CN103495420B - 一种制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，属于复合金属氧化物粉体制备技术领域。首先将锌粉与铜粉混合均匀得到锌铜粉混合料，然后在惰气环境中，将锌铜粉混合料磨30～240min，即能得到表面呈片状的Zn-Cu合金粉体；然后向Zn-Cu合金粉体中加入矿化剂，在压力为1～3Mpa、温度为100～200℃条件下反应4～48h，最后将其自然冷却至室温后得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品；最后将ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品洗涤及干燥后，即制备得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体。本制备方法不仅原料易得、反应设备工艺简单，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，属于复合金属氧化物粉体制备技术领域。
背景技术
由于ZnO-CuO复合粉体在水净化、催化等领域具有十分广阔的应用领域，可适用于多种不同的反应体系。最常见的是用于CO、CO2加氢合成甲醇或用其合成气合成二甲醚，也可以用于甲醇与乙醇或正丙醇一步合成异丁醛和甲醇脱氢制甲缩醛等。CO2是自然界存在的最丰富的碳资源，是未来有机合成的重要原料，利用CO2催化加氢合成二甲醚等是CO2转化的一条有效途径。
目前该类粉末所采用的制备方法多为化学法，一般采用硝酸盐通过共沉淀或者水热的方法来制备。范会涛，曾毅，杨海滨等发表的文献“ZnO-CuO纳米复合氧化物的制备及其气敏性能”公布了一种ZnO-CuO纳米复合氧化物的制备方法：在高温、高压的环境中将Zn-Cu合金制备成平均粒径为60～90nm的Zn-Cu复合纳米颗粒，在500℃焙烧2h得到纯净的ZnO-CuO纳米复合氧化物。该方法采用了能提供高温高压的复杂设备，原料Zn-Cu合金需首先制备成60～90nm的Zn-Cu复合纳米颗粒且需在高温下焙烧才能制成ZnO-CuO纳米复合氧化物，所以该方法工艺较复杂，且对设备的要求较高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法。本制备方法不仅原料易得、反应设备工艺简单，成本低廉，而且能可控的防止产物的团聚，产物分散性好，本发明通过以下技术方案实现。
一种制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将质量比为1～10：1的锌粉与铜粉混合均匀得到锌铜粉混合料，然后在惰气环境中，将锌铜粉混合料磨30～240min，即能得到表面呈片状的Zn-Cu合金粉体；
（2）向步骤（1）得到的Zn-Cu合金粉体中加入矿化剂，在压力为1～3Mpa、温度为100～200℃条件下反应4～48h，最后将其自然冷却至室温后得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品；
（3）在搅拌条件下，将步骤（2）得到的ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品用水洗涤至滤液的pH值为7，过滤后再添加无水乙醇洗涤20～120min，再次过滤后滤渣在温度为60～100℃条件下干燥3～10h，即得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体。
所述锌粉、铜粉的粒度为40～100目，纯度为99%以上。
所述Zn-Cu合金粉体的质量与矿化剂的体积比为1：10～40g/ml。
所述矿化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种任意比例的混合溶液，浓度为0.5～5mol/L。
上述步骤（1）中将锌铜粉混合料磨细所采用的装置为高能球磨机，锌铜粉混合料与高能球磨机中钢球的质量比为1：5～20。
上述步骤（3）中的搅拌条件下搅拌速率为100～300r/min。
本发明的有益效果是：（1）本方法的原料直接选取铜、锌粉，直接通过磨细后获得ZnO-CuO复合粉体，在制备过程中，通过与矿化剂的水热反应，铜获得更高活性的表面，并且合金中的锌氧化成氧化锌后能均匀的分散在铜表面；（2）本制备方法不仅原料易得、反应设备工艺简单、成本低廉，而且能可控的防止产物的团聚，产物分散性好；（3）用本发明制备的ZnO-CuO复合催化剂可实现ZnO与CuO紧密的结合，具有很好的分散性和优异的光催化性能，在90min内催化效率可达93.5%。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将质量比为1：1的锌粉与铜粉混合均匀得到锌铜粉混合料，然后在惰气环境中，将锌铜粉混合料放入高能球磨机中球磨30min，即能得到表面呈片状的Zn-Cu合金粉体，其中锌铜粉混合料与高能球磨机中钢球的质量比为1：5，锌粉、铜粉的粒度为40目，纯度为99%以上；
