CN107759464B - 一种单分散草酸铜粉末可控制备方法 - Google Patents

一种单分散草酸铜粉末可控制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及单分散粉体材料制备技术领域，提供了一种单分散草酸铜粉末可控制备方法，将可溶性铜盐和可溶性草酸盐溶液，以及乙二胺四乙酸（EDTA）溶液，按摩尔比1:1:0‑1:1:5的比例混合均匀后，在一定温度条件下静置，过滤、洗涤、烘干，即得所述单分散草酸铜粉末。本发明的有益效果为：操作简单、草酸铜单分散性好、容易规模化扩大制备、可在室温下制备；实现了草酸铜颗粒大小的精确控制，可以控制其大小在2‑4微米；可以作为前驱体，经过热分解可以得到氧化铜、氧化亚铜、金属铜粉。

Description

一种单分散草酸铜粉末可控制备方法
技术领域
本发明涉及单分散粉体材料制备技术领域，特别涉及一种单分散草酸铜粉末可控制备方法。
背景技术
纳米、微米粉体材料的可控制备，对于以之为基本原料制作的各种宏量尺寸及结构的材料性能而言，是非常关键的。粒度、形貌及成分等基本特征均匀一致、分散性良好的微细粉体材料，即所谓单分散颗粒材料，尤其受到工业界的青睐。一则单分散粉体材料的性质均匀一致，有利于精细化、稳定化、一致化地加工成功能材料产品；二则单分散粉体材料的制备过程要求严苛，因此其制备成本尤其规模化制备成本较高，在实际的生产中除了一些特殊的行业用途对其提出特别要求之外，单分散粉体材料的生产制备还是很有挑战性的事情。随着各应用行业的快速发展，对基础原料粉体的形貌、粒度等特征的要求也必然会越来越高，也越来越具有个性化的需求。而单分散特征的微米、纳米粉体材料的需求，就是其中最常见、最普遍的一种。
湿法制备单分散粉体颗粒材料，具有便宜、方便、经济、可精细裁剪粒度和形貌等特点，缺点则是粉体颗粒容易团聚、规模化重现放大较难等方面。相比而言，湿法制粉技术途径还是比较普遍采用的，主要在于其较强的灵活性和适应性，几乎绝大多数的粉体材料，均可采用该方法来制备。单分散粉体材料的制备过程，涉及到溶液化学、溶液结晶学、胶体化学等方面的专业知识，但是就其精细控制制备而言，仍属于经验层面的知识居多，这表明了该类粉体材料制备的复杂性和多样性。
草酸铜是一类重要的化工产品，主要用作铜粉、氧化铜、氧化亚铜等粉体材料的前驱体原料，可用在导电浆料、颜料、光催化等领域。就微米级乃至纳米级尺度的单分散颗粒材料制备，以草酸铜为前驱体，相比于氢氧化铜、碱式碳酸铜而言，更具有突出的综合优势。比如，草酸铜是晶状物，其沉淀结晶形貌好调控，而氢氧化铜、碱式碳酸铜多属于无定形，外形难以良好控制，更为致命的是无定形沉淀颗粒更容易团聚，难以独立、单个地分散存在。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种单分散草酸铜粉末可控制备方法，在草酸铜沉淀体系中加入一定浓度的有机高分子物质乙二胺四乙酸（EDTA），令其与铜离子事先形成铜-EDTA配合物，再与草酸盐溶液混合，将有利于单分散草酸铜颗粒的形成。
本发明一种单分散草酸铜粉末可控制备方法，将可溶性铜盐和可溶性草酸盐溶液，以及乙二胺四乙酸（EDTA）溶液，按摩尔比1:1:0-1:1:5的比例混合均匀后，在一定温度条件下静置、过滤、洗涤、烘干，即得所述单分散草酸铜粉末。
进一步的，所述可溶性铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜；所述可溶性草酸盐为草酸钠、草酸钾、草酸铵。
进一步的，具体步骤为：
步骤一、称取原料：取可溶性铜盐、可溶性草酸盐、乙二胺四乙酸（EDTA）、去离子水作为原料；
步骤二、将称量好的可溶性铜盐和可溶性草酸盐用去离子水配制成溶液，再将称量好的EDTA配制成0-0.05 mol/l浓度的底液，并控制所述底液的pH在3-7之间；
步骤三、先将0.1-0.5 mol/l的铜盐溶液加入到含有EDTA的底液中，搅拌5-30分钟，然后再加入与所述铜盐溶液等量的草酸盐溶液，得到混合液，搅拌所述混合液1-5分钟，将其在室温下静置；
步骤四、对步骤三中的得到的所述混合液在不同时间取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，即得片状单分散草酸铜粉末。
进一步的，取1.6升去离子水，不加入EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为5；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5-30分钟，然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性草酸盐溶液，搅拌5分钟，然后在室温下静置1小时；取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，其平均粒径为2.3微米。
进一步的，取1.6升去离子水，加入4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为7；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5-10分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性草酸盐溶液，搅拌5分钟，然后在室温下静置1小时；分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末；在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.1微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为4.3微米。
进一步的，取1.6升去离子水，加入4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为7；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5-30分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性草酸盐溶液，搅拌2分钟；在室温下静置1小时；然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.1微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为3.1微米。
进一步的，取1.6升去离子水，加入0.4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为5；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5-10分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌1分钟；在室温下静置1小时，然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.0微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.7微米。
本发明的有益效果为：
1、操作简单、草酸铜单分散性好、容易规模化扩大制备、可在室温下进行等综合优势；
2、实现了草酸铜颗粒大小的精确控制，可以控制其大小在2-4微米；
3、本发明的草酸铜粉末可以作为前驱体，经过热分解可以得到氧化铜、氧化亚铜、金属铜粉。
附图说明
图1为实施例1中制得的单分散草酸铜粉体颗粒的二次电子扫描显微镜照片。
图2为实施例2中制得的单分散草酸铜粉体颗粒（10分钟取样）的二次电子扫描显微镜照片。
图3为实施例2中制得的单分散草酸铜粉体颗粒（1小时取样）的二次电子扫描显微镜照片。
图4为实施例3中制得的单分散草酸铜粉体颗粒（10分钟取样）的二次电子扫描显微镜照片。
图5为实施例3中制得的单分散草酸铜粉体颗粒（1小时取样）的二次电子扫描显微镜照片。
图6为实施例4中制得的单分散草酸铜粉体颗粒（10分钟取样）的二次电子扫描显微镜照片。
图7为实施例4中制得的单分散草酸铜粉体颗粒（1小时取样）的二次电子扫描显微镜照片。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
实施例1
取1.6升去离子水，不加入EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为5；再加入200ml浓度为0.1mol/l的铜盐溶液，搅拌5-30分钟，然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌5分钟，然后在室温下静置1小时；取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，其平均粒径为2.3微米。其典型的形貌特征如图1所示。
实施例2
取1.6升去离子水，加入4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为7；再加入200ml浓度为0.1mol/l的铜盐溶液，搅拌5-10分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌5分钟；在室温下静置1小时；然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.1微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为3.1微米。其典型的形貌特征分别如图2和图3所示。
实施例3
取1.6升去离子水，加入4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为7；再加入200ml浓度为0.1mol/l的铜盐溶液，搅拌5-30分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌2分钟；在室温下静置1小时；然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.1微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为3.1微米。其典型的形貌特征分别如下图4和图5所示。
实施例4
取1.6升去离子水，加入0.4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为5；再加入200ml浓度为0.1mol/l的铜盐溶液，搅拌5-10分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌1分钟；在室温下静置1小时，然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.0微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.7微米。其典型的形貌特征分别如下图6和图7所示。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (5)

