探討氧化銅納米粒子制備及表征

王彥（山西工程職業技術學院，山西　太原　030009）

探討氧化銅納米粒子制備及表征

王彥（山西工程職業技術學院，山西太原030009）

相對于常規的材料而言，納米材料有著非常多的優點，使得納米材料被稱為21世紀最具有應用前景的材料。由于納米氧化銅具有高釋放、低分解溫度以及低熔融溫度等特點，使其成為了目前最理想的氧化劑材料。在本次研究中，筆者以氫氧化鈉（NaOH）和二水氯化銅（CuCl2·2H2O）作為原料，采用溶液反應的方法來制備氧化銅（CuO）納米粒子，并對其表征進行分析，以期望能夠為氧化銅（CuO）納米粒子的制備提供參考。

氧化銅；納米粒子；制備；表征

在本次研究中，筆者以PEG作為模板，利用氫氧化鈉（NaOH）和二水氯化銅（CuCl2·2H2O）作為原料進行氧化銅（CuO）納米粒子的制備研究，現整理報告如下：

1　氧化銅（CuO）納米粒子的實驗制備

1.1主要材料：氫氧化鈉（NaOH）、無水乙醇、二水氯化銅（CuCl2·2H2O）、PEG、硝酸銀（AgNO3）以及去離子水等等［1］。

1.2制備步驟：

（1）利用PEG去離子水溶液溶解二水氯化銅（CuCl2· 2H2O），然后將所得到的緩和溶液放置到超聲清洗器中，在超聲環境下，使二水氯化銅（CuCl2·2H2O）均勻分散。

（2）取一只干凈的燒杯，倒入PEG去離子水溶液，接下來加入氫氧化鈉（NaOH），并且置于超聲清洗器中，使氫氧化鈉（NaOH）在超聲環境下得以均勻分散。

（3）將（1）和（2）處理所得的溶液混合，再次利用超聲清洗器進行處理；之后加入過量的酒精（CH3CH2OH），靜置12小時后，利用去離子水和無水乙醇對生成物進行輪番清洗［2］。

（4）經清洗處理之后，利用硝酸銀（AgNO3）進行滴定，使氯離子被完全去除。接下來再對生成物進行離心處理。

（5）經離心處理之后，將所得產物放置于95攝氏度的恒溫條件下靜置12小時。接下來將生成物研磨成粉末狀，并且置于400攝氏度的高溫環境下進行煅燒處理，最后得到氧化銅（CuO）納米粒子［3］。

2　結果

（1）［Cu2+］/［OH～］的影響

經本次實驗研究可知，當［Cu2+］/［OH～］等于0.34的時候，電鏡下氧化銅（CuO）是呈現為類球形或者球形，并且具有非常好的分散性。但是不足的是，氧化銅（CuO）納米粒子的大小不夠均勻，直徑范圍在20納米至100納米之間。當［Cu2+］/［OH～］等于0.39的時候，氧化銅（CuO）納米粒子的直徑范圍在10納米至150納米之間；當［Cu2+］/［OH～］等于0.47的時候，氧化銅（CuO）納米粒子的直徑范圍在20納米至200納米之間［4］。

對比三種不同［Cu2+］/［OH～］所制備得到的氧化銅（CuO）納米粒子發現：當氫氧化鈉（NaOH）的劑量升高時，隨配比也會升高，并促使樣品由菱形逐漸向球形轉化。雖然氧化銅（CuO）納米粒子的分散性也會得到一定程度的改善，但是氧化銅（CuO）納米粒子的直徑大小還是存在一定差異。當［Cu2+］/［OH～］等于0.34的時候，樣品短徑（40±10）納米，長徑（100±50）納米，呈球形顆粒狀。當［Cu2+］/［OH～］等于0.47的時候，樣品短徑（20±10）納米，長徑（200±50）納米，呈不規則顆粒狀。從上述數據可知，不同配比的反應物，制備所得的氧化銅（CuO）納米粒子直徑大小也不相同，產物的性質也不相同［5］。

（2）PEG模板的影響

在利用PEG800模板進行實驗制備的時候，所得到的氧化銅（CuO）納米粒子大小不均勻，直徑大小在100納米至20納米之間；并且顆粒之間緊密相連，以聚體的形式存在，其分散性非常差。在利用PEG200模板和PEG400模板進行實驗制備的時候，由于法寧速度較慢，因此，所得到的氧化銅（CuO）納米粒子大小十分均勻。在PEG200模板和PEG400模板下制備被所得到的氧化銅（CuO）納米粒子，不僅顆粒均勻，而且還具有非常嚴密的結構，即使在超聲震蕩的環境下，也無法將顆粒間的團聚打破。由此可知，在不同PEG模板下，制備所得的氧化銅（CuO）納米粒子性質也不相同［6］。

3　討論

在濃度較低的溶液中，由于PEG分子具有一定的舒展性，因此，會有較長的PEG線狀模板形成。晶體將會在PEG線狀模板上得到生長，所得產物會形成類似于線狀的結構。在本次研究中，筆者以氫氧化鈉（NaOH）和二水氯化銅（CuCl2·2H2O）作為原料，并且利用溶液反應制備氧化銅（CuO）納米粒子。經研究發現，在制備過程中，氧化銅（CuO）納米粒子的形態會受到多種因素的影響，比如［Cu2+］/［OH～］以及PEG模板因素等。在不同［Cu2+］/［OH～］情況下，所得到的氧化銅（CuO）納米粒子，其分散性以及形態存在一定的差異。通過對比［Cu2+］/［OH～］等于0.39、0.34以及0.47狀態下所得的氧化銅（CuO）納米粒子，發現當［Cu2+］/［OH～］等于0.34的時候，制備所得的氧化銅（CuO）納米粒子，其分散性最好。在不同的PEG模板下，制備所得到的氧化銅（CuO）納米粒子也存在一定差異性。通過對比PEG800模板、PEG400模板以及PEG800模板下所得到的氧化銅（CuO）納米粒子，發現在PEG200模板和PEG400模板下制備所得到的氧化銅（CuO）納米粒子，不僅大小均勻，而且還具有非常嚴密的結構。

［1］張念椿，胡建強.銅/銀合金納米粒子的制備及表征［J］.貴金屬，2014，02：18～21.

［2］劉明泉，朱永恒，朱志剛.納米氧化銅制備及其應用研究進展［J］.中國陶瓷，2014，08：1～3.

［3］逯亞飛，王成，葉明富，許立信，孔祥榮，萬梅秀，諸榮孫. CuO納米材料的制備及應用研究進展［J］.應用化工，2014，10：1884～1890.

［4］楊明慶，賀軍輝.納米結構氧化銅修飾的石英晶體微天平用于氰化氫氣體傳感的研究進展［J］.科學通報，2014，32：3144～3155.

［5］郭欣，許頔，項民，刁鵬.銅納米粒子的電化學制備及其氧化物的光電催化分解水性能［J］.工程科學學報，2015，06：739～745.

［6］王文，楊柯利，劉全生，智科端.納米銅粒子制備及二次穩定的研究［J］.化學通報，2013，06：554～557.