Cu2O納米微晶玻璃的顯微結(jié)構(gòu)及性能研究

吳宇欣,呂杰衡,阮 健,3,田 晨,,劉 超,3,韓建軍,3

(1.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430070;2.武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程國際化示范學(xué)院(材料與微電子學(xué)院),武漢 430070;3.湖北省特種玻璃工程技術(shù)研究中心,武漢 430070)

0 引 言

進(jìn)入后疫情時(shí)代,各國政府及人民均深刻認(rèn)識(shí)到高致病性流行病對生命健康和正常社會(huì)生產(chǎn)生活的巨大影響。因此,各國都在加緊研發(fā)具備高效滅活功能的新型抗菌材料,以期有效阻隔由細(xì)菌引起的傳染病和由流行性病毒誘發(fā)的繼發(fā)性感染[1-2]。抗菌材料是具有殺滅或抑制細(xì)菌繁殖特點(diǎn)的功能性材料,能夠阻斷致病微生物的傳播,目前各國正致力于研究殺菌效力強(qiáng)、穩(wěn)定好、長效性佳、易大規(guī)模制造且不易產(chǎn)生耐藥性的抗菌材料。其中,納米抗菌材料由于具有粒徑尺寸小(1～100 nm)、比表面積大等結(jié)構(gòu)特性,增加了材料表面的接觸吸附位點(diǎn)和反應(yīng)作用點(diǎn),其抗菌特性優(yōu)于一般的傳統(tǒng)材料[3-4]。

為提升Cu2O NPs的穩(wěn)定性,研究人員提出采用其他載體材料對Cu2O NPs進(jìn)行包覆的思路。例如,通過將Cu2O NPs與α-ZrP形成雜化材料,可在Cu2O使用量很少的情況下獲得十分優(yōu)異的抗菌性能[9]。Zhao等[10]合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的(Cu2O-Ag)@TA復(fù)合抗菌材料,該材料具有良好的分散性和穩(wěn)定性,不僅14 d內(nèi)穩(wěn)定釋放Cu+,其光催化抗菌能力得到提高,還可改善高分子薄膜的力學(xué)性能和抗菌能力。Sun等[11]利用真空干燥和Ca2+交聯(lián)法制備了海藻酸鈣納米Cu2O薄膜,該材料具有顯著的阻燃、抗菌特性。

可溶性玻璃作為納米Ag抗菌劑的重要載體,具有制備技術(shù)與工藝成熟的特點(diǎn),特別有利于實(shí)現(xiàn)納米抗菌材料的大規(guī)模制造[12-13]。因此,設(shè)想利用可溶性玻璃成分的包覆來改善納米Cu2O的環(huán)境穩(wěn)定性,通過玻璃本身的可控溶解,將Cu+抗菌劑逐漸釋放到環(huán)境中,與細(xì)菌接觸達(dá)到殺菌的目的,以獲得比載Ag抗菌玻璃更具經(jīng)濟(jì)性的新型Cu2O納米微晶玻璃,并且還能實(shí)現(xiàn)比介孔型生物抗菌玻璃更高的Cu載量[14]。

基于上述背景,本文選擇SiO2-Al2O3-K2O-ZnO-P2O5-B2O3硅酸鹽玻璃體系,以CuO為銅源,采用熔體-淬冷法制得了富含納米Cu2O的微晶玻璃。采用多種表征方法重點(diǎn)研究了不同ZnO/K2O比微晶玻璃的顯微結(jié)構(gòu),并分析討論了顯微結(jié)構(gòu)與所制得微晶玻璃抗菌效果和可見光催化活性之間的關(guān)系,為新型功能微晶玻璃材料的開發(fā)提供了研究思路。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 樣品制備

設(shè)計(jì)摩爾分?jǐn)?shù)名義組成為58SiO2-2Al2O3-(10-x)K2O-xZnO-2P2O5-8B2O3-20CuO(x=2,5,8) 的ZK-x微晶玻璃,以分析純二氧化硅(SiO2)、硼酸(H3BO3)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、碳酸鉀(K2CO3)、氧化銅(CuO)和氧化鋅(ZnO)為原料。先將玻璃配合料充分研磨混合均勻,移入剛玉坩堝,然后將坩堝置于高溫爐中,在1 600 ℃熔制2 h。均化后的玻璃液經(jīng)壓板法迅速淬冷成型,隨后被移至馬弗爐中,經(jīng)500 ℃退火2 h后,隨爐冷卻至室溫,得到塊體樣品。對其分別進(jìn)行切磨拋和研磨加工,獲得了尺寸為10 mm×20 mm×3 mm的片狀樣品和平均粒徑為～30 μm的粉末樣品,以滿足各種測試要求。

