一種高純堿式碳酸銅微球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高純堿式碳酸銅微球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]，又稱孔雀石，呈孔雀綠色，是制得氧化銅的重要前驅(qū)體，而氧化銅作為P型半導(dǎo)體材料，具有狹窄的能隙，廣泛應(yīng)用于異構(gòu)化的催化，氣敏元件，鋰電池等方面；此外堿式碳酸銅自身也具有廣泛的應(yīng)用，不僅可以作為有機(jī)合成的催化劑，而且還可用作涂料、顏料等。
[0003]目前，堿式碳酸銅的制備方法有很多，從原料上分類，有硫酸銅法、硝酸銅法及氨法，其中應(yīng)用最多的是硫酸銅法，但是這些方法不易制得形貌規(guī)整的堿式碳酸銅，而且以硫酸銅為原料時(shí)，產(chǎn)物中往往會(huì)夾雜堿式硫酸銅，降低產(chǎn)品的純度。因此，利用簡單的方法、適宜的原料，制備出形貌規(guī)整、純度高的堿式碳酸銅微球具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高純堿式碳酸銅微球及其制備方法。本發(fā)明通過采用簡單易行的技術(shù)路線，制備出純度高形貌好的堿式碳酸銅微球。
[0005]本發(fā)明方法以CuCl2S銅源，Na 20)3為堿源，通過直接沉淀法制備堿式碳酸銅，得到的堿式碳酸銅純度高，晶型好，形貌均一。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明提供一種高純堿式碳酸銅微球，其粒度分布均勻在5-7 μπι，銅含量在56% -56.5%，鐵含量小于5ppm，鉛含量小于3ppm，鋅含量小于lOppm，鈉含量小于50ppm。
[0008]本發(fā)明還提供一種高純堿式碳酸銅微球的制備方法，其采用直接沉淀法進(jìn)行制備，具體步驟如下:
[0009](I)將&1(:12與Na 2C03分別溶解于去離子水中，制得CuCl 2與Na 2C03溶液；
[0010](2)將上述CuCl2溶液與Na2CO3溶液同時(shí)滴加到裝有水的容器中，控制滴加速率，維持反應(yīng)液pH在6.5-7.0范圍內(nèi)，同時(shí)控制容器中的溫度在45-50°C之間；
[0011](3)待原料液滴加完畢后，45_50°C溫度下保溫靜置陳化；
[0012](4)反應(yīng)結(jié)束，過濾，洗滌，干燥后，得到翠綠色Cu2 (OH)2CO3粉末。
[0013]本發(fā)明中，步驟⑴中，CuCl2溶液與Na 2C03溶液濃度相同。
[0014]本發(fā)明中，步驟(I)中，CuCl2溶液與Na 2C03溶液的摩爾濃度均為0.5-1.0moI/L0
[0015]本發(fā)明中，步驟(3)中，靜置陳化2_4h。
[0016]本發(fā)明中，步驟(4)中，干燥溫度80-90°C，時(shí)間為5h_6h。
[0017]本發(fā)明中控制反應(yīng)液中的pH在6.5-7.0之間，可以使獲得的產(chǎn)物具有更好的結(jié)晶度。當(dāng)pH小于6.5時(shí)，CO32與H +結(jié)合，進(jìn)而生成CO 2逸出，產(chǎn)物會(huì)摻雜堿式氯化銅，純度降低；而當(dāng)PH大于7.0時(shí)，晶核表面HO量增加，改變了晶核表面質(zhì)核比，產(chǎn)物的結(jié)晶度降低，而且得不到尺度均勻微球，甚至不形成微球。
[0018]本發(fā)明控制原料濃度在一定區(qū)間內(nèi)，濃度過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物劇烈團(tuán)聚，得不到規(guī)則的微球；濃度較低時(shí)，在控制的溫度范圍內(nèi)，得到的產(chǎn)物不純，會(huì)有部分產(chǎn)物分解為CuO，甚至得不到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0019]本發(fā)明的有益效果如下:
[0020](I)制備方法所需要的原料廉價(jià)，成本低；
[0021](2)工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，可重復(fù)性好；
[0022](3)制得的產(chǎn)物為規(guī)整的微球，形貌均一，純度高，以Cu2(OH)20)3計(jì)，本發(fā)明產(chǎn)物的純度在97.5% -98.5%之間；
[0023](4)不需加入添加劑，工藝環(huán)保，無有毒藥品及副產(chǎn)物，避免對環(huán)境的污染。
【附圖說明】
[0024]圖1為產(chǎn)物高純堿式碳酸銅微球的SEM圖。
[0025]圖2為產(chǎn)物高純堿式碳酸銅微球的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027](I)稱取 25.65g CuCl2.2H20 與 19.08g Na2CO3，然后分別溶解于 300mL 與 360mL去離子水中，配制成摩爾濃度均為0.5mol/L的&1(:12與Na 20)3溶液；
[0028](2)將上述CuCl2溶液與Na 2C03溶液于攪拌下同時(shí)滴加到含300mL去離子水的三頸燒瓶中，控制三頸燒瓶中的溫度在50°C，同時(shí)控制兩種溶液的滴加速率，以調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的PH在6.5-7.0，滴加時(shí)間在1min左右；
