ویژگی‌ها و کاربرد نانو اکسید مس CuO

پودر اکسید مس نوعی پودر اکسید فلز قهوه‌ای سیاه است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسید مس نوعی ماده معدنی ریز چند منظوره است که عمدتاً در چاپ و رنگرزی، شیشه، سرامیک، دارو و کاتالیز استفاده می‌شود. می‌توان از آن به عنوان کاتالیزور، حامل کاتالیزور و ماده فعال‌سازی الکترود استفاده کرد و همچنین می‌تواند به عنوان سوخت موشک که جزء اصلی کاتالیزور است، استفاده شود. پودر اکسید مس به طور گسترده در اکسیداسیون، هیدروژناسیون، عدم، کبالت، کاهش و احتراق هیدروکربن مورد استفاده قرار گرفته است.

پودر نانو CuO فعالیت کاتالیزوری، گزینش‌پذیری و سایر خواص بهتری نسبت به پودر اکسید مس در مقیاس بزرگ دارد. در مقایسه با اکسید مس معمولی، نانو CuO خواص الکتریکی، نوری و کاتالیزوری بسیار عالی‌تری دارد. خواص الکتریکی نانو CuO آن را نسبت به محیط خارجی مانند دما، رطوبت و نور بسیار حساس می‌کند، بنابراین، حسگر پوشش داده شده با ذرات نانو CuO می‌تواند سرعت پاسخ، حساسیت و گزینش‌پذیری حسگر را تا حد زیادی بهبود بخشد. خواص طیفی نانو CuO نشان می‌دهد که پیک جذب مادون قرمز نانو CuO به طور قابل توجهی پهن‌تر شده و پدیده تغییر به آبی آشکار است. اکسید مس با روش نانوکریستالیزاسیون تهیه شد. مشخص شد که نانو اکسید مس با اندازه ذرات کوچکتر و پراکندگی بهتر، عملکرد کاتالیزوری بالاتری برای پرکلرات آمونیوم دارد.

نمونه‌های کاربردی نانو اکسید مس

۱ به عنوان کاتالیزور و گوگردزدا

مس متعلق به فلزات واسطه است که ساختار الکترونیکی ویژه و خواص الکترونیکی بهره و زیان متفاوتی نسبت به سایر فلزات گروه دارد و می‌تواند اثر کاتالیزوری خوبی بر واکنش‌های شیمیایی مختلف نشان دهد، بنابراین به طور گسترده در زمینه کاتالیزور استفاده می‌شود. هنگامی که اندازه ذرات CuO به دلیل الکترون‌های آزاد چند سطحی خاص و انرژی سطحی بالای نانومواد به کوچکی نانومقیاس باشد، می‌تواند فعالیت کاتالیزوری بالاتر و پدیده کاتالیزوری عجیب‌تری نسبت به CuO با مقیاس معمولی نشان دهد. نانو-CuO یک محصول گوگردزدایی عالی است که می‌تواند فعالیت عالی در دمای معمولی نشان دهد و دقت حذف H2S می‌تواند به کمتر از 0.05 میلی‌گرم بر متر مکعب برسد. پس از بهینه‌سازی، ظرفیت نفوذ نانو CuO در سرعت هوای 3000 ساعت به 25.3٪ می‌رسد که بالاتر از سایر محصولات گوگردزدایی از همان نوع است.

آقای گان ۱۸۶۲۰۱۶۲۶۸۰

۲- کاربرد نانو اکسید مس در حسگرها

حسگرها را می‌توان تقریباً به حسگرهای فیزیکی و حسگرهای شیمیایی تقسیم کرد. حسگر فیزیکی وسیله‌ای است که کمیت‌های فیزیکی خارجی مانند نور، صدا، مغناطیس یا دما را به عنوان اشیاء دریافت کرده و کمیت‌های فیزیکی شناسایی شده مانند نور و دما را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. حسگرهای شیمیایی دستگاه‌هایی هستند که نوع و غلظت مواد شیمیایی خاص را به سیگنال‌های الکتریکی تغییر می‌دهند. حسگرهای شیمیایی عمدتاً با استفاده از تغییر سیگنال‌های الکتریکی مانند پتانسیل الکترود به طور مستقیم یا غیرمستقیم هنگام تماس مواد حساس با مولکول‌ها و یون‌های موجود در ماده اندازه‌گیری شده طراحی می‌شوند. حسگرها به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌ها مانند نظارت بر محیط زیست، تشخیص پزشکی، هواشناسی و غیره استفاده می‌شوند. نانو-CuO مزایای بسیاری دارد، مانند سطح ویژه بالا، فعالیت سطحی بالا، خواص فیزیکی خاص و اندازه بسیار کوچک، که آن را نسبت به محیط خارجی مانند دما، نور و رطوبت بسیار حساس می‌کند. اعمال آن در حوزه حسگرها می‌تواند سرعت پاسخ، حساسیت و گزینش‌پذیری حسگرها را تا حد زیادی بهبود بخشد.

۳- عملکرد ضد استریلیزاسیون نانو اکسید مس

فرآیند ضدباکتریایی اکسیدهای فلزی را می‌توان به سادگی به شرح زیر توصیف کرد: تحت تحریک نور با انرژی بزرگتر از شکاف نواری، جفت‌های حفره-الکترون تولید شده با O2 و H2O در محیط واکنش می‌دهند و رادیکال‌های آزاد تولید شده مانند گونه‌های فعال اکسیژن به صورت شیمیایی با مولکول‌های آلی در سلول‌ها واکنش می‌دهند و در نتیجه سلول‌ها را تجزیه می‌کنند و به هدف ضدباکتریایی دست می‌یابند. از آنجایی که CuO یک نیمه‌هادی نوع p است، حفره‌های (CuO)+ وجود دارد. این حفره‌ها ممکن است با محیط واکنش داده و نقش ضدباکتریایی یا باکتریواستاتیک ایفا کنند. مطالعات نشان داده‌اند که نانو CuO توانایی ضدباکتریایی خوبی در برابر ذات‌الریه و سودوموناس آئروژینوزا دارد.