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纳米的制备方法及性能研究进展
严凤宝材料工程101205100134
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,重点介绍了纳米Cu2O的制备方法、性能和应用,并简要阐明了纳米Cu2O的发展趋势。
关键字:纳米Cu2O;制备方法;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表现出良好的应用前,纳米氧化亚铜(Cu2O)粒径介于1~100nm,禁带宽度较窄(),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处理有机污染物,因此研究制备纳米氧化亚铜的方法就成为当前的研究热点之。
近年来,很多工作致力于控制合成Cu2O微米和纳米晶体结构。其合成方法报道多样,且纳米微晶形貌因制备方法和条件不同而异。目前主要的合成方法有辐射法、固相法、电化学方法。
本文对纳米氧化亚铜合成方法进行综述,同时对各方法的特点和应用情况进行分析阐述,以期对相关研究人员提供参考。
2纳米Cu2O的制备方法

辐射法是制造纳米Cu2O的一种重要的方法,主要包括γ射线辐射法、超声波辐射法、红外辐射法。其反应机理各有不同。

微乳液是制备尺寸可控纳米材料的一种重要微型反应器,在纳米粒子形成前先要在体系中形成微乳液。用γ射线辐照含有的微乳液能够将其还原成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,首先被电子还原成,再经过水解得到Cu2O。
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粉末冶金烧结法
由于高温燃烧反应(CuO+Cu→)过程是以铜粉作还原剂,与固体氧化铜进行固相反应制得,固相反应存在反应不均匀、不彻底等固有缺点,因而制得的Cu2O粉末中往往含有铜和氧化铜杂质,难于去除。另外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。
机械化学反应法
机械化学法制备纳米粒子基本原理是利用机械能来诱发化学反应和诱导材料组织、结构、性能变化,从而制备新材料或对材料进行改性、复合处理等,具有反应过程易控制、可连续批量生产等优点,但能耗较高而且易造成无机粒子的晶型破坏、包覆不均。实验表明在一定范围内,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时球磨反应速度较快,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,反应完全,生成Cu2O颗粒,尺寸为30-100nm。

电化学合成法属于化学还原法,其制备工艺简单,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阵列结构,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方法有:电化学模板合成法、电化学沉积法和阳极氧化法。

近年来随着纳米技术研究的广泛开展和逐步深入,纳米Cu2O的制备方法越来越多元化,除上述介绍的制备方法外,还有液相法、溶胶-凝胶法、气相沉积法,喷雾热解法、活性反应蒸发法、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方法,为后续Cu2O性能的研究及其应用的推广打下了坚实的基础。
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,同时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。
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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实。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,最终可使水中有机污染物完全氧化生成和。因此纳米Cu2O比较适合于各种染料废水的深度处理。
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***蓝,并取得了较好的效果。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。

氧化亚铜作为铜基杀菌剂家族的主要成员之一,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抑制作用,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,。利用纳米防治病害,用量少且效果好,用对人畜低毒,具有良好的开发应用前景。

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。表现出极高的灵敏度和准确度。纳米氧化亚铜作为半导体材料也有相关报道。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快速、准确的方法。

,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
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,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的方法各式各样,使其性质在光学,,开发纳米Cu2O的潜在应用,必须进一步寻找更好的制备方法或工艺条件来制备Cu2O的粉体,膜及纳米线或棒,并最终实现工业化生产。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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