了很多制备纳米氧化铜的新方法,如:溶胶凝胶法、络合沉淀法、界面沉淀法、水热法、微乳液法、激光蒸凝法、回流沉淀法、电化学法等。

本文将对这些新的制备方法以及应用情况进行综述。

1 纳米氧化铜的制备方法1.1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法又称胶体化学法,包括金属醇盐与非金属醇盐两种方法。

其基本步骤是:在一定条件下使反应物水解成溶胶,此后进一步合成凝胶并干燥、热处理后制得所需要的纳米粒子。

2002年CorrieL等成功采用了改进溶胶凝胶法制备了粒径7nm～9nm、比表面积120～136m2/g 的CuO球形颗粒。

该方法需要无水乙醇作溶剂,成本相对较高,但设备简单、所得产物颗粒细小,具有一定的工业潜力。

利用溶胶凝胶法,结合超临界干燥技术制备纳米CuO粉体的基本步骤为:将配好的铜盐溶液(如Cu(N03)2)溶于无水乙醇中,将铜盐的乙醇溶液放人高压反应釜中,程序升温并控制压力(温度和压力应分别高于乙醇的临界温度243℃和临界压力6.38MPa),保温保压一段时间;然后缓慢放气,再通保护气(N2)自然冷却至室温,便制得黑色蓬松的纳米CuO粉末。

纳米材料与结构Nanomater ial&Structure纳米CuO制备与应用技术进展罗明凤,李丽霞,杨 毅(南京理工大学化工学院,南京 210094)摘要:纳米CuO由于具有独特的电、磁和催化等特性,受到了广泛关注。

表面的高活性与电子的不饱和性,使得它极易团聚,限制了其应用。

综述了近年来纳米CuO的制备方法及应用技术进展,具体介绍了纳米CuO的液相法、固相法和气相法制备技术;同时,还介绍了纳米CuO在催化反应、常温脱硫、抗杀菌和气敏湿敏传感器领域的应用,以及在含能材料中的催化燃烧、能量释放等方面的应用;最后,分析认为可控制备技术和均匀分散技术、性能稳定问题等,仍然是纳米CuO以后研究的重点,认为纳米复合设计技术有望成为解决上述问题的重要手段。

关键词:纳米氧化铜;催化作用;传感器;抗菌作用;分散性中图分类号:TB383;TN304 21 文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2010)05-0297-07Progress on the Preparation and Application of Nano-CuOLuo M ingfeng,Li Lix ia,Yang Yi(S chool of Chemical engineer ing,N anj ing Univer sity of Science and T echnology,N anj ing210094,China)Abstract:Nano-CuO has attracted considerable interest in many fields because o f the unique character istics on electricity,magnetism and catalysis.H owever,the high congregation tendency, resulted fr om the characteristics of high surface activity and instaur ation,lim its the application of nano-CuO.T he preparation methods and applications techno logies o f nano-CuO during the past few y ears are r ev iew ed.M any preparation techno logies fo r nano-CuO,such as liquid phase method,solid phase metho d and gas phase method,ar e introduced specifically.M any impo rtant application fields of nano-CuO on cataly sis,desulfidation,antibacterial action,as w ell as g as and wet sensors are mentioned.T he catalytic co mbustion and ener gy release o f nano-CuO on hig h energ etic materials ar e also intr oduced.Finally,some problems on the preparation and application of nano-CuO are analy zed and pr ospected.To improv e the pro perties o f nano-CuO and enlarg e its application fields,m any techno logies should be focused in the future,such as controllable preparatio n technolo gies,stable cataly sis and dispersibility technolog ies.N anom a-terials desig n and co mposite technolog y co uld be a potential metho d to reso lve the mentioned pro blems.Key words:nano-CuO;catalysis;sensor;antibacterial action;disper sibilityDOI:10.3969/j.issn.1671-4776.2010.05.007 PACC:6146收稿日期:2010-02-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(50306008,50876046)通信作者:杨毅,E-mail:yyi301@0 引 言纳米粉体材料是指粒径为1~100nm的超细粒子材料,具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等常规大尺度粒子不具备的特性[1]。