1.2 分析和測試

使用X射線衍射儀(XRD-d8 Advance, Bruker)對樣品進(jìn)行物相分析,靶材Cu Kα,速率2 (°)·min-1,2θ范圍10°～80°,步長0.02°;采用激光共聚焦顯微拉曼光譜儀(Raman Spectroscopy, LABRAN HR, HORIBA Jobin)記錄樣品中玻璃相和晶相特定基團(tuán)分子的拉曼振動(dòng)信號(hào),選擇激光器波長532 nm,測試范圍100～2 000 cm-1;采用X射線光電子能譜儀(XPS, Thermo Fisher Scientific)分析材料中Cu元素的價(jià)態(tài);采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM, Zeiss Ultra Plus)和高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM, JEM-1400 Plus)觀察樣品的表面微觀形貌;使用全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES,LEEMAN LABS INC)分析玻璃浸出液的化學(xué)成分,浸出液取自經(jīng)過不同玻璃片浸泡在pH=2.5的酸性溶液;使用UV-Vis分光光度計(jì)(Shimadzu,UV-2600)測試玻璃粉末(50 mg)降解維多利亞藍(lán)B溶液(50 mL,20 mg/L)的吸收光譜,以評(píng)價(jià)微晶玻璃粉末對有機(jī)染料的降解能力,光源為配有可見光區(qū)帶通濾光片的500 W的氙燈;參考國標(biāo)《納米無機(jī)材料抗菌性能檢測方法》(GB/T 21510—2008)中附錄A的實(shí)驗(yàn)方法,采用振蕩接觸共培養(yǎng)法和平板涂布計(jì)數(shù)法對微晶玻璃進(jìn)行抗菌活性評(píng)價(jià),選用大腸桿菌(Escherichiacoil,ATCC29213)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus,ATCC25922)為實(shí)驗(yàn)對象菌株。

2 結(jié)果與討論

2.1 顯微結(jié)構(gòu)

利用XRD譜和拉曼光譜對樣品的相組成與相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,分別如圖1和圖2所示,在ZK-x微晶玻璃的XRD譜和拉曼光譜中都能觀察到源自Cu2O晶體的特征峰。在圖1中,各樣品在29.9°、36.1°、42.2°、62.3°、74.1°和77.6°處觀察到的衍射峰分別對應(yīng)于立方相Cu2O(PDF:99-0041)的(110)、(111)、(200)、(220)、(311)和(222)晶面。沒有發(fā)現(xiàn)源自其他雜質(zhì)晶相的衍射峰,表明立方相Cu2O是ZK-x微晶玻璃中的單一主晶相。隨著ZnO含量的增加,與28°附近源自非晶結(jié)構(gòu)的衍射峰相比,上述衍射峰的強(qiáng)度逐漸降低,且它們的半峰全寬(full width at half maximum, FWHM)逐漸增加,說明樣品中Cu2O晶相比例逐漸降低,平均晶粒尺寸逐漸變小。進(jìn)一步采用JADE軟件計(jì)算了樣品中的晶相占比,結(jié)果表明,ZK-2、ZK-5和ZK-8的結(jié)晶度分別為30%、25%和10%。

