CN102491403B - 一种络合沉淀法制备氧化铜粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种络合沉淀法制备氧化铜粉末的方法，将硫酸铜等水溶性的铜盐水溶液的浓度为0.5~3摩尔/升，中和剂选用浓度为4～6摩尔/升NaOH或KOH水溶液。首先取十分之一铜盐水溶液和NaOH或KOH水溶液，加入浓度为5~15wt%的氨水或氨盐络合剂，沉淀逐渐溶解，并进一步控制pH到9～12，形成缓冲液。然后将剩余的铜盐水溶液和NaOH或KOH的水溶液滴加到缓冲液中，控制pH值在9～12，控制反应温度为80～90oC，反应4小时，过滤，洗涤，100oC以上干燥、高温煅烧获得松装密度大于1.5g/cm3的高致密CuO粉末；由于采用上述技术方案，CuO粉末经历了形核和逐步长大的过程，从而形成外观呈球形，粒径分布均匀，无团聚的产物。本发明的制备工艺简单，快捷且制备得到备粒径可控的CuO粉末。
Description
技术领域
本发明属于无机化合物粉体制备技术领域，特别涉及的是一种采用络合沉淀法制备高致密氧化铜粉末的方法。
背景技术
CuO作为一种用途广泛的多功能无机材料，具有独特的电、磁、催化特性，被广泛应用于玻璃、涂料、无机胶粘剂、焊剂、催化剂、气体传感器、磁存储介质、超导材料以及电极活性材料等重要领域。
目前，氧化铜粉末的制备包括三种方法，一是铜盐高温煅烧的方法，采用硫酸铜等无机盐在高温下煅烧分解，获得氧化铜粉末，该方法工艺简单，成本低，是国内氧化铜粉末的主要生产工艺，但该方法无法控制产物的粒径，很难获得粒径均匀的高致密氧化铜粉末，并且涉及硫化物的排放，应用日益受到限制。另一种是国外公司采用的氧化铜粉末制备技术，将融溶状态的铜用喷雾法在高温(约1300℃)下喷出，经与空气中的氧结合而成氧化铜粉末，此种方法需要的设备及技术比较复杂，因此，此方法只在美、日、德等少数国家使用。
再有就是利用液相沉淀技术制备CuO粉末，基本反应如下：
Cu2+ + OH- = Cu(OH)2↓→ CuO
难溶化合物在水溶液中结晶过程的特点是易于成核而粒子难于长大，对于Cu(OH)2沉淀而言也是如此。由铜盐和碱直接反应来制备Cu(OH)2时，如果对反应和结晶过程不加以有效控制，Cu(OH)2生长过程中的过饱和度足以生成大量的晶核，而晶体的生长速度却相对很慢，因此生成的Cu(OH)2颗粒很细，是一种胶体沉淀，固液分离和洗涤操作均相当困难，产物干燥后结块严重，需要进行研磨方可得到粉体产品，这种Cu(OH)2产品的堆积密度很低。
发明内容
针对目前液相沉淀技术无法制备粒径可控的CuO粉末的现状，本发明提出一种利用络合沉淀技术制备CuO粉末的方法。
本发明的技术方案是：一种络合沉淀法制备氧化铜粉末的方法，具体包括以下步骤：
1）将一定量的硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜配成浓度为0.5~3摩尔/升的水溶液，称取与所述硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜等质量的NaOH或KOH配成浓度为4～6摩尔/升的水溶液，备用；
2）取十分之一步骤1配置得到的硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜水溶液和NaOH或KOH水溶液混合，混合后产生大量沉淀，加入浓度为5~15wt%的络合剂，沉淀逐渐溶解，控制pH在9～12，得到缓冲液，备用；其中，络合剂为采用氨气或铵盐的水溶液；
3）将剩余的硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜水溶液和NaOH或KOH的水溶液同时滴加到步骤2得到缓冲液中，在pH为9～12，在温度为80～90 oC，反应4小时，过滤，洗涤，100 oC以上干燥，得到CuO粉末；
4）将上述步骤3得到CuO粉末放进高温炉，经500～900oC高温煅烧，获得松装密度大于1.5g/cm3的高致密CuO粉末。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，CuO粉末经历了形核和逐步长大的过程，从而形成外观呈球形，粒径分布均匀，无团聚的产物。本发明的制备工艺简单，快捷且制备得到备粒径可控的CuO粉末。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
称取一定量的硫酸铜，配置成浓度为1摩尔/升的硫酸铜水溶液，将与硫酸铜等当量的NaOH配成浓度为4摩尔/升水溶液，；取十分之一硫酸铜水溶液和NaOH水溶液，混合后产生大量沉淀，加入浓度为5wt%氨气的水溶液，沉淀逐渐溶解，pH值为9，得到缓冲液，备用；将剩余的硫酸铜和NaOH的水溶液滴加到反应体系中，控制pH值在11，控制反应温度为80oC，反应4小时，过滤，洗涤，120 oC干燥；将上述CuO粉末放进马弗炉，经700oC高温煅烧，获得高致密的CuO粉末，粉末的松装密度为1.92g/cm3。