贵州师范大学化学与材料科学学院专业选修课程《无机合成化学》课题研究申报表成绩：课题名称：沉淀转化法合成纳米氧化铜的研究负责人：韩英年级：2008级化学专业所在院：化学与材料科学学院指导教师：王光彦课题成员：陈丹陈友娜辛金津张艾平日期：2011年6月课题组成员具体分工表摘要一、研究内容纳米 CuO 由于具有独特的电、磁和催化等特性, 受到了广泛关注。

[1]沉淀法是液相反应合成纳米CuO最常用的方法之一，包括直接沉淀法、[2]沉淀转化法、[3]络合沉淀法[4]。

本报告采用沉淀转化法合成纳米CuO，主要以CuSO4为原料,通过在反应中引入合适的助剂,制备出活性纳米CuO。

研究了助剂加入量、加碱时间、反应物的质量浓度、反应温度等因素对产品质量的影响,通过实验确定了最佳反应条件。

[5]二、预期成果及指标1. 撰写结题研究报告。

2.合成纳米CuO粉体。

3. 分析得出合成纳米CuO的最佳条件关键词纳米；氧化铜；沉淀转化法；报告正文一、选题依据与研究内容（一）课题的选题依据1、研究意义纳米粒子由数目较少的原子或分子组成, 表现出独特的尺寸效应和表面效应, 具有较高比表面积 , 吸附和催化活性高, 在 21 世纪催化领域中展现了一个生机盎然的应用领域。

它不但在改善催化反应活性、反应速率和选择性方面被认为是很有效的催化剂, 而且对光、电和气体吸附十分敏感 , 能迅速引起电导和其他信号变化, 也特别适合作气敏材料。

[6]粒径处于1～ 100nm 的粉体称为纳米粉体。

随着物质的超细化, 其表面分子排列及电子分布结构和晶体结构均发生变化, 产生了块(粒)状材料所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观隧道效应等, 从而使得纳米粉体与常规块状材料相比具有一系列优异的物理、化学及表面与界面性质。

目前, 纳米材料已成为材料科学领域中的研究热点。

[7]纳米CuO是一种重要的多功能精细无机材料 ,广泛应用于印染、陶瓷、玻璃及医药等领域。

（１）以硝酸铜为原料、氢氧化钠．碳酸钠混合溶液为沉淀剂，采用直接沉淀法，通过反应沉淀、过滤、洗涤、干燥、焙烧，制备纳米氧化铜的工艺技术是可行的。

通过单因素、正交试验分析，综合考虑产品粒径和制备过程铜收率，得到沉淀反应过程适宜的工艺条件组合是：反应温度２５℃，沉淀剂浓度Ｏ．５ｍｏｌ／Ｌ，反应时间２０ｍｉｎ，沉淀剂用量1.5:1 ；适宜的焙烧条件是：４００℃下焙烧２小时；此时铜收率可达９７％以上，产品粒径可达14nm（２）以硬脂酸钠为改性剂对纳米氧化铜粉体进行表面改性处理，各工艺条件较适宜的取值范围为：改性剂用量６～８％；改性时间２０～３０ｍｉｎ；改性温度５５～６５℃：ｐＨ值７．５～８．０。

以十二烷基苯磺酸钠为改性剂对纳米氧化铜粉体进行表面改性处理，各工艺条件较适宜的取值范围为：改性剂用量６～ｌＯ％；改性时间２０～３０ｍｉｎ；改性温度２５～３５℃；ｐＨ值７．５～８．０。

第一章综述１．１纳米氧化铜的性质、用途及国内外研究现状１．１．１纳米粒子的基本物理效应㈣’１∞当粒子的尺寸进入纳米数量级（１～１００ｍ）时，其本身就会具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而表现出许多一般固体材料所不具备的奇特物性，主要包括光学、电学、磁学、热学、催化和力学等性质。

１．表面效应粒子表面原子与内部原子所处的环境不同，当粒子减小，粒子直径进入纳米数量级时，表面原子的数目及作用就不能忽略，而且这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都会发生很大的变化。

人们把由此引起的特殊效应统称为表面效应。

一般情况下，随着粒径的减小，粒子的表面原子数迅速增加，比表面积急剧变大，表面效应不容忽略。

从物理概念上讲，表面原子与体内原子不～样，表面原子的能量比体内原子要高，因此纳米粉体具有高的表面能。

以纳米铜微粒为例，当铜微粒粒径由１００ｍ逐渐减小为１ｍｎ时，纳米铜微粒的比表面积、表面原子数分率和比表面能随粒径的变化如表１．１所示。