纳米氧化铜的应用现状
铜是机体必需的微量元素之一,参与机体造血、代谢、生长繁殖、维持生长性能、增强机体抵抗力等重要活动。19世纪40年代,Harless发现了软体动物血中的铜具有重要作用。1878年Frederig首先从章鱼血内的蛋白质配合物中将铜分离出来,并称为铜蓝蛋白。1928年,Hart才发现铜是机体的必需元素。铜参与造血过程,可促进铁在小肠的吸收,促进血红蛋白的合成和红细胞的生成;可使无机铁变为有机铁,由三价变为两价;铜是酰氨酸酶、红细胞色素氧化酶和超氧化物歧化酶等多种酶的组成成分;铜还具有促进磷脂合成的功能,保证大脑和脊髓的神经鞘发育正常。机体缺铜时,多种酶活性降低,引起共济失调、骨质疏松、被毛褪色、繁殖机能障碍以及心力衰竭等。自Braude等(1945)首次发现在猪饲料中添加正常需要量数倍的铜,可明显提高生长速率和饲料利用率后,铜作为一种有效的促生长剂在动物生产中被广泛应用,高剂量铜已被认为是一种高效、廉价、使用方便的促生长剂。目前常用的...&
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氧化铜(cupric oxide)是一种重要的无机化工产品,属于用途广泛的无机原料之一,活性纳米氧化铜的研究和生产又为氧化铜的应用开辟了一片新的天地。纳米氧化铜是由数目较少的原子或分子组成,其原子或分子在热力学上处于亚稳态,使得超微粒在保持原物质的化学性质的同时,在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化性能和熔点等各方面表现出奇异的性能。纳米氧化铜复合材料在化学反应中可用作促进复合固体推进剂中高氯酸铵分解的一种催化剂,具有良好的催化性能。此外,氧化铜粉末或它与其他化合物的混合物是用于制备超电导材料的物质中较好的物质之一[1-2]。随着电镀技术的发展,活性纳米氧化铜在电镀行业上又会有一个更加广阔的市场。笔者开发的活性纳米氧化铜产品主要用于化学镀铜。化学镀铜是十分重要的镀种,随着电子工业的发展,特别是电子计算机、电子通讯设备以及家用电器的高速发展,使得双面和多层印刷电路板和其他非金属材料(如塑料、陶瓷等)的化学镀铜的需求量很大。化学镀铜...&
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大学化学开放性实验是把基础化学的理论知识和各种实验技能及方法加以分析、归纳、相互渗透的一种实验形式。为化学专业高年级本科生开设大学化学开放性实验的目的是培养学生的综合实验能力[1]。实验内容可向材料、生命、环境等热点领域倾斜,实验设计应反映新的科研成果,以提高学生的创新能力和科研能力[2]。纳米科技是20世纪80年代末、90年代初逐步发展起来的多学科交叉的、基础研究和应用开发紧密联系的高新技术,涉及纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米机械学及纳米生物学等[3]。其中,纳米结构的设计和合成已成为纳米材料研究领域的前沿。将这方面的知识介绍给学生,设计直观和有启发性的实验,有助于学生更好地了解纳米材料。纳米材料的制备方法包括气相法、固相法和液相法[4],其中液相法又分水热法、溶胶凝胶法、微乳液法和超声化学法等[5-8]。超声化学法因其具有特殊的声空化效应,为制备具有特殊性能的新型材料提供了一条重要途径,已成为制备纳米材料的一种有效手...&
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过渡金属氧化物中,铜氧化物因其重要的性质和用途而备受关注。在很多化学反应中,CuO作为非均相催化剂表现出极高的催化活性,同时作为一个具有较窄波带(Ek=1.2ev)的重要过渡金属氧化物,氧化铜是一种具有高温超导、巨大的磁子电阻和三个不同磁性阶段的异常特性材料。纳米粉体材料是指粒径为1nm～100nm的超细粒子材料,具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等常规大尺度粒子不具备的特性,因此,与普通氧化铜相比,纳米氧化铜在磁性、光吸收、化学活性、热阻、催化剂和熔点等方面均表现出超乎寻常的物理化学性能,在传感器、超导材料和热导材料等方面均显示出良好的应用前景。目前纳米氧化铜的制备方法以固相法和液相法为主,近年来,又出现了很多制备纳米氧化铜的新方法,如:溶胶凝胶法、络合沉淀法、界面沉淀法、水热法、微乳液法、激光蒸凝法、回流沉淀法、电化学法等。本文将对这些新的制备方法以及应用情况进行综述。1纳米氧化铜的制备方法1.1溶胶凝...&
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引言一般想得到纳米粉体有两个方法。一个为化学方法,如化学沉淀法等。另一种方法则为物理方法,如机械球磨法等。物理方法的缺点主要有:(1)投资大,产量低;(2)通常,干法研磨的粒径只能研磨到8um,湿法研磨的粒径只能研磨到30(3)湿法研磨的溶剂、助剂、过滤方法及干燥方法的选择调试难度较大。因此,在学术界大部分研究化学法的纳米粉体制造方法且已有丰硕的成果。具体方法和工艺条件多种多样,主要发展方向有两个:一个方向旨在利用最新的科技开创新方法新工艺,以充实理论研究成果,适用于实验室研究性少量制备。如干化学法[1,2],声化学法[3],电化学法[4,5]等;另一方向旨在寻求同等制备成果下,节能、高效、绿色,易于工业化的生产工艺,以缩短纳米氧化铜工业化进程。如湿化学法[6,7,8]等。随着这些方法的不断改进简化,与普通试剂级氧化铜的工业化生产工艺日渐接近。1对比分析1.1试剂级氧化铜生产工艺:1.3对比可见纳米氧化铜的制备工艺与试剂级...&
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纳米氧化铜与普通氧化铜比,在磁性、光吸收、化学活性、热阻、催化剂和熔点等方面表现出奇特的物理和化学性能。在电子领域的传感器应用方面、材料领域的超导材料和热导材料等方面[1-3]都显示出很好的应用前景。在催化方面,对一氧化碳、乙醇等的氧化具有较高的催化活性;在传感器方面,做传感器的包覆膜,能提高传感器对一氧化碳的选择性和灵敏度;还可以做高性能锂电池的负极材料等。纳米氧化铜的制备方法主要物理方法[4-5]包括蒸发冷凝法、物理粉碎法、离子溅射法等。化学方法包括溶胶一凝胶法[6]、水热反应法[7]、醇热法[8]、沉淀法[9-10]、微波沸腾回流法[11]、微乳液法[12]、固相反应法[13-14]和声化学法等[15]。微波沸腾回流法是在金属盐溶液中加碱调节pH值后,在搅拌下微波加热沸腾回流,将沉淀过滤、洗涤、干燥后,即得纳米粒子。微波是频率为0.3-300GHz的电磁波,通过介电极化使电能转变为热能,选择活化某些基团,促进化学反应,抑制...&
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传真：010-纳米氧化铜的应用方向有哪些？
纳米氧化铜的应用方向有哪些？各种用途对材料的形状有什么要求？谢谢
09-08-27 &
纳米氧化铜催化化学发光性能及其氨基酸检测 刘科辉1 颜流水2 罗国安31 1(清华大学化学系,北京(南昌航空工业学院环境与化学工程系,南昌330034) 摘 要 用低热固相配位化学反应制得纳米氧化铜并对其进行了透射电镜和X射线衍射表征,得到的纳米 氧化铜平均粒径为10nm.用制得的纳米氧化铜催化精氨酸和天冬氨酸的鲁米诺化学发光体系,催化性能较 分析纯氧化铜和硫酸铜溶液分别提高了5.65和4.51倍.氨基酸的检出限达10-9mol/L. 关键词 氨基酸,鲁米诺,化学发光,纳米氧化铜 收稿;接受 本文系国家自然科学基金资助项目(No.) 1 引 言 生物体中氨基酸水平的改变与许多生命现象和疾病有关.氨基酸检测在临床诊断,蛋白质及肽类 分析中具有重要意义.已报道的氨基酸检测手段有紫外,荧光,电化学,核磁共振及化学发光等方法. Rodriguez等[1]采用异硫氰酸酯(FITC)衍生化和胶束电动色谱在玻璃芯片上分别快速分离了多种不同 酸碱性的氨基酸对映体.但是,激光诱导荧光检测需要衍生化过程,存在费时,易产生副产物及增加检 测费用等缺点,而且难于进一步集成化.化学发光(CL)法检测具有灵敏度高,结构简单,不需要任何外 加光源等特点,更适于集成在芯片中,近年来在毛细管电泳和玻璃芯片电泳检测中倍受关注[2,3]. 纳米氧化物是一类具有广泛用途的纳米材料.纳米氧化铜复合材料在化工反应中用作催化剂[4]. 粒子的超细化赋予纳米氧化铜更好的性能[5,6].采用低热固相配位化学反应热分解后合成了纳米氧化 铜,将其与氨基酸配合后,研究配合物催化鲁米诺化学发光的性能,与铜离子催化氨基酸鲁米诺化学发 光相比较,得到了更优异的结果. 2 实验部分 2.1 仪器和试剂 多晶X射线衍射仪(XRDD8Advance,BRUKER);H2800透射电子扫描显微镜(日本日立公司); BPCL超微弱化学发光测量仪(中国科学院生物物理研究所);SRJX24高温箱型马弗炉(天津科学器材 设备厂).精氨酸(Arg)和天门冬氨酸(Asp)为Sigma公司产品,氨基酸溶液由10mmol/L硼砂缓冲溶 液(pH7.0)配成.鲁米诺为Fluka公司产品(纯度大于98%),用0.1mol/LNaOH配成10mmol/L作 为储备液,置暗处保存,使用时用pH11的磷酸盐缓冲溶液稀释到所需浓度.