实施例2
称取一定量的硝酸铜配置成溶液浓度为3摩尔/升硝酸铜水溶液；将与硝酸铜等当量的KOH配成水溶液，浓度为6摩尔/升；取十分之一硝酸铜水溶液和KOH水溶液，混合后产生大量沉淀，加入浓度为10wt%氨气的水溶液，沉淀逐渐溶解，pH为10，形成缓冲液；将剩余的硝酸铜和KOH的水溶液滴加到反应体系中，控制pH值在12，控制反应温度为85oC，反应4小时，过滤，洗涤，120 oC干燥；将上述CuO粉末放进马弗炉，经500oC高温煅烧，获得高致密的CuO粉末，粉末的松装密度为1.65g/cm3。
实施例3
称取一定量的醋酸铜配制溶液浓度为0.5摩尔/升硫酸铜水溶液，将与醋酸铜等当量的NaOH配成浓度为4.5摩尔/升水溶液，；取十分之一醋酸铜水溶液和NaOH水溶液，混合后产生大量沉淀，加入浓度为15wt%铵盐的水溶液，沉淀逐渐溶解，控制pH到11，形成缓冲液；将剩余的醋酸铜和NaOH的水溶液滴加到反应体系中，控制pH值在10，控制反应温度为90oC，反应4小时，过滤，洗涤，120 oC干燥；将上述CuO粉末放进马弗炉，经600oC高温煅烧，获得高致密的CuO粉末，粉末的松装密度为1.83g/cm3。
实施例4
配制硫酸铜水溶液，溶液浓度为2摩尔/升；将与硫酸铜等当量的NaOH配成水溶液，浓度为5摩尔/升；取十分之一硫酸铜水溶液和NaOH水溶液，混合后产生大量沉淀，浓度为12wt%氨气的水溶液，沉淀逐渐溶解，控制pH到12，形成缓冲液；将剩余的硫酸铜和NaOH的水溶液滴加到反应体系中，控制pH值在12，控制反应温度为82oC，反应4小时，过滤，洗涤，140 oC干燥；将上述CuO粉末放进马弗炉，经800oC高温煅烧，获得高致密的CuO粉末，粉末的松装密度为1.94g/cm3。
实施例5
配制硫酸铜水溶液，溶液浓度为2.5摩尔/升；将与硫酸铜等当量的KOH配成水溶液，浓度为5.5摩尔/升；取十分之一硫酸铜水溶液和KOH水溶液，混合后产生大量沉淀，加入浓度为7.5wt%铵盐的水溶液，沉淀逐渐溶解，控制pH到11，形成缓冲液；将剩余的硫酸铜和KOH的水溶液滴加到反应体系中，控制pH值在11，控制反应温度为87oC，反应4小时，过滤，洗涤，160 oC干燥；将上述CuO粉末放进马弗炉，经900oC高温煅烧，获得高致密的CuO粉末，粉末的松装密度为1.96g/cm3。
Claims (1)
1.一种络合沉淀法制备氧化铜粉末的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）将一定量的硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜配成浓度为0.5~3摩尔/升的水溶液，称取与所述硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜等当量的NaOH或KOH配成浓度为4～6摩尔/升的水溶液，备用；
2）取十分之一步骤1）配制得到的硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜水溶液和NaOH或KOH水溶液混合，混合后产生大量沉淀，加入浓度为5~15wt%的络合剂，沉淀逐渐溶解，控制pH在9～12，得到缓冲液，备用；其中，络合剂为采用氨气或铵盐的水溶液；
3）将剩余的硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜水溶液和NaOH或KOH的水溶液同时滴加到步骤2）得到的缓冲液中，在pH为9～12，在温度为80～90℃，反应4小时，过滤，洗涤，100℃以上干燥，得到CuO粉末；
4）将上述步骤得到CuO粉末放进高温炉，经500～900℃高温煅烧，获得松装密度大于1.5g/cm3的高致密CuO粉末。
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Effective date of registration: 20120723 Address after: 252059 Liaocheng University, Hunan Road, Liaocheng, 1, Shandong Applicant after: Liaocheng University Address before: 100083 University of Science and Technology Beijing, Xueyuan Road, Haidian District, 30, Beijing Applicant before: Ban Chaolei |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140129 Termination date: 20171219 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |