一種超細(xì)銅粉的合成方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超細(xì)銅粉的合成方法，將一價(jià)銅鹽溶解于乙醇胺中得到銅乙醇胺配體溶液，直接加熱讓其熱解還原得到超細(xì)銅粉；或者在銅乙醇胺配體溶液中加入穩(wěn)定劑，加熱熱解還原得到超細(xì)銅粉。本發(fā)明具有成本低、制備過(guò)程不要采用昂貴和有毒的還原劑等優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)本方法所制備出的超細(xì)銅粉，顆粒在1～10微米之間，可用于粉末冶金、電子材料、潤(rùn)滑劑和催化劑等。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超細(xì)銅粉的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬粉體的合成領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種超細(xì)銅粉的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超細(xì)銅粉廣泛應(yīng)用于粉末冶金、電碳制品、電子材料、金屬涂料、化學(xué)觸媒、過(guò)濾器、散熱管等機(jī)電零件和電子航空領(lǐng)域。用超細(xì)銅粉體制成的電子漿料性能優(yōu)越，替代銀漿用在多層片式陶瓷電容器、圓片陶瓷電容器、壓敏電阻等電子元件上，大幅度降低生產(chǎn)成本。超細(xì)銅粉是一種有效的燒結(jié)添加劑，可大幅度降低粉末冶金產(chǎn)品和高溫陶瓷產(chǎn)品的燒結(jié)溫度，如用于金剛石和陶瓷刀具的粘合劑。超細(xì)銅粉可以添加到潤(rùn)滑油里，改變機(jī)械的摩擦性能，同時(shí)還可以修復(fù)摩擦表面的微觀缺陷。由于比表面積大和高活性，超細(xì)銅粉具有極強(qiáng)的催化效果，用超細(xì)銅粉代替常規(guī)銅粉可大大地提高催化效率，可用于工業(yè)水煤氣制備甲醇生廣上，提聞轉(zhuǎn)換率。
[0003]目前超細(xì)銅粉的生產(chǎn)主要采用電解法、霧化法和化學(xué)還原法。其中，電解法生產(chǎn)的銅粉純度較高，比表面積較大因而壓制性好，但是生產(chǎn)能耗高，成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重。霧化法銅粉生產(chǎn)工藝復(fù)雜，銅粉氧含量過(guò)高，導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率差，限制了其使用范圍。化學(xué)還原法制備銅粉具有生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝流程短、易工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到廣泛重視，但是由于現(xiàn)有方法中需要使用的甲醛、抗壞血酸、次亞磷酸鈉、水合肼等還原劑由于毒性、成本等問(wèn)題，仍需尋找更為合適的還原劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種超細(xì)銅粉的制備方法，該方法采用一價(jià)銅鹽為銅前驅(qū)體，與乙醇胺反應(yīng)制備得到乙醇胺銅配合物，加熱使其熱還原分解得到超細(xì)銅粉?；蛘咭部梢栽隗w系中加入穩(wěn)定劑，經(jīng)熱解還原得到超細(xì)銅粉。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的提供了以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供了一種超細(xì)銅粉的合成方法:將一價(jià)銅鹽溶解于乙醇胺中得到銅乙醇胺配體溶液，直接加熱讓其熱解還原得到超細(xì)銅粉；或者在銅乙醇胺配體溶液中加入穩(wěn)定齊U，加熱熱解還原得到超細(xì)銅粉。本方法中適用的一價(jià)銅鹽可以是CuCl、CuBr、Cu20、Cu0Ac、Cu2CO3'CuCN。
[0007]本發(fā)明包括具體步驟，如下:
[0008]a、乙醇胺銅配合物的制備
[0009]將亞銅鹽與乙醇胺在室溫下攪拌混合均勻，得到乙醇胺銅配合物溶液；亞銅鹽與乙醇胺的摩爾比為I:1?10。其中，亞銅鹽為CuCl, CuBr, CuOAc, Cu2C03> CuSCN, CuCN0
[0010]b、超細(xì)銅粉的合成
[0011]將步驟a)制備得到的乙醇胺銅配合物溶液直接加熱到120攝氏度以上溫度，并保持10分鐘以上，待其冷卻后，將產(chǎn)物通過(guò)離心機(jī)分離，用乙醇洗兩次，真空干燥后得到超細(xì)銅粉。[0012]或者，在本發(fā)明另一種實(shí)施方式中，向步驟a)制備得到的乙醇胺銅配合物溶液加入穩(wěn)定劑，混合攪拌均勻后加熱到120攝氏度以上的溫度，并保持10分鐘以上，待其冷卻后，將產(chǎn)物通過(guò)離心機(jī)分離，用乙醇洗兩次，真空干燥后得到超細(xì)銅粉。其中，本發(fā)明適用的穩(wěn)定劑是:乙二醇、聚乙二醇聚、乙烯吡咯烷酮、抗壞血酸、葡萄糖、聚乙烯醇、甲基纖維素或乙基纖維素、油酸、油胺、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉。
