基于不同形態(tài)下的氧化銅制備及性能研究

郝百川

（華北理工大學(xué)，河北 唐山 063210）

過渡金屬以及超精細(xì)顆粒氧化物因?yàn)樵诨ぁ⒐饨?、抗菌、電子材料以及其他功能性材料的廣泛應(yīng)用而逐漸發(fā)展為化工和材料科學(xué)的重要研究對(duì)象。納米級(jí)或者微米級(jí)氧化銅材料作為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中廣泛使用的多功能無機(jī)材料，具備較高的電學(xué)、磁性以及光催化等特征，因此被廣泛推廣和應(yīng)用在催化劑、媒介以及電極活性材料等領(lǐng)域內(nèi)[1]。氧化銅(CuO)具備寬帶隙(室溫條件下1.5eV)的O型半導(dǎo)體材料，性質(zhì)上屬于單斜晶系，空間群類劃分為七類，其具備較好的導(dǎo)電性、光電性以及抗菌性等特質(zhì)，被廣泛應(yīng)用在紫外光探測(cè)儀、傳感器、催化劑以及電化學(xué)的電極制造材料等方面。

作為一種較為重要的無機(jī)化學(xué)材料之一，氧化銅由于其具有的獨(dú)特性能在很多領(lǐng)域有著較為廣泛的使用。推廣其化學(xué)習(xí)性的不同，具體形態(tài)的不同，科學(xué)合理的制備出氧化銅粉體并研究其性能的發(fā)揮[2]，這對(duì)于深度研發(fā)氧化銅的社會(huì)應(yīng)用具備較佳的實(shí)際價(jià)值。

1 基于不同形態(tài)下的氧化銅制備方法

1.1 確認(rèn)制備藥品以及相關(guān)儀器設(shè)備

有關(guān)不同形態(tài)下氧化銅的主要制備藥品有CuSO4水溶液和NaOH水溶液。CuSO4水溶液的配制要求為：取CuSO4·5H2O若干克，將其完全溶解在一定含量的去離子水內(nèi)，過濾掉其中的不溶雜質(zhì)，配制為濃度為0.01 mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)CuSO4水溶液。NaOH水溶液的具體配制要求為：取NaOH若干克，將其充分溶解在一定含量的去離子水內(nèi)，過濾掉其中的不溶雜質(zhì)后，配制為濃度為5mol·L-1的NaOH水溶液。除此之外，配置藥品還包括一水合乙酸銅（高純度Cu（CH3COO）H2O）、高純度乙醇（ethanol）、聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone）、碳酸鈉（sodiumcarbonate）、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate）、十七烷基二甲基溴化銨（cetyl trimethyl ammonium bromide、三次去離子水。上述藥品除聚乙烯吡咯烷酮購買國外歐美公司外，其余藥品均從國內(nèi)各大公司采購?fù)瓿伞?/p>

有關(guān)制備藥品和氧化銅的精細(xì)XRD圖譜主要是由日本某公司生產(chǎn)的D/Max 2581型X射線粉末發(fā)射儀進(jìn)行檢測(cè)，管內(nèi)電壓設(shè)為35kV，管內(nèi)電流設(shè)為220mA，Cu Kα的規(guī)定掃描區(qū)間設(shè)為15——90。

樣品的形態(tài)主要是由日本JEOLJSM-6861LV型掃描電鏡(SEM)進(jìn)行觀測(cè)，JEM-208CX II型透射電子顯微鏡(TEM)完成有關(guān)拍攝。

1.2 不同形態(tài)氧化銅樣品的制備流程

取CuSO4標(biāo)準(zhǔn)水溶液放進(jìn)雙口大燒瓶?jī)?nèi)，在室溫下進(jìn)行攪拌，向燒瓶?jī)?nèi)滴加NaOH水溶液，使其進(jìn)行化學(xué)沉淀反應(yīng)，用酸度計(jì)量?jī)x檢查溶液的pH值大小，達(dá)到一定時(shí)間后停止滴加NaOH水溶液。

然后繼續(xù)攪拌，使其充分，并進(jìn)行過濾，濾餅經(jīng)過反復(fù)洗凈后，使用乙醇溶液將其完全浸泡8個(gè)小時(shí)以上，干燥后就能后獲取納米Cu(OH)2樣品。將Cu(OH)2納米粉末充分混合后放入瑪瑙研缽中仔細(xì)研磨干凈，之后將研磨后的粉末置入三個(gè)坩堝內(nèi)，利用馬弗爐進(jìn)行加熱，使其充分分解[3]，獲取不同晶粒度的氧化銅粉體。

2 基于不同形態(tài)下的氧化銅性能分析

2.1 催化降解性能

在分析氧化銅催化降解性能上，試以甲基橙為模擬物，配置標(biāo)準(zhǔn)甲基澄溶液放入燒瓶中，在30W的紫外線進(jìn)行照射，放進(jìn)不同形態(tài)的納米氧化銅在進(jìn)行催化降解，取樣品置于EOLJSM-6861LV型掃描電鏡下，測(cè)試其吸收度，計(jì)算其活性程度[4]，采用紫外線照射燈一可見光分光光度計(jì)檢測(cè)其吸收程度的變化。

合成的氧化銅材料擁有較高的光催化活性，然后將絨球狀納米氧化銅達(dá)到降解效果，其催化降解性能較之其它形態(tài)的氧化銅材料更為優(yōu)秀，相比較一維納米氧化銅有較大的提升，這也是絨球狀納米氧化銅表面的絨球粒子使其能夠具有更多的催化活性中心，同時(shí)這也在一定程度上增加了其表面積，進(jìn)一步強(qiáng)化了催化降解速率。

2.2 光催化性能

通過紫外線可見光對(duì)光譜的吸收檢測(cè)，獲得其能帶Eg大概為2.8eV，可能會(huì)具備一定的光催化性能。因而，我們對(duì)其光催化性能進(jìn)行分析。

由于氧化銅光催化降解污料的效果并不直觀，這可能是因?yàn)檠趸~的窄帶隙。

2.3 抗菌性性能

氧化銅放置在織物后，表現(xiàn)出明顯的抗菌性能?？墒菍?duì)于一般紡織品而言，有必要充分考慮到其抗菌性的耐久性，我們一般會(huì)通過洗滌的方法來檢測(cè)氧化銅抗菌性的耐久性，出現(xiàn)較差的抗菌性能，這說明經(jīng)長時(shí)間洗滌后，絕大多數(shù)的氧化銅粒子已經(jīng)從織物的纖維表面上被洗滌下來[5]。因而得出，經(jīng)氧化銅懸浮液處理過后的棉纖維具備較好的抗菌性能。

3 結(jié)束語

本文對(duì)基于不同形態(tài)下的氧化銅制備及性能進(jìn)行分析，依托氧化銅的不同形態(tài)，根據(jù)其具體的化學(xué)反應(yīng)和特征，對(duì)其制備研究，并對(duì)其性能進(jìn)行分析。希望本文的研究能夠?yàn)椴煌螒B(tài)下的氧化銅制備以及性能分析提供一定的理論依據(jù)。