（2）向步骤（1）得到的Zn-Cu合金粉体中加入矿化剂，在压力为1Mpa、温度为100℃条件下反应4h，最后将其自然冷却至室温后得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品，其中Zn-Cu合金粉体的质量与矿化剂的体积比为1：40g/ml，矿化剂为氢氧化钠，浓度为0.5mol/L；
（3）在搅拌速率为100r/min搅拌条件下，将步骤（2）得到的ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品用水洗涤至滤液的pH值为7，过滤后再添加无水乙醇洗涤20min，再次过滤后滤渣在温度为60℃条件下干燥3h，即得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体。
实施例2
该制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将质量比为10：1的锌粉与铜粉混合均匀得到锌铜粉混合料，然后在惰气环境中，将锌铜粉混合料放入高能球磨机中球磨240min，即能得到表面呈片状的Zn-Cu合金粉体，其中锌铜粉混合料与高能球磨机中钢球的质量比为1：20，锌粉、铜粉的粒度为100目，纯度为99%以上；
（2）向步骤（1）得到的Zn-Cu合金粉体中加入矿化剂，在压力为3Mpa、温度为200℃条件下反应48h，最后将其自然冷却至室温后得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品，其中Zn-Cu合金粉体的质量与矿化剂的体积比为1：10g/ml，矿化剂为质量比1：1的氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液，浓度为5mol/L；
（3）在搅拌速率为300r/min搅拌条件下，将步骤（2）得到的ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品用水洗涤至滤液的pH值为7，过滤后再添加无水乙醇洗涤120min，再次过滤后滤渣在温度为100℃条件下干燥10h，即得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体。
实施例3
该制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将质量比为8：1的锌粉与铜粉混合均匀得到锌铜粉混合料，然后在惰气环境中，将锌铜粉混合料放入高能球磨机中球磨120min，即能得到表面呈片状的Zn-Cu合金粉体，其中锌铜粉混合料与高能球磨机中钢球的质量比为1：15，锌粉、铜粉的粒度为80目，纯度为99%以上；
（2）向步骤（1）得到的Zn-Cu合金粉体中加入矿化剂，在压力为2Mpa、温度为150℃条件下反应24h，最后将其自然冷却至室温后得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品，其中Zn-Cu合金粉体的质量与矿化剂的体积比为1：25g/ml，矿化剂为氢氧化钾，浓度为3mol/L；
（3）在搅拌速率为200r/min搅拌条件下，将步骤（2）得到的ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品用水洗涤至滤液的pH值为7，过滤后再添加无水乙醇洗涤100min，再次过滤后滤渣在温度为80℃条件下干燥5h，即得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体。
Claims (4)
1.一种制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将质量比为1～10：1的锌粉与铜粉混合均匀得到锌铜粉混合料，然后在惰气环境中，将锌铜粉混合料磨30～240min，即能得到表面呈片状的Zn-Cu合金粉体；
（2）向步骤（1）得到的Zn-Cu合金粉体中加入矿化剂，在压力为1～3MPa、温度为100～200℃条件下反应4～48h，最后将其自然冷却至室温后得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品；
（3）在搅拌条件下，将步骤（2）得到的ZnO-CuO复合金属氧化物粉体半成品用水洗涤至滤液的pH值为7，过滤后再添加无水乙醇洗涤20～120min，再次过滤后滤渣在温度为60～100℃条件下干燥3～10h，即得到ZnO-CuO复合金属氧化物粉体。
2.根据权利要求1所述的制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其特征在于：所述锌粉、铜粉的粒度为40～100目，纯度为99%以上。
3.根据权利要求1所述的制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其特征在于：所述Zn-Cu合金粉体的质量与矿化剂的体积比为1：10～40g/ml。
4.根据权利要求1所述的制备ZnO-CuO复合金属氧化物粉体的方法，其特征在于：所述矿化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种任意比例的混合溶液，浓度为0.5～5mol/L。
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