[0013]一價(jià)銅鹽為介于二價(jià)銅和單質(zhì)銅的亞穩(wěn)態(tài)，其在空氣中很容易被氧化得到穩(wěn)定的二價(jià)銅，常見(jiàn)的一價(jià)銅如Cu20、CuCl、CuBr、Cu0Ac等不溶解于水、醇等常見(jiàn)溶劑，很少被用于制備銅粉體材料?，F(xiàn)有技術(shù)中曾提出采用離子液為溶劑，能部分溶解CuCl，通過(guò)電化學(xué)方法制備得到了納米銅顆粒(Electrochemistry Communications9 (2007) 1374-1381),其米用昂貴的離子液為溶劑，通過(guò)電化學(xué)還原制備納米銅顆粒，生產(chǎn)成本高，不易規(guī)模化生產(chǎn)。本發(fā)明采用一價(jià)銅為前驅(qū)體，其與乙醇胺反應(yīng)制備得到乙醇胺銅配合物，乙醇胺銅配合物能熱解還原得到超細(xì)銅粉，或在穩(wěn)定劑的存在下，熱解還原得到超細(xì)銅粉。本發(fā)明中，乙醇胺既作為溶劑，又作為還原劑，在體系中不需要再加入其它的還原劑，大大節(jié)約了成本。
[0014]本發(fā)明具有成本低、制備過(guò)程不要采用昂貴和有毒的還原劑等優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，所制備出的超細(xì)銅粉，顆粒在I?10微米之間，可用于粉末冶金、電子材料、潤(rùn)滑劑和催化劑等。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)施例1制得的超細(xì)銅粉的SEM圖。
[0016]圖2為實(shí)施例3制得的超細(xì)銅粉的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、試劑、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專(zhuān)門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0018]實(shí)施例1
[0019]將40.1克氯化亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，氯化亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，用乙醇兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到21.2克超細(xì)銅粉，圖1為超細(xì)銅粉的SEM圖。
[0020]實(shí)施例2
[0021]將25克五水硫酸銅加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，五水硫酸銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，反應(yīng)24小時(shí)，溶液保持藍(lán)色，二價(jià)銅不能被還原，本實(shí)施例未得到任何單質(zhì)銅產(chǎn)物。
[0022]實(shí)施例3
[0023]將28.8克氧化亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，攪拌10分鐘后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°c，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，用乙醇兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到21.5克超細(xì)銅粉，圖2為超細(xì)銅粉的SEM圖。
[0024]實(shí)施例4
[0025]將4.99克醋酸亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，用乙醇兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到23.1克超細(xì)銅粉。
[0026]實(shí)施例5
[0027]將4.99克醋酸亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，加入20克乙二醇和11.2克聚乙烯吡咯烷酮，攪拌均勻后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，依次采用水和乙醇離心洗滌兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到22.6克超細(xì)銅粉。
[0028]實(shí)施例6
[0029]將40.0克氯化亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，加入20克聚乙二醇-200和16.7克聚乙烯吡咯烷酮，攪拌均勻后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，依次采用水和乙醇離心洗滌兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到23.1克超細(xì)銅粉。