圖1 ZK-x微晶玻璃的XRD譜

圖2 ZK-x微晶玻璃的拉曼光譜

樣品的拉曼光譜如圖2所示。通過與RRUFF數(shù)據(jù)庫[15]中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,位于144、217、409、624 cm-1處的尖銳振動(dòng)峰歸屬為立方相Cu2O晶體。隨著ZnO含量增加,振動(dòng)峰的相對強(qiáng)度降低,FWHM增加。上述結(jié)果表明,樣品中晶相的含量隨著ZnO含量增加而逐漸降低,與XRD的分析結(jié)果一致。此外,在拉曼光譜的497 cm-1和900～1 300 cm-1附近也觀察到了特征振動(dòng)峰,它們分別屬于玻璃相中[TO4](T=Si或Al) 四面體中四元環(huán)的伸縮振動(dòng)[16]和Si—Ob—Si的反對稱伸縮振動(dòng)[17-18]。其中,隨著ZnO含量的增加,在900～1 300 cm-1附近的振動(dòng)峰在高波數(shù)拉曼位移處的相對強(qiáng)度逐漸減弱。上述結(jié)果說明,過高的ZnO含量會(huì)使網(wǎng)絡(luò)聚合程度出現(xiàn)明顯下降。上述各拉曼光譜振動(dòng)峰的歸屬如表1所示。

表1 ZK-x微晶玻璃拉曼光譜振動(dòng)峰類型

X射線光電子能譜(XPS)能夠?qū)Σ牧媳砻娓浇?.5～7.5 nm深度的元素種類及價(jià)態(tài)進(jìn)行半定量分析。考慮到在獲得的微晶玻璃中,Cu元素可能以多種價(jià)態(tài)存在,采用XPS對樣品粉末進(jìn)行了表征。圖3給出了樣品的Cu 2p3/2XPS。結(jié)果表明,樣品中的Cu元素同時(shí)存在Cu+和Cu2+兩種價(jià)態(tài)。參考文獻(xiàn)[19]中Cu2O和CuO中2p3/2電子結(jié)合能數(shù)據(jù),對樣品的Cu 2p3/2的XPS進(jìn)行分峰擬合處理。考慮到CuO結(jié)合能位于933.1 eV,FWHM較大,Cu2O結(jié)合能位于932.7 eV,FWHM較小,擬合處理時(shí)須對結(jié)合能(binding energy, BE)、FWHM和洛倫茲/高斯峰型擬合參數(shù)進(jìn)行精確的約束[18]。選用[高斯(70%)-洛倫茲(30%)]作為擬合模型,FWHM約束參數(shù)分別設(shè)置為1.70和2.10 eV。通過擬合計(jì)算處理獲得的結(jié)果見表2,并依據(jù)Cu+和Cu2+的分峰面積,計(jì)算獲得了Cu+/Cu。如表2所示,隨著ZnO含量的增加,Cu+的占比(Cu+/Cu)先增大后減小。其中:ZK-5的Cu+/Cu最高,達(dá)到67.95%;ZK-2次之,為62.55%;ZK-8的Cu+/Cu最小,可能與其較低的析晶度有關(guān)。因此,過量的ZnO不僅會(huì)降低微晶玻璃的析晶度,也會(huì)減少玻璃中Cu+/Cu的比值。

表2 ZK-x微晶玻璃的Cu 2p3/2 XPS擬合結(jié)果

圖3 ZK-x微晶玻璃的Cu 2p3/2 XPS

為研究微晶玻璃的顯微形貌,采用FESEM和TEM分別表征了片狀樣品和粉末樣品。圖4為經(jīng)稀硝酸處理后ZK-x樣品表面的FESEM照片。如圖4所示,在全部樣品的表面都能觀察到大量近球形孔洞,并能夠在ZK-2樣品表面清楚地觀察到立方塊狀納米晶。結(jié)合XRD譜和拉曼光譜分析的結(jié)果,該納米晶可能是Cu2O納米晶。隨著ZnO含量的增加,孔洞的尺寸呈逐漸增大的趨勢。采用Nano Measurer 軟件對孔結(jié)構(gòu)及納米晶分布進(jìn)行估算。結(jié)果表明:在ZK-2中,孔尺寸為20～80 nm,平均孔徑為55 nm;暴露在表面的納米晶在三個(gè)樣品中最容易被觀察到,其尺寸略小于100 nm,并有尺寸更小一些的納米晶分散在經(jīng)酸侵蝕形成的孔洞中。在ZK-5中,孔尺寸為64～120 nm,平均孔徑約為90 nm;僅能觀察到少量的暴露納米晶。ZK-8的孔尺寸較大,孔尺寸為50～160 nm,平均孔徑略大于100 nm;其晶粒存在于孔洞之中,晶粒尺寸分布在20～65 nm,平均粒徑為45 nm,其尺寸在三個(gè)樣品中是最小的。

