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1文献综述
1.1前言
衡量长度的单位有很多，如米（m）、厘米（cm）等，纳米也是其中的一种。1nm等于10-9m。纳米材料的基本单元是纳米粒子，纳米粒子的直径一般在1-100nm之间。纳米粒子处于原子簇和宏观物质之间的过渡区，介于微观与宏观之间。当宏观材料被细分为纳米级颗粒后,纳米材料具有区别于宏观材料的性质,这些独特的性质使纳米材料得到了广泛的应用。从20世纪70年代开始，科学家便不断提出有关纳米材料的想法，90年代初发展成一门新兴学科。目前，各种新型纳米材料如纳米颗粒、碳纳米管等，在生物、医学等领域具有较广的发展前景。[1]
1.2纳米材料概述
从广义的概念来说，纳米材料是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度的材料。纳米材料的基本单元按维数划分，可分为零维、一维和二维这三类，具体分类如表1。[2]
表1纳米材料的分类
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维数 |
涵义 |
举例 |
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零维（量子点） |
在空间中三维的尺度都在纳米尺度 |
纳米颗粒、原子团簇 |
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一维（量子线） |
在空间中有两维处于纳米尺度 |
纳米线、纳米管 |
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二维（量子阱） |
在三维空间中只有一维的物体处于纳米级的尺度 |
超薄膜、多层膜、超晶格 |
处于纳米尺度的材料，其表面的结构会发生较大变化，使得纳米材料拥有宏观物质所不具有的“纳米效应”，如宏观量子隧道效应、表面效应和小尺寸效应等。特殊的“纳米效应”使得纳米材料的光、热、电、磁等性质发生非常大的变化，从而使得纳米材料在、量子器件、环保、催化材料等领域得到广泛的应用。
1.3纳米氧化铜的研究进展及应用
近几年来，各种不同尺寸、形貌和成分的纳米氧化铜被不断研究，纳米氧化铜被广泛应用于生物学、医学、催化、环保和农业等领域。
纳米氧化铜颗粒被广泛应用于农药、杀菌剂和肥料等。纳米氧化铜进入土壤后可以改善土壤质量，加速土壤有机质的降解。吴倩桦等研究了纳米氧化铜颗粒对土壤环境因子与砷生物有效性的影响，研究表明纳米氧化铜进入砷污染农田可以改变土壤环境因子，一定时间内降低了土壤砷生物有效性。[3]方清等研究了纳米氧化铜对砷胁迫下水稻种子发芽及幼苗生长的影响，发现水稻根部砷含量随纳米氧化铜的加入而降低。[4]
纳米氧化铜由于其特殊的“纳米效应”在催化中能起到良好的效果。邱志惠等采用水热法以三水合硝酸铜和碳酸钠为原料合成的微纳米氧化铜球粒晶光催化降解率高达96.56%。[5]苗征等采用沉淀转化法以硫酸铜为原料制备的纳米氧化铜有较好的光催化活性，对有机染料甲基紫的降解率约为70%。[6]
1.4纳米氧化铜合成方法综述
制备纳米氧化铜的方法主要有气相法、液相法和固相法。但由于气相法生产成本较高，固相法易引入杂质且纳米颗粒分布不均匀，因此工艺简单、生产周期短的液相法在工业生产中被广泛使用。采用液相法制备纳米氧化铜制备的文献已经报道了很多,一般有以下几种:
1.4.1沉淀法
沉淀法通常是首先将溶于适当溶剂的原料（硝酸盐、氯化物和金属醇盐等）混合，混合后加入适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物，再将前驱体沉淀物进行干燥或煅烧，从而得到纳米氧化铜的方法。沉淀法具有工艺简单、产物分布均匀、性能稳定等优点，但也存在产物会发生团聚等缺点。刘其城等采用快速液相沉淀法在室温下合成前驱体氢氧化铜，经焙烧得到纳米氧化铜。[7]
1.4.2水热法
水热法制备纳米氧化铜一般过程为：将金属铜盐和碱溶液混合得到氢氧化物前驱体，在加热过程中前驱体充分溶解形成原子或分子生长，高温高压下成核结晶的到纳米氧化铜。水热法具有制备的纳米氧化铜颗粒均匀、团聚少和反应速率较快等优点，但该法需要在高温高压下进行，成核速度和晶体生长过程不易控制。梅洁等采用水热法以醋酸铜和氢氧化钠为原料制备了纳米氧化铜颗粒。
