铜纳米粒子的制备及其对环境污染物的催化降解

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。

MOFs在光催化降解废水中有机污染物方面的研究进展刘兴燕;熊成;徐永港;谭雨薇;冯欢;程亚玲;陈盛明;汪松【摘要】综述了近年来金属-有机骨架材料(MOFs)及其复合材料在光催化降解废水中的罗丹明B、亚甲基蓝等有机污染物方面的研究进展情况.指出了该材料在设计、合成等方面的相关策略,同时在光催化降解有机污染物方面表现出了优异的性能.最后提出了MOFs及其复合材料在光催化降解有机污染物方面的挑战和未来展望.%The progress of the research on photocatalytic decontamination of wastewater containing organic pollutants such as Rhodamine B, methylene blue based on the metal-organic frameworks (MOFs) and their derivatives was reviewed in recent years.It was pointed out that the related strategies in design and synthesis, and the excellent properties in photocatalytic degradation of organic pollutants.Finally, the challenges and outlooks for organic pollutants decomposition by MOFs and their derivatives were suggested.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)001【总页数】5页(P226-230)【关键词】金属-有机骨架材料;有机污染物;光催化降解;进展【作者】刘兴燕;熊成;徐永港;谭雨薇;冯欢;程亚玲;陈盛明;汪松【作者单位】重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室,重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067【正文语种】中文【中图分类】TQ09人类生产生活产生的废水中通常含有有机染料、重金属、卤苯等对生物有害的物质，往往导致十分严重的环境问题[1]。

158研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.01(上)制备零价铁以及铁的相关氧化物过程中使用的还原剂大多数是有毒的氢硼化物以及肼，这两种还原剂对环境、植物以及动物造成了许多不良影响。

因此研究人员正在努力开发可持续的、环境友好型的绿色还原剂用于制备新型的纳米材料，包括细菌、放线菌、真菌、酵母和病毒等。

基于铁与铁氧化物的纳米吸附剂、纳米催化剂和纳米过滤材料在水体污染修复方面有着广泛应用。

纳米零价铁(nZVI)的活性与纳米粒子比表面积有关，比表面积越大，纳米粒子的催化活性就会强。

本文重点介绍零价铁纳米粒子的绿色合成技术，并总结了环境友好型的零价铁纳米粒子在环境修复方面的应用。

图1为金属铁纳米粒子的绿色制备方法。

图1 金属铁纳米粒子的绿色制备方法1 生物制备方法研究表明生物材料可用于制备纳米复合材料以及磁性纳米复合材料，表1中是采用生物材料制得的纳米材料，包括纳米材料的大小、形态以及在环境方面的应用。

Nadagouda 采用抗坏血酸（维生素C）合成铁纳米颗粒，通过抗坏血酸（维生素C）的水溶液将过渡元素的金属盐还原成纳米颗粒，例如将铁盐与铜盐还原成合金纳米粒子。

Savasari 使用抗坏血酸制备出稳定的零价铁链状纳米粒子，在每条链中，单个Fe 纳米颗粒呈圆形，直径约为20~75nm。

抗坏血酸在制备纳米粒子过程中不仅可作为还原剂，还是纳米粒子的稳定剂，已被广泛用于合成纳米颗粒，例如通过抗坏血酸（维生素C）制备出超顺磁的氧化铁纳米粒子，该磁性纳米粒子分散性良好，被广泛应用于医疗研究中。

表1 绿化合成纳米颗粒及其形貌纳米粒子类型生物化学试剂尺寸与形状双稳定金属FePd 淀粉14.1nm 分离分散纳米零价铁抗坏血酸(维生素C)20到75nm 球链状Fe 3O 4海藻酸钠27.2nm 球形金属晶木材提取物纳米球100~150nm 铁NPs 糖铁芯10~25nm 铁的氧化物单宁酸小于10nm2 3M 纳米粒子合成的可能机制通过生物技术去制备纳米粒子的方法还不是很成熟，但是研究表明，从细菌和真菌和生物分子中产生的酶，特别是植物产品中的酚类化合物，可以制备出金属铁纳米颗粒。

《铈-铜基纳米复合催化材料的可控构筑与催化性能研究》篇一铈-铜基纳米复合催化材料的可控构筑与催化性能研究一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米复合催化材料因其独特的物理化学性质和优异的催化性能，在能源、环境、化工等领域展现出巨大的应用潜力。