為了更清晰地觀察樣品中所形成納米晶的形貌并明確其成分,用TEM對ZK-2粉末樣品進(jìn)行了表征,如圖5(a)和(b)所示,在ZK-2樣品中,TEM形貌分析證實(shí)納米晶是均勻地分散在玻璃基質(zhì)中。其中,較大的納米晶呈六面體狀,但也存在少量較小的球狀納米晶,它們的晶粒尺寸在10～100 nm。此外,在圖5(b)中,還可以清楚地觀察到納米晶的表面至玻璃基質(zhì)間存在過渡殼層,厚度約為13 nm。圖5(c)為樣品的HRTEM照片,所析出的納米晶具有清晰的晶格條紋,晶面間距為2.10 ?,對應(yīng)于立方相Cu2O的(200)晶面,進(jìn)一步證實(shí)了析出的晶體為立方相Cu2O。而在圖5(b)中觀察到的六面體狀與立方體沿頂對角線方向投影形狀相對應(yīng)。利用TEM配備的能譜儀(EDS)測試了該樣品中各元素的分布情況,結(jié)果如圖6所示,可以直觀地看出,Al、Si、B、K和O等元素主要分布在玻璃基質(zhì)中,而Cu、Zn和P元素富集在納米晶及其周圍的區(qū)域。結(jié)合FESEM照片,可認(rèn)為孔洞結(jié)構(gòu)部分的鉀鋁硼硅玻璃相中存在Zn和P等元素的明顯富集。由于ZnO作為網(wǎng)絡(luò)外體的斷網(wǎng)作用及[PO4]3-四面體的不對稱結(jié)構(gòu),P—O相較Si—O鍵能更低,這部分區(qū)域更容易被水侵蝕,因而有利于Cu2O納米晶和Cu+的釋放;而在其余區(qū)域的玻璃相中,則只含有極少的Cu、Zn和P等元素,所以能表現(xiàn)出更好的耐水性。

圖5 ZK-2微晶玻璃的TEM照片和HRTEM照片

圖6 ZK-2微晶玻璃的TEM照片(a)和多元素EDS-mapping圖像(b)～(i)

2.2 Cu元素浸出特性

可溶性玻璃具有在液體介質(zhì)中緩慢溶出的特性,金屬離子抗菌劑隨著玻璃基體的溶解而被釋放到環(huán)境中,并進(jìn)一步與細(xì)菌接觸進(jìn)行殺菌[20-21]。因此,所制得的微晶玻璃在水溶液中的Cu元素浸出行為對于材料抗菌性能的預(yù)估具有重要的參考意義。在前期實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在常溫下,樣品在去離子水中的Cu元素浸出速率非常低。將加工成片狀的微晶玻璃樣品置于50 mL由去離子水與稀鹽酸溶液配成的酸性水溶液(pH=2.5),保持環(huán)境溫度為50 ℃不變,在浸泡時(shí)間為2、4、6、8 h時(shí),依次取5 mL溶液,并采用ICP-OES對溶液的化學(xué)成分進(jìn)行分析。希望通過稀鹽酸溶液加速Cu元素的浸出,以便更好地分析微晶玻璃中Cu元素的浸出行為。通過ICP-OES分析獲得溶液中Cu濃度,計(jì)算獲得樣品單位表面積的Cu元素浸出量,結(jié)果如圖7所示。

圖7 不同浸出時(shí)間下ZK-x微晶玻璃單位表面積的Cu元素浸出量

從圖7中可發(fā)現(xiàn),ZK-x樣品中Cu的浸出量隨著ZnO含量的增加而增加。進(jìn)一步地,可計(jì)算求得Cu元素的平均浸出速率和階段浸出速率,結(jié)果如表3所示。從表3中可知,樣品中ZnO含量越高,早期0～2 h的Cu元素浸出速率越高。并且,當(dāng)ZnO含量高于5%(摩爾分?jǐn)?shù))時(shí),早期0～2 h的Cu元素浸出速率遠(yuǎn)高于中期2～4 h、4～6 h和后期6～8 h的浸出速率。