[0030]實(shí)施例7
[0031]將40.0克氯化亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，加入8.68克抗壞血酸，攪拌均勻后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，依次采用水和乙醇離心洗滌兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到22.6克超細(xì)銅粉。
[0032]實(shí)施例8
[0033]將40.0克氯化亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，加入40克乙二醇和6.5克十二烷基苯磺酸鈉，攪拌均勻后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，依次采用水和乙醇離心洗滌兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到21.9克超細(xì)銅粉。
[0034]實(shí)施例9
[0035]將40.0克氯化亞銅緩慢加入到裝有60.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，加入18克葡萄糖，攪拌均勻后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，依次采用水和乙醇離心洗滌兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到18.9克超細(xì)銅粉。
[0036]實(shí)施例10
[0037]將40.0克氯化亞銅緩慢加入到裝有100.0克乙醇胺的兩口燒瓶中，在室溫下磁力攪拌，醋酸亞銅逐漸溶解得到藍(lán)色溶液，攪拌10分鐘后，采用油浴加熱，將溶液升溫至140°C，溶液漸漸變?yōu)樽霞t色，在140°C下反應(yīng)10到60分鐘后，將反應(yīng)液冷卻至80°C左右，趁熱將反應(yīng)得到的銅顆粒通過(guò)離心分離，依次采用水和乙醇離心洗滌兩次，最后通過(guò)真空干燥，得到20.1克超細(xì)銅粉。
[0038]本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書(shū)為保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種銅粉的合成方法，其特征在于，將一價(jià)銅鹽溶解于乙醇胺中形成銅胺配合物，將反應(yīng)液加熱至120攝氏度以上，一價(jià)銅被還原為銅，制備得到超細(xì)銅粉。
2.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: a、乙醇胺銅配合物的制備 將亞銅鹽與乙醇胺在室溫下攪拌混合均勻，得到乙醇胺銅配合物溶液；亞銅鹽與乙醇胺的摩爾比為1:1?10 ;其中，所述亞銅鹽為CuCl、CuBr、Cu20、Cu0Ac、Cu2CO3、或CuCN; b、超細(xì)銅粉的合成 將步驟a)制備得到的乙醇胺配體溶液加熱到120攝氏度以上溫度，并保持10分鐘以上，待其冷卻后，將產(chǎn)物超細(xì)銅粉通過(guò)離心機(jī)分離，用乙醇洗兩次，真空干燥后得到超細(xì)銅粉。
3.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述方法中，在對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行加熱前，加入聚合物穩(wěn)定劑。
4.如權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為抗環(huán)血酸、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基纖維素或乙基纖維素、油酸、油胺、十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸納。
5.如權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: a、乙醇胺銅配合物的制備 將亞銅鹽與乙醇胺在室溫下攪拌混合均勻，得到乙醇胺銅配合物溶液；亞銅鹽與乙醇胺的摩爾比為1:1?10 ;其中，所述亞銅鹽為CuCl、CuBr、Cu20、Cu0Ac、Cu2CO3、或CuCN; b、超細(xì)銅粉的合成 向步驟a)制備得到的乙醇胺配體溶液加入穩(wěn)定劑，混合攪拌均勻后加熱到120攝氏度以上的溫度，并保持10分鐘以上，待其冷卻后，將產(chǎn)物超細(xì)銅粉通過(guò)離心機(jī)分離，用乙醇洗兩次，真空干燥后得到超細(xì)銅粉。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK103752843SQ201410006625
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】林和春, 吳豪, 彭暉 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)