專利名稱：一種立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于制造導(dǎo)電漿料的銅粉的制備，具體是一種具有立方體形貌、分散性良好、顆粒尺寸分布窄的微米銅粉的制備方法。
背景技術(shù)：
銅粉由于具有低廉的價格和良好的導(dǎo)電性已作為填充料用于制備導(dǎo)電漿料。這種銅粉導(dǎo)電漿料廣泛用于陶瓷電子元件，如片式電容器、片式電阻器上形成外部電極，以及用于陶瓷和塑料集體形成印刷電路。作為導(dǎo)電填料主要成分的銅粉，其形貌對所制備導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電性能有很大的影響。如球形粉體在導(dǎo)電層中的傳導(dǎo)依靠顆粒之間的點接觸。與球形顆粒相比，具有規(guī)則的結(jié)晶表面的顆粒更傾向于面-面接觸，這種堆積方式使得電阻相對較低、在特定方向上具有優(yōu)越的導(dǎo)電性能。高質(zhì)量的銅基導(dǎo)電漿料往往需要具有規(guī)則結(jié)晶表面多面體形狀的銅粉作導(dǎo)電填充料。制備銅粉的方法有多種，比如機械粉化法、霧化法、氣相蒸發(fā)法、電解法和液相還原法。其中液相還原法可通過改變制備條件靈活的調(diào)控粉體的尺寸和形貌，因此在顆粒的形貌控制上較其他方法有明顯的優(yōu)勢。液相還原法制備銅粉常用的還原劑有胼及其衍生物、硼氫化鈉、次磷酸鹽等。以硼氫化鈉為還原劑時，由于其強的還原能力通常只得到納米尺寸的球形銅粉。次磷酸鹽還原制備的銅粉也為納米或亞微米級的球形顆粒。胼及其衍生物是生產(chǎn)中常用的一種還原劑，通過控制工藝條件可得到具有規(guī)則幾何形貌的銅多面體。 例如美國專利us 6875252B2提出以硫酸銅為原料，在氮氣保護下制備氧化亞銅，然后用水合胼還原氧化亞銅制備規(guī)則多面體形狀的均勻銅粉，但是這種方法工藝復(fù)雜，制備周期長。 另外胼的毒性使得它作為還原劑時使用時不利于環(huán)保。近年來發(fā)展起來的多元醇還原法是控制金屬顆粒形貌的一種較好的方法。多元醇還原法制備規(guī)則幾何形貌的Pd、Ag、Au、Ni已有報道。專利US 4539041提出用多元醇做還原劑和溶劑制備銅粉。但所制備銅粉多為納微米球形，通過控制條件得到的多面體銅具有形貌不規(guī)則、尺寸不均一的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的不足，提供一種環(huán)境友好、基于液相制備立方體結(jié)晶銅粉的方法，該方法所得的銅粉具有規(guī)則的立方體形貌，分散性良好，顆粒粒徑可以在2-5微米之間調(diào)控，顆粒尺寸分布窄。本發(fā)明的立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法包括如下步驟(1)將二價銅鹽溶于多元醇和水的混合溶劑中，然后加入NaOH，攪拌至溶解；將溶液轉(zhuǎn)至密閉的高壓反應(yīng)釜中，在150-200°C進行溶劑熱還原反應(yīng)，反應(yīng)時間2-48小時。(2)將步驟(1)所得產(chǎn)物進行分離、洗滌和干燥，得到立方體結(jié)晶銅微粉。上述步驟(1)中，所用二價銅鹽包括氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、乙酸銅等。銅鹽的濃度范圍在0. 04-0. 12摩爾/升。上述步驟(1)中，所用多元醇包括乙二醇、丙三醇等。多元醇和水的體積比為1 11 至 2 1。上述步驟(1)中，所用NaOH濃度(溶于溶液后)為0.2-1.2摩爾/升。上述步驟O)中，所得產(chǎn)物的分離、洗滌和干燥是用去離子水反復(fù)洗滌，最后再用無水乙醇洗滌，在30-50°C烘箱中干燥。上述方法制得的銅粉具有規(guī)則的立方體形貌，邊長可在2-7微米之間調(diào)控，顆粒尺寸均一，分散性良好。上述方法中多元醇/水比例影響制備的立方體銅的表面微觀結(jié)構(gòu)，在不同的多元醇/水比下可以得到不同表面微觀結(jié)構(gòu)的立方體銅，如表面平滑的銅、表面顆粒堆積的銅、 表面多孔的銅。上述方法中NaOH與銅鹽的摩爾比例最好控制在4_20之間，在其摩爾比例大于32 時將不會得到立方體銅，而是樹枝狀的銅。本發(fā)明制備工藝簡單，環(huán)境友好，重復(fù)性好；制備得到的立方體銅粉分散性好，粒徑分布窄，特別適用于銅基導(dǎo)電漿料填充。所制備立方體銅粉在質(zhì)量填充80%時，測得其所制備導(dǎo)電漿料的體積電阻率為5. 21 X ΙΟ"4歐姆厘米。