表3 ZK-x微晶玻璃單位表面積的Cu元素平均浸出速率和階段浸出速率

上述現(xiàn)象可能是玻璃相與Cu2O納米晶中Cu元素的浸出速率不同造成的。ICP-OSE測試結(jié)果中Cu元素的浸出量既可能來自玻璃相基質(zhì),也可能來自Cu2O晶體。根據(jù)微晶玻璃的FESEM照片可知,孔洞尺寸越大,意味著相應(yīng)區(qū)域玻璃相越容易被侵蝕,Cu元素的浸出量也應(yīng)當(dāng)會(huì)更高。并且玻璃相中Cu浸出速率會(huì)遠(yuǎn)高于Cu2O晶體中Cu浸出速率。例如,ZK-8中晶體含量較少,但其Cu元素浸出量最多,且XPS結(jié)果顯示其中Cu+/Cu最低,因而其大部分浸出的Cu元素應(yīng)源自玻璃相中的Cu。

2.3 可見光催化實(shí)驗(yàn)

Cu2O是p型半導(dǎo)體材料,能在可見光的激發(fā)下與吸附的有機(jī)物發(fā)生氧化或降解作用[22-23]。納米Cu2O的尺寸效應(yīng)對其光催化活性具有顯著影響,一方面更小的尺寸有利于光生電子與空穴更快地?cái)U(kuò)散到材料表面,形成具有氧化作用的羥基自由基和活性氧,另一方面更大的比表面積有助于吸附更多的待降解物。在本文中選擇有機(jī)染料維多利亞藍(lán)B作為降解對象,通過檢驗(yàn)樣品的可見光催化活性,半定量分析微晶玻璃中Cu2O納米晶的尺寸分布規(guī)律。將50 mg微晶玻璃粉末與50 mL質(zhì)量濃度為20 mg/L的維多利亞藍(lán)B溶液避光充分?jǐn)嚢杌旌虾?先在暗處進(jìn)行40 min的暗反應(yīng)過程,然后再在可見光下進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn),每隔30 min取一次上層清液。通過測試其吸收光譜,比較開燈降解前后維多利亞藍(lán)B的吸收峰面積C/C0,計(jì)算獲得微晶玻璃粉末降解維多利亞藍(lán)B的光催化降解率。

圖8給出了添加ZK-x樣品的維多利亞藍(lán)B溶液在不同階段的吸收光譜,吸收峰源自維多利亞藍(lán)B分子中的著色基團(tuán)。從圖8中可以發(fā)現(xiàn),ZK-x樣品對維多利亞藍(lán)B的可見光催化降解效果明顯。開燈前后維多利亞藍(lán)B的吸收峰面積C/C0隨時(shí)間的變化如圖9所示,其中Blank表示參照樣,為未添加微晶玻璃粉末的維多利亞藍(lán)B溶液。從圖9中可觀察到,在暗反應(yīng)階段,C/C0略有下降,該現(xiàn)象應(yīng)歸因于催化劑對染料的物理吸附。在開燈反應(yīng)階段,在添加了微晶玻璃粉末的試樣中,C/C0下降十分明顯,說明本文報(bào)道的Cu2O納米微晶玻璃具有明顯的可見光催化活性。隨著組成中ZnO含量的增加,光催化降解率逐漸下降。其中,ZK-8的降解率最小,僅次于參照樣;而ZK-2的降解率最大,約80%。各樣品的可見光催化活性由強(qiáng)到弱依次為ZK-2、ZK-5、ZK-8。將該結(jié)果與顯微結(jié)構(gòu)表征的結(jié)果對比可知,ZK-x微晶玻璃的析晶度越高,平均晶粒尺寸越小,其可見光催化活性越高。

