催化有機物用納米氧化銅

 氧化銅是一種反磁性半導體，其能帶隙大約為 1.5eV。在氣敏傳感器、磁存儲介質(zhì)、太陽能轉(zhuǎn)換、電子、半導體、光學、高溫超導、變阻器以及催化等方面都具有廣泛的用途。半導體 CuO與絕緣體A1₂O₃ 的復合物對多種化學反應有催化作用，是汽車凈化器中的催化轉(zhuǎn)化材料。CuO作為固體火箭推進劑的燃速催化劑，能提高燃速。粒子的超細化賦予CuO具有好的性能，如 CuO/ZnO/SiO₂，CuO/SiO₂，CuO/ZrO₂，CuO/SnO_2，CuO/ZnO，CuO/A1₂O₃ 等超微復合催化劑比普通的催化劑有更良好的性能。如高的機械強度、熱穩(wěn)定性好、催化活性好、選擇性高、延展性好等。

納米粒子粒徑小，表面積大，吸附能力強，表面反應活性高。另外，納米粒子表面的原子鍵態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同，表面原子配位不全等因素使表面活性位置增加。這些條件都使納米材料有可能成為良好的催化劑,納米氧化銅UG-Cu01能夠作為各種反應的催化劑及催化劑的主要活性成分。近年來在氧化、加氫、NOx還原、CO及碳氫化合物燃燒、精細化工等多種催化反應中也得到了廣泛的應用，尤其是對二氧化氮分解、氫的氧化、丙烯完全氧化的反應活性均排在金屬化合物前列。

CuO是一種重要的燃速催化劑，用于許多AP系推進劑的配方之中，以提高推進劑的燃速。將納米氧化銅嵌入或粘附于高氯酸銨晶體表面，使其分解溫度提前，催化效果和分解速度明顯提高；高氯酸銨(AP)是復合固體推進劑的高能組分，它在AP系推進劑中占60%-80%的比例，其特性對推進劑的性能至關(guān)重要。尤其是AP的熱分解特性，它與推進劑的燃燒特性密切相關(guān)。用高能球磨法使納米氧化銅UG-Cu01嵌入或粘附AP晶體表面形成復合粒子，使AP分解反應的溫度進一步降低。

不同形貌的20nm以下的CuO納米粒子均能強烈催化AP分解，其中分散性良好的球形納米CuO，催化活性強， 可使AP的高溫分解溫度降低99-130℃，分解放熱量顯著變大。

利用室溫固相反應制備的平均粒徑10nm的CuO納米顆粒并研究了其催化分解另外一種推進劑RDX的效果，結(jié)果表明納米CuO對RDX熱分解有明顯地催化作用，它使RDX熱分解峰溫降低了120℃，分解速率變大。其熱分解催化作用與普通CuO明顯不同。

NO危害大、污染范圍廣、消除難。多年來，人們一直在尋找一種脫NO催化劑，用催化還原的方法消除NO。從熱力學上分析NO是不穩(wěn)定的，其分解反應的活化能較高。因此，采用催化分解的方法消除NO是一種較便利而又可行的手段。早在80年代Iwamato等就發(fā)現(xiàn)了CuO-ZSM5對NO分解有很高的活性并報道了在此催化劑上碳氫化合物能選擇性地還原NO。近年來，研究者選擇不同的載體和不同的碳氫化合物，在催化NO分解方面做出了不少有價值的工作。其中載體包括常用的CeO₂， A1₂O₃，碳氫化合物有C₃H₆，CO等。

近年來，半導體多相催化作為一項新的污染治理技術(shù)，日益受到重視。納米TiO₂是一種性能良好的光催化材料，在紫外光照射下可有效的降解水體中的污染物。然而，由于TiO₂的帶隙較寬(約3.2ev)，吸收閾值光波長小于400nm，對太陽光的利用率不高，材料表面的光生電子和光生空穴易復合等問題，影響了TiO₂多相光催化反應產(chǎn)業(yè)化的進程。艾仕云等采用摻雜納米CuO對TiO₂催化劑進行修飾，結(jié)果表明，由于Cu離子摻雜后提高了TiO₂對氧的吸附能力，減少了納米粒子表面電子與空穴的復合，從而加速了光降解反應。

CuO和Cr的摻雜條件下，TiO2對對硝基苯胺的降解過程。通過超聲制備的Cu-Cr-Ti復合氧化物具有良好的光催化性能，活性高于純銳鈦礦TiO2。

因此CuO雖然本身不具有光催化活性，但是摻雜在TiO₂，ZnO這些主催化劑中，能夠使光生電子的壽命增長，大大提高光催化活性。