[发明专利]一种氧化铜粉体的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铜粉体的制备工艺。

背景技术

作为人类社会发展的物质基础，材料在经济社会中占有十分重要的地位。随着材料科学技术的发展，出现了一批与传统材料不同的、具有特殊功能的新材料。其中，纳米材料科学技术已经成为世界各国科学技术竞争的战略要点之一。目前，美国、日本、西欧各国都把纳米科技列为科学研究开发的重点。“纳米热”的形成与以知识经济为基础的、面向21世纪高新技术产品的新经济密切相关。纳米材料作为二十一世纪的一种新材料，将促进社会产业结构的转变，促进资源、环境和社会的可持续发展，为新经济创造更可观的财富。

自20世纪60年代，科学家提出并把纳米材料作为研究对象以来，纳米科学技术研究取得了重大的进展。在一些领域，纳米技术已经得到应用，并向产业化进军。美国、日本等国已意识到纳米科学技术在新经济时代和综合国力竞争中的分量。为迎接纳米时代的到来，我国也加快了纳米科技的研究与产业化部署。发展纳米材料与技术应用对于我国科技和国民经济的进步具有重要的意义。纳米材料是指晶粒尺寸小于100mn的单晶体或多晶体。它是介于宏观与微观之间的一种介质体系，既是物质的一种分散体系，又是一种新型的物质材料。当粉体超细化，尺寸达到纳米级时，纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等口叫基本物理效应，使其表现出独特的光学、电学、磁学、热学、催化和力学等性质。因此，纳米粉体可广泛用于新型陶瓷材料、催化材料、涂层材料、磁性材料、生物医药材料、有机/无机复合材料、功能纤维材料、润滑减磨材料等，与现代产业发展尤其是高新技术产业的发展密切相关。

铜是与人类关系非常密切的有色金属，其氧化物——氧化铜有着广泛的应用。普通氧化铜是一种多功能精细无机材料，主要应用在印染、玻璃、陶瓷、医药、催化剂、载体及电极活性材料等领域。而纳米氧化铜在电学、光学、催化等方面表现出不寻常的特性，已被应用于催化材料、传感材料等领域，并显示出很好的应用前景。在固体推进剂领域，纳米氧化铜是一种重要的燃速催化剂，它可以明显改善高氯酸铵固体推进剂的燃烧性能。在环保领域，纳米氧化铜对空气中的一氧化碳、乙醇、乙酸乙酯等挥发性有机化合物具有很好的催化作用。在生物医药领域，纳米氧化铜对氨基酸鲁米诺化学发光具有优异的催化效果。在气体传感器领域，采用纳米氧化铜粒子膜包覆可以大大提高传感器的响应速度、灵敏度和选择性。鉴于纳米氧化铜在多个领域的巨大应用潜能，纳米氧化铜的制备和应用研究成为目前功能材料研究的热点之一。

关于纳米氧化铜的制备方法研究已有固相反应法、水热法、醇热法、沉淀法、喷雾热解法、控制双射流的液相沉淀技术、声化学法等，目前仍处于实验室研究阶段，有许多问题尚待解决。近年来，又开发和探索出很多制备纳米氧化铜的新方法，如压力.热液法、微乳液法、激光蒸凝法、微波沸腾回流法、电化学法、模板法等。

当粒子的尺寸进入纳米数量级时，其本身就会具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而表现出许多一般固体材料所不具备的奇特物性，主要包括光学、电学、磁学、热学、催化和力学等性质。

1.表面效应

粒子表面原子与内部原子所处的环境不同，当粒子减小，粒子直径进入纳米数量级时，表面原子的数目及作用就不能忽略，而且这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都会发生很大的变化。人们把由此引起的特殊效应统称为表面效应。

一般情况下，随着粒径的减小，粒子的表面原子数迅速增加，比表面积急剧变大，表面效应不容忽略。从物理概念上讲，表面原子与体内原子不～样，表面原子的能量比体内原子要高，因此纳米粉体具有高的表面能。

2.体积效应

当物质的体积减小时，.将会出现两种情况：一种是物质本身的性质不发生变化，而只是与体积密切相关的性质发生变化，如对于半导体材料来说，其电子自由程变小；另一种是物质本身的性质也发生了变化。因为纳米微粒是由有限个原子或分子组成的，它改变了物质原来由无数个原子或分子组成的属性，所以纳米材料的性质发生了很大的变化。这就称为纳米粒子的体积效应。

3.量子尺寸效应

当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据分子轨道能级、能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。