[0029](3)待原料液滴加完畢后，停止攪拌，讓混合漿液慢慢沉降，保持反應(yīng)液溫度不變，靜置陳化3h ;
[0030](4)陳化結(jié)束后，將混合液過濾，用去離子水洗滌5次后，再用無水乙醇洗滌3次，然后于烘箱中90°C干燥5h后，得到翠綠色Cu2(OH)2CO3粉末。稱取少量得到的固體粉末，加入稀鹽酸溶液使其全部溶解，再加入去離子水進(jìn)行稀釋定容，采用原子吸收光譜儀(AAS)檢測銅含量為56.15 %，鐵含量為0.87ppm，鉛含量為0.50ppm，鋅含量為2.42ppm，鈉含量為22.12ppm0
[0031 ] 圖1為實(shí)施例1的產(chǎn)物高純堿式碳酸銅微球的SEM圖。由圖可知，得到的產(chǎn)品是規(guī)則的微球狀，粒度分布均勻在5-7 μπι。圖2為實(shí)施例1的產(chǎn)物高純堿式碳酸銅微球的XRD圖。與粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)圖譜中(JCPDS N0.76-0660)十分匹配，峰形擬合度高，這表明得到的產(chǎn)物是堿式碳酸銅粉末，是單斜晶相，而且純度高，幾乎不含雜質(zhì)峰，由峰形比較尖銳可知，粉末的結(jié)晶度好。
[0032]實(shí)施例2
[0033](I)稱取 51.20g CuCl2.2H20 與 38.16g Na2CO3，然后分別溶解于 300mL 與 360mL去離子水中，配制成摩爾濃度均為1.0moI/L的&1(:12與Na 20)3溶液；
[0034](2)將上述CuCl2溶液與Na 2C03溶液于攪拌下同時(shí)滴加到含300mL去離子水的三頸燒瓶中，控制三頸燒瓶中的溫度在45°C，同時(shí)控制兩種溶液的滴加速率，以調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的PH在6.5-7.0，滴加時(shí)間在12min左右；
[0035](3)待原料液滴加完畢后，停止攪拌，讓混合漿液慢慢沉降，保持反應(yīng)液溫度不變，靜置陳化2.5h ;
[0036](4)陳化結(jié)束后，將混合液過濾，用去離子水洗滌5次后，再用無水乙醇洗滌3次，然后于烘箱中90°C干燥3h后，得到翠綠色Cu2(OH)2CO3粉末。稱取少量得到的固體粉末，加入稀鹽酸溶液使其全部溶解，再加入去離子水進(jìn)行稀釋定容，采用原子吸收光譜儀(AAS)檢測銅含量為56.32 %，鐵含量為1.02ppm，鉛含量為0.54ppm，鋅含量為3.43ppm，鈉含量為25.87ppm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純堿式碳酸銅微球，其特征在于，其粒度分布均勻在5-7 μπι，銅含量在56.0 % -56.5 %，鐵含量小于5ppm，鉛含量小于3ppm，鋅含量小于lOppm，鈉含量小于50ppm。2.—種高純堿式碳酸銅微球的制備方法，其特征在于，其采用直接沉淀法進(jìn)行制備，具體步驟如下:(1)將〇1(:12與Na 2C03分別溶解于去離子水中，制得CuCl 2與Na 2C03溶液；(2)將上述CuCU容液與Na 2C03溶液同時(shí)滴加到裝有水的容器中，控制滴加速率，維持反應(yīng)液pH在6.5-7.0范圍內(nèi)，同時(shí)控制容器中的溫度在45-50°C之間；(3)待原料液滴加完畢后，45-50°C溫度下保溫靜置陳化；(4)反應(yīng)結(jié)束，過濾，洗滌，干燥后，得到翠綠色Cu2 (OH) 2C03粉末。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，CuCl 2溶液與Na 20)3溶液濃度相同。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中CuCl 2溶液與Na 2C03溶液的摩爾濃度均為〇.5-1.0mol/L〇5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，靜置陳化2-4h。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，干燥溫度80-90°C，時(shí)間為 5h_6h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高純堿式碳酸銅微球及其制備方法。本方法采用直接沉淀法，其制備過程包括以下步驟：(1)將氯化銅、碳酸鈉粉末分別配制成一定濃度的溶液；(2)將氯化銅溶液與碳酸鈉溶液同時(shí)滴加到含一定量水的容器中；控制原料液的滴加速度，保持混合溶液pH在6.5-7.0，溫度在45-50℃；(3)保溫靜置，過濾，洗滌，干燥，即得到翠綠色堿式碳酸銅粉末。本發(fā)明制備的堿式碳酸銅微球形貌規(guī)整，粒度分布均勻在5-7μm，純度高，銅含量在56.0％-56.5％，鐵含量小于5ppm，鉛含量小于3ppm，鋅含量小于10ppm，鈉含量小于50ppm。本發(fā)明原料易得，成本低、操作簡單、反應(yīng)條件溫和，不需加入添加劑，對環(huán)境友好。
【IPC分類】C01G3/00
【公開號(hào)】CN105293559
【申請?zhí)枴緾N201510817117
【發(fā)明人】王莉賢, 杜迎吉, 郭德華, 沈隆, 馬柱強(qiáng)
【申請人】上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月23日