其中，铈/铜基纳米复合催化材料以其优良的稳定性、高的催化活性以及可调的物理化学性质受到广泛关注。

本文将探讨铈/铜基纳米复合催化材料的可控构筑方法及其催化性能的研究。

二、铈/铜基纳米复合催化材料的可控构筑（一）材料设计铈/铜基纳米复合催化材料的设计主要基于铈和铜的协同效应以及纳米材料的特殊性质。

通过调整铈和铜的比例，可以优化材料的电子结构和表面性质，从而提高其催化性能。

此外，通过引入其他元素或采用不同的合成方法，可以进一步丰富材料的种类和性质。

（二）合成方法本研究所采用的合成方法主要包括溶胶-凝胶法、化学还原法、模板法等。

通过调整反应条件，如温度、pH值、反应物的浓度等，可以实现对纳米复合材料的尺寸、形貌和结构的控制。

此外，采用不同的合成方法可以制备出具有不同性质的铈/铜基纳米复合催化材料。

（三）表征方法本研究所采用的表征方法主要包括X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）等。

通过这些表征手段，可以分析材料的晶体结构、形貌、元素组成以及分布等，为后续的催化性能研究提供基础。

三、铈/铜基纳米复合催化材料的催化性能研究（一）反应类型及条件本研究所选定的催化反应包括氧化反应、还原反应、水气变换反应等。

通过调整反应温度、压力、反应物的浓度等条件，研究铈/铜基纳米复合催化材料的催化性能。

（二）催化性能评价通过对比不同条件下催化剂的活性、选择性以及稳定性等指标，评价铈/铜基纳米复合催化材料的催化性能。

此外，还采用循环实验等方法，研究催化剂的重复使用性能和耐久性。

（三）机理研究通过原位光谱、电化学等方法，研究铈/铜基纳米复合催化材料的反应机理。

CuO纳米材料的制备及应用研究进展逯亚飞;王成;叶明富;许立信;孔祥荣;万梅秀;诸荣孙【摘要】As an important p-type semieonduetor with a narrow band gap,eopper oxide( CuO)nanomate-rials have been widely applied in many flieds,sueh as supereonduetors,photoeatalysis,magnetie storage media,gas sensor,biomedieine,lithium-ion batteries and so on. Many CuO nanomaterials with different morphologies,sueh asnanowires,nanorods,nanobelts and nanoflowers,have been synthesized by the eom-mon strategies of thermal oxidation of eoppersheet,hydrothermal and wet ehemieal methods. The materials are drawing more and more attention due to its applieations,and some disadvantages in preperation should be improved.%CuO是一种重要的p型半导体材料，已经被广泛的应用于超导材料、催化剂、磁存储材料、气体传感器、生物医学和锂离子电池等领域。

各种形貌的CuO纳米材料，如纳米线、纳米棒、纳米带、纳米花等，已经通过铜的热氧化法、水热合成法和湿化学法等制备出来。

CuO纳米材料因其广泛的应用越来越受到人们的关注，与此同时，目前制备方面存在的问题也应该进行相应的改进。

纳米材料在微生物处理污染物环境下的作用及研究进展纳米材料在微生物处理污染物环境下的作用及研究进展摘要：利用微生物进行环境修复，本钱低廉、操作简便、修复效果好，相比传统方法不存在二次环境污染的问题，随着环境分子科学的快速开展，纳米材料在污染环境修复研究中越来越受到重视，而纳米材料于微生物协同降解污染物的研究，主要集中在对有机/无机污染废水处理、对污染气体的催化净化等领域，纳米材料在微生物修复污染环境中的作用大致可以分为：毒理作用、没有明显影响以及促进作用。

本文综述了不同纳米材料对不同微生物处理污染物环境下的应用的影响，同种纳米材料对于不同的微生物处理不同的污染物的影响也不尽相同，需要做进一步的系统性的研究。

近年来，随着环境分子科学的快速开展，纳米材料在污染环境修复研究中越来越受到重视，并成为新的研究热点。

目前纳米技术在环境污染控制的应用研究主要集中在纳米新材料的制备与应用技术、环境微界面过程等，主要包括氧化物矿物膜及其微界面、气溶胶界面反响、各种纳米材料制备及其在污染物的催化与降解的应用等，具体而言，主要集中在对有机/无机污染废水处理、对污染气体的催化净化等领域[2]，纳米颗粒由于其大量的微界面及微孔性，可以强化各种界面反响，如对重金属的外表及专性吸附反响等，在重金属污染土壤治理及污水净化中将发挥显著作用。

纳米材料与微生物协同降解污染物的研究，主要集中在对有机/无机污染废水处理、对土壤污染处理以及对污染气体的催化净化等领域，纳米材料在微生物修复污染环境中的作用大致可以分为：毒理作用、没有明显影响以及促进作用。

2微生物应用于环境污染治理的进展2.1微生物应用于污水治理：微生物的种类繁多，不同的微生物有着不同的性质，结合微生物的特点可以有多种去除污染的方法。

利用微生物的好氧性使水和污浊物分开，这种微生物可称为有生命的去污剂。

去污方法如下：在被污染的水中存在着许多被污染了的有机化合物，他们是许多微小生物的食物[3]。

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期徐玉玲(江西师范大学南昌 330022)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。

纳米铜粉制备工艺研究报告2011年10月18日，欧盟定义纳米材料是指一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50%以上。

这种材料由于量子尺寸效应，表面效应，体积效应等特性而具备特殊的性能。

近些年来，随着金属及其合金制备方法的提高，越来越纯及越来越小的金属颗粒被制备出来，纳米金属的研究迅速发展。

研究发现，纳米金属材料具有较好的机械性能如屈服强度、拉伸强度等[1]，以及优异的电学性能，磁学性能，光学性能等等。

1铜在材料方面的应用1.1 氧化铜的应用铜是与人类关系非常密切的有色金属，铜是唯一能大量天然产出的金属，存在于各种矿石中；它在有色金属材料的消费中仅次于铝。

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，它对高氯酸钱的分解，一氧化碳、乙醇、乙酸乙醋以及甲苯的完全氧化都具有较高的催化活性，且对前4种反应的催化活性均排在金属氧化物之前列；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。

此外，它还用于玻璃、陶瓷的着色剂，油漆的防皱以及有机分析中测定化合物含碳量的助氧剂,甚至有望用作汽车尾气的净化材料[2]。

1.2纳米铜的应用由于纳米铜粉具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及介电限域效应等特点，因此它的物理化学性质也与传统材料大不相同。

自1995年IBM的C K HU等指出纳米铜粉由于其低电阻可以用于电子连接后，其性质引起了电子界的很大兴趣。

纳米铜粉作为重要的工业原料，代替贵金属粉末在制作高级润滑油、导电浆料、高效催化剂等方面可大大降低工业成本，有着广阔的应用前景。

在镍氢电池的负极中添加3-10wt.%型号VK-Cu01纳米氧化铜，就可以有效提高电池的比能量和比功率，提高电池的负极性能，还降低了负极电池的质量。