1.一种单分散草酸铜粉末可控制备方法，其特征在于，将可溶性铜盐和可溶性草酸盐溶液，以及乙二胺四乙酸EDTA溶液，按摩尔比1:1:x比例混合均匀后，在一定温度条件下静置，过滤、洗涤、烘干，即得所述单分散草酸铜粉末，其中0＜x≤5；
所述方法具体步骤为：
步骤一、称取原料：取可溶性铜盐、可溶性草酸盐、乙二胺四乙酸EDTA、去离子水作为原料；
步骤二、将称量好的铜盐和草酸盐用去离子水配制成溶液，再将称量好的EDTA配制成浓度为y mol/l的底液，并控制所述底液的pH在3-7之间，其中0＜y≤0.05；
步骤三、先将0.1-0.5mol/l可溶性铜盐溶液加入到含有y mol/l EDTA的底液中，搅拌5-30分钟，然后再加入与所述铜盐溶液等量的草酸盐溶液，得到混合液，搅拌所述混合液1-5分钟，将其在室温下静置；
步骤四、对步骤三中的得到的所述混合液在不同时间取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，即得片状单分散草酸铜粉末。
2.如权利要求1所述的单分散草酸铜粉末可控制备方法，其特征在于，所述可溶性铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜；所述可溶性草酸盐为草酸钠、草酸钾、草酸铵。
3.如权利要求1所述的单分散草酸铜粉末可控制备方法，其特征在于，取1.6升去离子水，加入4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为7；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌5分钟，然后在室温下静置1小时；分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末；在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.1微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为4.3微米。
4.如权利要求1所述的单分散草酸铜粉末可控制备方法，其特征在于，取1.6升去离子水，加入4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为7；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌2分钟；在室温下静置1小时；然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.1微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为3.1微米。
5.如权利要求1所述的单分散草酸铜粉末可控制备方法，其特征在于，取1.6升去离子水，加入0.4g EDTA，搅拌使其完全溶解，控制其pH为5；再加入200ml浓度为0.1mol/l的可溶性铜盐溶液，搅拌5分钟；然后再加入200ml浓度为0.1mol/l的草酸盐溶液，搅拌1分钟；在室温下静置1小时，然后分别在10分钟和1小时取样过滤，经过反复清洗去除杂质离子，收集固体草酸铜粉末，在10分钟取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.0微米，在1小时取样过滤的固体草酸铜粉末平均粒径为2.7微米。
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