在纳米级的尺度(0.1-100nm)上钻研物质的互相影响及物质的特殊性质,这就是纳米技术,现在,它已经发展成为了很多们学科的相互交叉的技术门类了。在纳米技术中最富有生机、使用前景也是为最为光明、以及最难能可贵之研究分支就是纳米材料了。纳米材料,这是一种新体系的材料,它们含有特别的特性,其中量子尺寸效应、表面效应与量子隧穿效应、包括库伦堵塞、介电限域效应等等。从目前的研究进展来看出来,在生物传感器电磁学、光学、光催化及光电转换方面,纳米材料都具有无比广阔的应有前景和未来。
1.2氧化亚铜的简介
八面立方晶系的结晶,Cu2O是一种一价铜的氧化物,颜色表现为暗红色或红色,粉状物。Cu2O有1235℃的熔点。Cu2O会在1800℃失去氧。Cu2O一般难以溶解在水或者醇类物质当中,而比较容易溶解在HCl、NH4Cl、NH3H2O中,微溶于HNO3。当Cu2O和盐酸反应时,会生成CuCl粉末,性状是结晶状白色的。而Cu2O和H2SO4以及HNO3,生成一般的铜盐。Cu2O接触空气时会很快的变成蓝色物质。另外,Cu2O可以溶解在浓碱、FeCl3等溶液中。通常情况下,放置在潮湿空气中的Cu2O会慢慢氧化成为CuO。
如果把Cu2O溶解在酸性的溶液中的话,Cu2O就能够发生歧化反应,变成了而假的铜了,这就表明了在溶液中,在稳定性方面,二价Cu2+是大于一价离子的,比如说Cu2O和H2SO4产生反应,就可以会产生硫酸铜以及铜。
1.3 氧化亚铜的用途
1.3.1 光催化剂降解有机
TiO2是最常用的废水处理光催化物质,然而TiO2需要紫外光活化,限制了其应用。Cu2O的能级差为1.92eV,600nm波长的光能够激发它。因此,如果用光催化来进行有机物的降解就可以使用Cu2O来当做催化剂。
陈等[6]人用粒径在15~30nm之间Cu2O多晶0.4g/L,使用阳光照射,并且通入空气来搅拌。实验结果表明文献综述,见光催化氧化条件下,纳米Cu2O对亚甲基绿有很好的降解效果。然后,在阳光照射下,并通空气搅拌,用0.5g相同的Cu2O处理印染废水约500mL。化学需氧量的去除率和脱色率在六个小时之后分别能够达到86%和95%,更重要的是,能够得到课重复利用的催化剂。这表明,治理污染染料废水的的途径能够选择多相催化法[7]制造的氧化亚铜,它的好处是其可以充分利用阳光,从而达到降低成本的目的,十分有利于工业化的推广。
对硝基苯酚混合了超细Cu2O一样也会有光催化活性。研究表明,刘洪禄【8】等人的0.2g均径为230nm的Cu2O,对浓度11.2、22.4和44.8mg/L的对硝基苯酚分别进行光催化降解[9],10h后降解率都可以至90%,符合一级反应动力学[10]的降解反应,对苯二酚与对苯醌等,是主要临时的产物,重复使用7次之后,降解浓度为22.4mg/L的对硝基苯酚溶液,其仍然能够达至58%降解率。
1.3.2 防火作用
有种应用范围比较广的热塑性高分子材料,叫做聚氯乙烯(PVC),他是通用型的。在阻燃领域,有一个重要问题,浓烟会在燃烧时产生,严重制约了它的实用性和发展。研究报道,有一些过渡族金属的化合物,比如说化合物形态的铜和钼,在(PVC)的燃烧过程中能够有抑燃的作用。
黄险波[11]等人由傅立叶变换、红外光谱热重分析、X射线光电子光谱等测试技术,认真钻研了Cu2O的作用,在热降解PVC燃烧过程中,表明Cu2O阻燃和抑烟作用[12]。在热降解PVC的过程中,HCl因为Cu2O的存在更易离开,成炭量的很多的增加,PVC在降解中的,其阻燃的性能也大大提高了啊。
Cu2O及MoO3在凝聚相中起作用[13]。PVC因为它们而能够更早地脱HCl,分子链早期交联更加活跃了;碳骨架于前期就会变得稳定起来,C骨架的热裂解速率也慢慢减小了,使产生易燃物质的挥发物的量大大减少,催化C的形成,从而达到理想的阻燃目的。MoO3及Cu2O促使燃烧过程中的碳骨架热裂解,产生有利于燃烧之挥发物,因而产烟量比较的小。