圖8 ZK-x微晶玻璃光催化維多利亞藍(lán)B溶液的吸收光譜

圖9 ZK-x微晶玻璃光催化維多利亞藍(lán)B溶液的降解速率

2.4 抗菌性能

抗菌實(shí)驗(yàn)的基本步驟為:將菌株放入液體培養(yǎng)基中制成105CFU/mL的懸浮液,在恒溫振蕩器(37 ℃,200 r/min)振蕩培養(yǎng)15 h,培養(yǎng)結(jié)束后,取95 mL無菌磷酸鹽緩沖溶液、5 mL細(xì)菌懸浮液以及25 mg粉末樣品到三角瓶中振蕩培養(yǎng)4 h。培養(yǎng)完成后將菌液做連續(xù)10倍稀釋,取100 μL稀釋液涂布于培養(yǎng)基上,放于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 18 h,參考國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》(GB 4789.2—2016),選取菌落數(shù)在 30～300 CFU的培養(yǎng)基進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。不同微晶玻璃樣品的抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示,其中,以ZK-2和ZK-5微晶玻璃粉末作為實(shí)驗(yàn)樣,選擇無抗菌效果的SiO2粉末作為對照樣。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)樣對菌株的殺菌效果明顯。統(tǒng)計(jì)培養(yǎng)皿中細(xì)菌菌落總數(shù),根據(jù)抗菌率公式R(%)=(1-B/D)×100%進(jìn)行計(jì)算。其中,R為抗菌率,B為實(shí)驗(yàn)樣菌液濃度,D為對照樣菌液濃度。微晶玻璃的抑菌率如表4所示。結(jié)果表明,本文報(bào)道的Cu2O納米微晶玻璃具有顯著的抗菌效果(>95%)。ZK-5微晶玻璃對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率均為99.9%;ZK-2微晶玻璃對金黃色葡萄球菌的抗菌率為99.9%,對大腸桿菌的抗菌率為98.9%。

表4 微晶玻璃的抗菌率

圖10 微晶玻璃的抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由于在振蕩接觸法抗菌實(shí)驗(yàn)中,菌液的培養(yǎng)是在避光條件下進(jìn)行的,因此所反映的微晶玻璃殺菌機(jī)理應(yīng)類似于Ag+的溶出殺菌機(jī)理[24-25]。Cu+主要經(jīng)暴露面從玻璃和Cu2O納米晶的表面溶出釋放,因此實(shí)驗(yàn)反映出的ZK-2與ZK-5的抗菌效果差異可能與它們的Cu+浸出量有關(guān)。由樣品中Cu 2p3/2的XPS可知,ZK-2與ZK-5具有相近的Cu+/Cu。根據(jù)Cu元素浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,ZK-5具有比ZK-2更高的Cu元素浸出量。上述結(jié)果說明,ZK-5中能釋放比ZK-2更多的抗菌劑Cu+。這能合理解釋圖10中給出的抗菌結(jié)果,即ZK-5實(shí)驗(yàn)樣對大腸桿菌抗菌率比ZK-2略高。

3 結(jié) 論

1)SiO2-Al2O3-K2O-ZnO-P2O5-B2O3-CuO微晶玻璃中可實(shí)現(xiàn)單一微晶相Cu2O(立方相)的析出,且晶粒平均尺寸小于100 nm。

2)FESEM與TEM顯微形貌分析揭示,微晶玻璃中存在三種相結(jié)構(gòu):Cu+富集的Cu2O晶相;易侵蝕的鉀鋁硼硅玻璃相,它們分布在Cu元素富集區(qū)域的周圍,存在Zn和P等元素的明顯富集;耐侵蝕性較好的其余鉀鋁硼硅玻璃相區(qū)域,只含有極少Cu、Zn和P等元素。

3)ZnO能夠顯著影響Cu2O納米微晶玻璃的顯微形貌和性能。適量的ZnO能獲得較高的析晶率,能使制得的微晶玻璃中Cu2O晶粒尺寸穩(wěn)定在100 nm以下,并表現(xiàn)出相對更顯著的抗菌性能和光催化活性;過量的ZnO使玻璃網(wǎng)絡(luò)解聚程度加大,抑制晶體的析出,但因玻璃相中Cu元素浸出速率和浸出量高于晶相,可使微晶玻璃在早期釋放更多的Cu元素。

綜上所述,可采用熔體-淬冷法在無需額外熱處理的條件下獲得Cu2O納米微晶玻璃。它們的顯微結(jié)構(gòu)能夠通過組分進(jìn)行調(diào)控,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對其抗菌性能和光催化性能的調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同技術(shù)要求的應(yīng)用場景。Cu2O納米微晶玻璃是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦凸δ芪⒕РＡР牧稀?/p>