納米氧化銅JL-Cu0在光電催化領域的應用
1. 納米氧化銅在光催化中的應用
光催化利用光能驅動化學反應,杭州久麗生物納米氧化銅JL-Cu0因其窄帶隙(1.2–1.7 eV)和可見光響應,在環境治理和能源轉化中具有重要應用。
(1)污染物降解(水/空氣凈化)
① 有機染料降解
合成CuO納米片與g-C₃N₄復合,用于降解羅丹明B(RhB)。
效果:可見光下90 min降解率>95%,比純CuO提高40%。
機理:g-C₃N₄提供活性位點,CuO增強光吸收,協同促進·OH自由基生成。
② 抗生素降解
JL-Cu0修飾的TiO₂納米管陣列。
效果:對四環素的降解率在2 h內達85%,且循環5次后活性保持90%。
優勢:TiO₂的紫外響應與CuO的可見光吸收互補,拓寬光譜利用范圍。
③ VOCs(揮發性有機物)去除
專利JP2020157964A(CuO-ZnO氣凝膠)
方法:超臨界干燥法制備多孔CuO-ZnO氣凝膠,用于甲醛光催化氧化。
效果:在室內光條件下,6 h內甲醛去除率>90%。
特點:高比表面積(>200 m²/g)提供更多活性位點。
(2)光催化制氫(HER)
CuO納米顆粒于MoS₂納米片上。
效果:在模擬太陽光下,產氫速率達15.2 μmol/(h·cm²),是純MoS₂的3倍。
機理:CuO作為電子阱,抑制MoS₂的光生載流子復合。
2. 納米氧化銅在電催化中的應用
電催化通過外電場驅動反應,久麗納米氧化銅(JL-Cu0 )因其可變價態(Cu²⁺/Cu⁺)和高導電性,在能源轉換中表現突出。
(1)析氧反應(OER)
專利US20180290145A1(Fe摻雜CuO納米線)
方法:水熱法合成Fe-CuO納米線陣列,用于堿性電解水。
效果:在10 mA/cm²電流密度下過電位僅290 mV,Tafel斜率62 mV/dec。
優勢:Fe摻雜優化CuO的電子結構,提升OER活性。
(2)CO₂電化學還原
專利EP3566876A1(N-CuO/碳布電極)
方法:氨氣熱處理CuO/碳布,引入氮摻雜。
效果:在-0.8 V vs. RHE時,CH₄法拉第效率達82%,穩定性>50 h。
機理:N摻雜促進CO₂吸附和C-C偶聯。
(3)葡萄糖電化學傳感
專利CN110563041A(CuO納米花修飾電極)
方法:溶劑熱法合成CuO納米花,滴涂于玻碳電極。
效果:檢測限低至0.1 μM,線性范圍1–10 mM,抗干擾性強。
應用:用于血糖監測,響應時間<3 s。
3. 實際應用案例
(1)工業廢水處理(光催化)
企業應用:某化工集團采用CuO/TiO₂薄膜反應器(專利CN109107619A)處理含酚廢水,COD去除率>90%,運行成本降低30%。
(2)電解水制氫(電催化)
示范項目:德國某能源公司使用Fe-CuO納米線陽極(US20180290145A1),電解槽能耗降至4.2 kWh/Nm³ H₂。
杭州久麗生物材料有限公司乙醇水熱法合成高純99.9% 納米氧化銅30nm 50nm 100nm 粒徑規格 可控,在光催化 ,電催化領域應用效果顯著,未來優化改進的納米氧化銅材料應用會更加廣泛。