化学发光试剂组成为鲁米 诺和H2O2,其中鲁米诺的最终浓度为1.0×10-5mol/L,H2O2的最终浓度为4.0×10-5mol/L.CuSO4 (上海试剂一厂产品,A.R.),醋酸铜(北京双环化学试剂厂,A.R.),H2O2(天津市东方化工厂,A.R., &30%).其它试剂均为国产分析纯.实验所用溶液用18MΩ cm超纯水配制(清华大学微电子研究 所).溶液使用前超声脱气,以0.45μm膜过滤. 2.2 纳米氧化铜的制备 在参照文献[7]基础上改进,采用低热固相配位化学反应制得前驱物,再经热分解得到纳米CuO. 以1:1的摩尔比分别准确称取草酸和Cu(Ac)2 H2O,充分研磨1h,50℃水浴加热1h,固相产物在烘 箱中70℃真空干燥4h,得到前驱物CuC2O4,将CuC2O4置于马弗炉中加热升温至300℃,保持2h,可得 黑色的纳米CuO粉末. 2.3 催化化学发光性能实验 向石英测试瓶中加入120μL发光试剂,再加入20μL内含一定浓度纳米CuO的1.0×10-5mol/L 第33卷 2005年6月 分析化学(FENXIHUAXUE) 研究简报 ChineseJournalofAnalyticalChemistry 第6期 847～849 氨基酸溶液,立即放入发光测量仪中,记录发光曲线,发光值稳定后读取发光强度.以不含氨基酸的鲁米 诺发光体系为空白溶液.实验中不断改变发光体系中纳米CuO加入量,测定其发光强度变化.以CuSO4 溶液,分析纯CuO代替纳米CuO,在同样的实验条件下分别进行测定,记录相应的发光曲线. 3 结果与讨论 3.1 纳米CuO的表征 图1为纳米CuO的透射电镜分析照片.CuO粒子呈球形,粒子的粒度分布均匀.平均粒径为 图1 纳米CuO粒子电镜照片 Fig.1 Transmissionelectronmi2 croscopicimageofnanosizedCuO 10nm,比以前文献[7]报道的粒径要小很多. 图2为纳米CuO的XRD图和标准分析纯的XRD图.由图可知,纳 米CuO为球形单斜晶系结构,产品特征衍射峰的半峰宽(β),根据 Scherrer[8]公式: D= 0.9λ cosθW2-W2 0 式中,D为晶粒平均粒径(nm);λ为X射线波长(nm);θ为Bragg衍射 角(2θ(度)°);W为测得的半峰宽度;W0为标准半峰宽度.可以计算出 颗粒的平均粒径为约10nm.这与TEM的结果相吻合. 3.2 纳米CuO浓度对催化化学发光性能的影响 图2 CuO的X射线衍射谱图 Fig.2 X2raydefractionpatternsofCuO a.纳米CuO(nanosizedCuO);b.分析纯 CuO(analyticgradeCuO). 由图3可以看出,在检测精氨酸时,纳米CuO溶液的浓度在 2.5×10-4～4.57×10-3mol/L范围时,发光强度与浓度成正比. 当纳米CuO的浓度进一步增加时,发光强度急剧下降.实验表 明,CuO浓度在2.5×10-4～4.57×10-3mol/L范围时,发光强 度与浓度成正比.当CuO的浓度进一步增加时,发光强度急剧下 降.这种现象的原因可能是由于CuO催化鲁米诺化学发光反应, 当CuO浓度太高时会加速激发的光子的猝灭,从而导致发光强度 降低. 3.3 考察氨基酸催化化学发光的线性范围 纳米CuO浓度为4×10-4时,考察了精氨酸和天冬氨酸的化 学发光能力线性范围分别为3×10-9～1×10-6和6.5×10-9～ 5×10-6mol/L,氨基酸的检出限达10-9mol/L,而相应的Cu2+催 图3 精氨酸体系发光强度随纳米CuO 浓度的变化 Fig.3 Fluorescennceintensitiesofargi2 ninesystemchangewiththeconcentration ofnanosizedCuO 化时,检出限仅达到10-6mol/L[9]. 3.4 不同催化条件下发光性能比较 分别用合成的纳米CuO,分析纯CuO和CuSO4溶液作为催化 剂,考察了它们对鲁米诺发光体系的催化能力(见表1).结果表 明:没有氨基酸存在时,纳米CuO,分析纯CuO和Cu2+三者对鲁 米诺发光反应的最大催化能力大小顺序依次为:Cu2+&纳米CuO &分析纯CuO.以没有氨基酸存在时催化能力为1,分别加入氨 基酸后,Cu2+的催化能力约为纳米CuO的4.4倍,纳米CuO的催 化能力约为分析纯CuO的3.3倍.三者中以纳米CuO的催化性 能提高最大.纳米CuO的存在使该发光体系对精氨酸的测定提 高了5.65倍,对天门冬氨酸的发光测定提高了4.5倍.氨基酸 的检出限达1029mol/L.根据这一性质可将纳米CuO用于提高化 学发光检测氨基酸的灵敏度,对氨基酸的芯片检测具有重要 意义[9].
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