圖1為實施例1所制得的立方體銅的掃描電鏡2為實施例2所制得的立方體銅的掃描電鏡3為實施例3所制得的立方體銅的掃描電鏡4為實施例4所制得的立方體銅的掃描電鏡圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明要求保護的范圍不局限于實施例表示的范圍。實施例1 將二水氯化銅0.5克溶解于丙三醇/水體積比1 2的60毫升溶劑中，攪拌至二水氯化銅全部溶解，加入2克NaOH，攪拌至全部溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移至100毫升高壓反應(yīng)釜中，在200°C下溶劑熱反應(yīng)48小時。將反應(yīng)所得銅粉過濾分離，并用去離子水和無水乙醇依次洗滌，最后置于30°C烘箱中干燥。掃描電鏡觀察產(chǎn)物形貌，如圖1所示。所得產(chǎn)物為分散性良好的表面相對平滑的規(guī)則立方體，邊長約6-7微米。實施例2 將二水氯化銅0. 5克溶解于丙三醇/水體積比2 1的60毫升溶劑中，攪拌至二水氯化銅全部溶解，加入2克NaOH，攪拌至全部溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移至100毫升高壓反應(yīng)釜中，在200°C下溶劑熱反應(yīng)48小時。將反應(yīng)所得銅粉過濾分離，并用去離子水和無水乙醇依次洗滌，最后置于30°C烘箱中干燥。掃描電鏡觀察產(chǎn)物形貌，如圖2所示。所得產(chǎn)物為分散性良好的表面由一次粒子堆積成的規(guī)則立方體，邊長約4-5微米。實施例3 將二水氯化銅1克溶解于丙三醇/水體積比1 2的60毫升溶劑中，攪拌至二水氯化銅全部溶解，加入2克NaOH，攪拌至全部溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移至100毫升高壓反應(yīng)釜中，在200°C下溶劑熱反應(yīng)2小時。將反應(yīng)所得銅粉過濾分離，并用去離子水和無水乙醇依次洗滌，最后置于50°C烘箱中干燥。掃描電鏡觀察產(chǎn)物形貌，如圖3所示。所得產(chǎn)物為分散性良好的表面相對平滑的規(guī)則立方體，邊長約3-4微米。實施例4 將二水氯化銅1克溶解于丙三醇/水體積比2 1的60毫升溶劑中，攪拌至二水氯化銅全部溶解，加入1克NaOH，攪拌至全部溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移至100毫升高壓反應(yīng)釜中，在150°C下溶劑熱反應(yīng)M小時。將反應(yīng)所得銅粉過濾分離，并用去離子水和無水乙醇依次洗滌，最后置于50°C烘箱中干燥。掃描電鏡觀察產(chǎn)物形貌，如圖4所示。所得產(chǎn)物為分散性良好的表面由一次粒子堆積成的規(guī)則立方體，邊長約5-6微米。
權(quán)利要求
1.一種立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將二價銅鹽溶于多元醇和水的混合溶劑中，然后加入氫氧化鈉，攪拌至溶解；將溶液轉(zhuǎn)至密閉的高壓反應(yīng)釜中，在150-200°c進行溶劑熱還原反應(yīng)，反應(yīng)時間2-48小時；(2)將所得產(chǎn)物進行分離、洗滌和干燥，得到立方體結(jié)晶銅微粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法，其特征在于，所述二價銅鹽包括氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、乙酸銅等，銅鹽的濃度范圍在0. 04-0. 12摩爾/升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法，其特征在于，所用多元醇包括乙二醇、丙三醇等，多元醇與水的體積比為1 11至2 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法，其特征在于，所用氫氧化鈉濃度為0. 2-1. 2摩爾/升。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述立方體結(jié)晶銅微粉的制備方法，其特征在于，洗滌用去離子水進行，最后再用無水乙醇洗滌，干燥溫度為30-50°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種立方體結(jié)晶銅粉的制備方法。該方法為，將二價銅鹽溶于多元醇和水的混合溶劑中，然后加入NaOH，攪拌至溶解；將溶液轉(zhuǎn)至密閉的高壓反應(yīng)釜中，在150-200℃進行溶劑熱還原反應(yīng)2-48小時。所得產(chǎn)物進行分離、洗滌和干燥，得到立方體結(jié)晶銅微粉。本發(fā)明制備工藝簡單，環(huán)境友好，重復(fù)性好；制備得到的立方體銅粉分散性好，粒徑分布窄，特別適用于銅基導(dǎo)電漿料填充。
文檔編號B22F9/24GK102240813SQ20101016824
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者曹月斌, 白柳楊, 胡鵬, 范俊梅, 袁方利 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所