增效氧化亚铜复合材料的合成及其防污性能研究

Cuprous oxide (Cu2O) is the main antifouling agent in tin-free self-polishing antifouling paints and is used widely at present. It is can not be replaced for a quite long time. However, Cu2O used in the antifouling paints is too much, which may affect marine environment. In order to reduce even avoid the negative effects of cuprous oxide on the environment, Some compounds with synergistic function in antifouling paints, e.g. benzoic zinc acid salts, ZnO, SiO2 etc. will be chosen to composite with Cu2O by chemical reduction. The antifouling mechanism and antifouling performance of antifouling paints using Cu2O as the antifouling agent will be studied. And the effect of composition, morphology, particle size on the antifouling property will be investigated to find select Cu2O composite materials with high antifouling validity. This work will provide theoretical basis and technical support for developing the excellent antifouling paints with low cuprous even no cuprous. Moreover, this work will supply basic materials to expand application of Cu2O composite materials in antiseptic, photocatalist and solar cells.

氧化亚铜是目前广泛使用的含TBT防污涂料换代产品－－无锡自抛光防污涂料所使用的主要防污剂，在可预见的时间内不可替代。然而，其在防污涂料中用量大进而可能会影响海洋环境，成为防污涂料开发中面临的重大问题。为减少甚至避免氧化亚铜对环境可能产生的负面影响，本项目以氧化亚铜为研究对象，采用化学还原法，实现Cu2O与在防污涂料复配体系中具有重要增效功能的碱式苯甲酸盐、ZnO、SiO2等复合，通过对Cu2O复合材料防污机制及其防污涂料防污性能的研究，探讨不同组成、形貌、粒径的复合材料对其防污性能的影响规律，筛选防污有效率高的Cu2O复合材料，遴选出有效的材料特征结构与防污应用组合，为设计开发低铜含量甚至完全无铜的、防污性能优异的防污涂料提供理论依据和技术支撑，并为拓展Cu2O复合材料在杀菌剂、光催化、太阳能电池等领域的应用研究提供基础材料。

1、以葡萄糖为还原剂，在体系中掺入ZnCl2、FeCl3、AlCl3、MgCl2、CaCl2、Na2SiO3和Na3PO4，制备了具有不同形貌的金属离子掺杂Cu2O、Cu2O/ZnO微纳米结构复合材料。通过X−射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X−射线光电子能谱仪、紫外−可见分漫反射仪等对所制备的产物进行组成、结构和形貌的分析。.2、探讨了加料方式、反应温度、pH值及还原剂用量等条件对复合材料粒径、形貌等的影响规律。实现了具有{110}截面八面体、八面体、截面八面体、短足形和球形等形貌的Cu2O微/纳米结构的可控制备，并分析了特定形貌Cu2O微/纳米结构的生长机理。.3、对制备的Cu2O/ZnO复合物进行了抑菌性能实验，结果表明复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较高的抑菌和杀菌性能。以[Cu2+]/[Zn2+]比值分别为1:0.025和1:0.3时制备得到的两种Cu2O/ZnO复合物作为防污剂，丙烯酸锌/铜树脂为成膜树脂，制备海洋防污涂料。室内动态划水实验和静态泡板实验结果表明该防污涂料能保持均速抛光，60天的试验周期后涂层接触角仍能达到90°以上，要优于市售的防污涂料样品；150天的实海挂板实验表明所有复配的自抛光防污涂料均具有良好的防污性能。