基于不同形态下的氧化铜制备及性能研究

2019-02-09郝百川

世界有色金属 2019年22期

郝百川

（华北理工大学，河北唐山 063210）

过渡金属以及超精细颗粒氧化物因为在化工、光解、抗菌、电子材料以及其他功能性材料的广泛应用而逐渐发展为化工和材料科学的重要研究对象。纳米级或者微米级氧化铜材料作为社会各个领域中广泛使用的多功能无机材料，具备较高的电学、磁性以及光催化等特征，因此被广泛推广和应用在催化剂、媒介以及电极活性材料等领域内[1]。氧化铜(CuO)具备宽带隙(室温条件下1.5eV)的O型半导体材料，性质上属于单斜晶系，空间群类划分为七类，其具备较好的导电性、光电性以及抗菌性等特质，被广泛应用在紫外光探测仪、传感器、催化剂以及电化学的电极制造材料等方面。

作为一种较为重要的无机化学材料之一，氧化铜由于其具有的独特性能在很多领域有着较为广泛的使用。推广其化学习性的不同，具体形态的不同，科学合理的制备出氧化铜粉体并研究其性能的发挥[2]，这对于深度研发氧化铜的社会应用具备较佳的实际价值。

1 基于不同形态下的氧化铜制备方法

1.1 确认制备药品以及相关仪器设备

有关不同形态下氧化铜的主要制备药品有CuSO4水溶液和NaOH水溶液。CuSO4水溶液的配制要求为：取CuSO4·5H2O若干克，将其完全溶解在一定含量的去离子水内，过滤掉其中的不溶杂质，配制为浓度为0.01 mol·L-1的标准CuSO4水溶液。NaOH水溶液的具体配制要求为：取NaOH若干克，将其充分溶解在一定含量的去离子水内，过滤掉其中的不溶杂质后，配制为浓度为5mol·L-1的NaOH水溶液。除此之外，配置药品还包括一水合乙酸铜（高纯度Cu（CH3COO）H2O）、高纯度乙醇（ethanol）、聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone）、碳酸钠（sodiumcarbonate）、十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate）、十七烷基二甲基溴化铵（cetyl trimethyl ammonium bromide、三次去离子水。上述药品除聚乙烯吡咯烷酮购买国外欧美公司外，其余药品均从国内各大公司采购完成。

有关制备药品和氧化铜的精细XRD图谱主要是由日本某公司生产的D/Max 2581型X射线粉末发射仪进行检测，管内电压设为35kV，管内电流设为220mA，Cu Kα的规定扫描区间设为15——90。

样品的形态主要是由日本JEOLJSM-6861LV型扫描电镜(SEM)进行观测，JEM-208CX II型透射电子显微镜(TEM)完成有关拍摄。

1.2 不同形态氧化铜样品的制备流程

取CuSO4标准水溶液放进双口大烧瓶内，在室温下进行搅拌，向烧瓶内滴加NaOH水溶液，使其进行化学沉淀反应，用酸度计量仪检查溶液的pH值大小，达到一定时间后停止滴加NaOH水溶液。

然后继续搅拌，使其充分，并进行过滤，滤饼经过反复洗净后，使用乙醇溶液将其完全浸泡8个小时以上，干燥后就能后获取纳米Cu(OH)2样品。将Cu(OH)2纳米粉末充分混合后放入玛瑙研钵中仔细研磨干净，之后将研磨后的粉末置入三个坩埚内，利用马弗炉进行加热，使其充分分解[3]，获取不同晶粒度的氧化铜粉体。

2 基于不同形态下的氧化铜性能分析

2.1 催化降解性能

在分析氧化铜催化降解性能上，试以甲基橙为模拟物，配置标准甲基澄溶液放入烧瓶中，在30W的紫外线进行照射，放进不同形态的纳米氧化铜在进行催化降解，取样品置于EOLJSM-6861LV型扫描电镜下，测试其吸收度，计算其活性程度[4]，采用紫外线照射灯一可见光分光光度计检测其吸收程度的变化。

合成的氧化铜材料拥有较高的光催化活性，然后将绒球状纳米氧化铜达到降解效果，其催化降解性能较之其它形态的氧化铜材料更为优秀，相比较一维纳米氧化铜有较大的提升，这也是绒球状纳米氧化铜表面的绒球粒子使其能够具有更多的催化活性中心，同时这也在一定程度上增加了其表面积，进一步强化了催化降解速率。

2.2 光催化性能

通过紫外线可见光对光谱的吸收检测，获得其能带Eg大概为2.8eV，可能会具备一定的光催化性能。因而，我们对其光催化性能进行分析。

由于氧化铜光催化降解污料的效果并不直观，这可能是因为氧化铜的窄带隙。

2.3 抗菌性性能

氧化铜放置在织物后，表现出明显的抗菌性能。可是对于一般纺织品而言，有必要充分考虑到其抗菌性的耐久性，我们一般会通过洗涤的方法来检测氧化铜抗菌性的耐久性，出现较差的抗菌性能，这说明经长时间洗涤后，绝大多数的氧化铜粒子已经从织物的纤维表面上被洗涤下来[5]。因而得出，经氧化铜悬浮液处理过后的棉纤维具备较好的抗菌性能。