1.4.3溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法包括制备溶胶和凝胶两部分。溶胶的制备主要利用前驱体的水解反应和缩聚反应，均匀混合的原料在水解反应和缩合反应的过程中聚集成纳米粒子，即形成纳米氧化铜溶胶。纳米氧化铜溶胶经陈化、涂层等过程后成为三维网络结构的纳米氧化铜湿凝胶，湿凝胶经处理后得到干燥的纳米氧化铜颗粒。溶胶-凝胶法制备的纳米氧化铜颗粒均匀且具有较高的纯度；同时具有流变特性，可用于制备不同用途的产品。但溶胶-凝胶法也具有一定的局限性：制备的纳米氧化铜会存在残留小孔洞；反应时间长等。张建仁等将溶胶-凝胶法和低温燃烧相结合成功制备了纳米氧化铜。[8]
1.4.4微乳液法
微乳液法是在表面活性剂的作用下两种互不相溶的液体形成稳定、各向同性的液体分散体系，分散相直径约为1-100nm范围内，在分散体系中经成核、热处理等过程得到纳米氧化铜颗粒的方法。微乳液法制备纳米氧化铜具有原料便宜、制备方便等优点，但该法使用的表面活性剂用量多，难去除且成本较高。
1.5课题的研究目的及意义
氧化铜为单斜晶系的晶体结构，热稳定性较好，不溶于水，主要用于电池、催化剂和脱硫剂等。当氧化铜颗粒大小被加工到极其微细的纳米尺度后，纳米氧化铜具有的“纳米效应”，使其被广泛应用于热电材料、半导体材料、催化材料和传感材料等领域。
目前，国内外众多学者对纳米氧化铜做了大量研究，使我们对纳米氧化铜的性质、制备方法、应用等有了一定的了解。
纳米氧化铜颗粒粒径非常小，导致其表面活性较高，颗粒之间易相互作用产生“团聚”现象。团聚现象发生后，颗粒的粒径与一般微米级颗粒相当，不再具有纳米粒子的特殊效应和性质。纳米材料工业化生产遇到的较大阻碍就是纳米材料会发生团聚现象。制备独立分散的纳米氧化铜的溶胶，并使其在高表面能态下稳定存在对于纳米氧化铜工业化研究具有重要意义。
本文主要应用溶胶-凝胶法制备独立分散的纳米氧化铜溶胶，并通过XRD衍射图谱、红外光谱以及SEM扫描电镜对纳米氧化铜溶胶的结构进行表征。
参考文献：
- 徐志军，初瑞清等.纳米材料与纳米技术[M].化学工业出版社.2010
- 杨华明，张向超等.低维金属氧化物纳米材料[M]科学出版社.2012
- 吴倩桦，石景萱等.氧化铜纳米颗粒（CuO NPs）对土壤环境因子与砷生物有效性的影响[J].环境科学学报.2021,41(3):1-7.
- 方清等.纳米氧化铜对砷胁迫下水稻种子发芽及幼苗生长的影响[J].安徽农业大学学报.2020，47(5):826-831.
- 邱志惠等.微纳米氧化铜球粒晶的制备及其光催化性能[J].桂林理工大学学报.2020，40(3):606-611.
- 苗征等.沉淀转化法制备纳米氧化铜及其光催化性能研究[J].应用化工.2020，49(8):1946-1948.
- 刘其城等.纳米氧化铜的快速沉淀法制备及表征[J].湖南大学学报（自然科学版）.2014,41(2):108-113.
- 张建仁等.前驱体PH值对合成纳米氧化铜的影响[J].四川兵工学报.2010，31(11):113-115.
- 嵇天浩，孙家跃等.分散型无机纳米粒子——制备、组装和应用[M].科学出版社.2009
资料编号：[260560]
1文献综述
1.1前言
衡量长度的单位有很多，如米（m）、厘米（cm）等，纳米也是其中的一种。1nm等于10-9m。纳米材料的基本单元是纳米粒子，纳米粒子的直径一般在1-100nm之间。纳米粒子处于原子簇和宏观物质之间的过渡区，介于微观与宏观之间。当宏观材料被细分为纳米级颗粒后,纳米材料具有区别于宏观材料的性质,这些独特的性质使纳米材料得到了广泛的应用。从20世纪70年代开始，科学家便不断提出有关纳米材料的想法，90年代初发展成一门新兴学科。目前，各种新型纳米材料如纳米颗粒、碳纳米管等，在生物、医学等领域具有较广的发展前景。[1]
1.2纳米材料概述
从广义的概念来说，纳米材料是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度的材料。纳米材料的基本单元按维数划分，可分为零维、一维和二维这三类，具体分类如表1。[2]
表1纳米材料的分类
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