CN101279377A - 一种球形超细铜粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种制备球形超细铜粉的方法，涉及一种在同一体系中用两步还原获得球形超细铜粉方法。其特征是采用液相还原法，在同一体系中两步还原，以葡萄糖为预还原剂、水合肼为还原剂，通过调整铜盐浓度、分散剂的种类和用量、加液速度等条件制得1～5μm的球形铜粉。该方法工艺流程简单，适合用于工业上大规模生产。

Description

一种球形超细铜粉的制备方法

技术领域

一种制备球型超细铜粉的方法，涉及一种在同一体系中用两步还原获得球形超细铜粉方法。

背景技术

超细微粒大的比表面、高的表面能，使它具有许多奇特的物理化学性质，在冶金、化工、轻工、电子、国防、核技术和航空航天等领域表现出极其重要的应用价值。

球形超细铜粉是指颗粒尺寸在1nm以上、1μm以下的铜粉，外形近球型。因其价格便宜、且具有优良的导电性，被广泛用于电学领域，如：导电涂料、导电胶、电极材料等。传统的电解铜粉由于颗粒较大，不适合用于制作超细铜粉，雾化法由于抗氧化问题难以解决，很难推广。现在超细铜粉制备的方法有球磨法、气相蒸汽法、等离子法、γ-射线辐照—水热结晶联合法、金属蒸汽凝聚—原位冷压成形法、冷冻干燥法和液相还原法，前几种属于物理方法，存在成本高、工艺复杂、产量低的缺点。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种设备简单、工艺流程短、投资小、产量大、成本低、制备出纯度高、分散性好、易实现工业化生产的采用液相化学还原法制备球形超细铜粉的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种制备球形超细铜粉的方法，其特征在于其制备过程是将铜盐溶液加入分散剂分散后，加入氢氧化钠将铜盐转化成氢氧化铜，然后采用葡萄糖进行预还原，最后采用水合肼还原，经陈化、过滤、干燥制备纯度高、分散性好的球形超细铜粉。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的铜盐溶液为硫酸铜、硝酸铜或其水和物中的一种溶液或混合溶液，其铜盐溶液中的Cu离子浓度为10g/L～100g/L。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的将铜盐溶液加入分散剂分散过程的分散剂为PVP、PVA、明胶中的一种或几种，其加入量是铜盐溶液中铜质量的1％～5％。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的加入氢氧化钠将铜盐转化成氢氧化铜过程的控制溶液的pH为9～12、温度为20～50℃。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的采用葡萄糖进行预还原过程是铜盐转化成氢氧化铜反应后，将温度升高到50～70℃时，加入为铜盐溶液中铜质量的1～5倍葡萄糖将氢氧化铜还原至氧化亚铜。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的采用水合肼还原过程是将氢氧化铜还原成氧化亚铜后加氢氧化钠调节溶液pH值为12～14，然后升温至70～90℃后，加入为溶液铜质量的0.5～5倍的水合肼进行还原。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的采用水合肼还原过程加入的水合肼为水合肼溶液，溶液的浓度为重量浓度8％，采用滴加方式加入，加液速度应该控制在3mL/min～10mL/min。

本发明的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的陈化过程的陈化时间为30～60min。

本发明的方法，采用在液相体系中，以二价可溶性铜盐为原料、以葡萄糖为预还原剂、水合肼为还原剂将Cu离子还原成铜粉。相关化学反应方程式为：

Cu(NO₃)₂+2NaOH＝＝Cu(OH)₂↓+2NaNO₃

2Cu(OH)₂+C₆H₁₂O₆＝＝Cu₂O+C₆H₁₂O₇+2H₂O

2Cu₂O+N₂H₄·H₂O＝＝4Cu+N₂↑+3H₂O

采用本发明的方法制备的铜粉为紫红色，外观近球形，粒径为1～5μm之间可以随意控制，粒径分布窄，含氧量0.1％～1％。制备的球型超细铜粉主要应用于电学领域，经过后期的球磨和包覆，表现出了良好的导电性能和抗氧化性能。

采用本发明专利的方法制备的超细铜粉颗粒小，外观呈球型，分散性良好，完全适合各方面对超细铜粉的要求。本发明所用试剂广泛易得，工艺方法简单，使得制备的超细铜粉成本较低，具有较强的经济效益。

附图说明

图1为实施例1制得的铜粉的扫描电镜照片，放大倍数为1000倍。

图2为实施例2制得的铜粉的扫描电镜照片，放大倍数为1000倍。

图3为实施例3制得的铜粉的扫描电镜照片，放大倍数为1000倍。

图4为实施例4制得的铜粉的扫描电镜照片，放大倍数为1000倍。

具体实施方式

一种制备球形超细铜粉的方法，包括以下步骤：

(1)将铜盐溶于水配制成铜盐溶液，铜盐为硫酸铜、硝酸铜或其水和物的一种或混合物，其铜盐溶液中的Cu离子浓度为10g/L～100g/L。

(2)将铜盐溶液中加入分散剂分散过程的分散剂为PVP、PVA、明胶中的一种或几种，其加入量是铜盐溶液中铜质量的1％～5％。

(3)将氢氧化钠加入分散后的铜盐溶液中，将铜盐转化成氢氧化铜，控制溶液的pH为9～12、温度为20～50℃。

(4)铜盐转化成氢氧化铜反应后，将温度升高到50～70℃时，加入为铜盐溶液中铜质量的1-5倍葡萄糖将氢氧化铜还原成氧化亚铜。

(5)氢氧化铜还原成氧化亚铜后加入氢氧化钠调节溶液pH值为12～14，然后升温至70～90℃后，加入为铜盐溶液中铜质量的0.5～5倍的水合肼进行还原，水合肼的浓度为8％，加液速度应该控制在3mL/min～10mL/min。

(6)水合肼滴加完毕进行陈化，陈化时间为30～60min。

实施例1

称取26g硝酸铜溶于1000mL纯水中，加入PVP 0.1g作分散剂，在20℃搅拌下加入氢氧化钠溶液将反应体系的pH值调至9，然后体系升温至50℃加入10g的葡萄糖，然后加入氢氧化钠溶液将体系pH值调至12，最后体系升温至70℃以3mL/min加入650mL 8％水合肼，陈化30min后停止反应。

实施例2

称取260g硝酸铜溶于1000mL纯水中，加入PVA 5g作分散剂，在30℃搅拌下加入氢氧化钠溶液将反应体系的pH值调至11，然后体系升温至55℃加入200g的葡萄糖，然后加入氢氧化钠溶液将体系pH值调至13，最后体系升温至80℃以5mL/min的速度加入625mL 8％水合肼，陈化40min后停止反应。

实施例3

称取90g无水硫酸铜溶于1000mL纯水中，加入明胶0.5g作分散剂，在40℃搅拌下加入氢氧化钠溶液将反应体系的pH值调至12，然后体系升温至60℃加入180g葡萄糖，然后加入氢氧化钠溶液将体系pH值调至13，最后体系升温至90℃以5mL/min的速度加入625mL 8％水合肼，陈化50min后停止反应。

实施例4

称取180g无水硫酸铜溶于1000mL纯水中，加入明胶2.0g作分散剂，在50℃搅拌下加入氢氧化钠溶液将反应体系的pH值调至12，然后体系升温至70℃加入250g葡萄糖，然后加入氢氧化钠溶液将体系pH值调至14，最后体系升温至90℃以10mL/min的速度加入1000mL 8％水合肼，陈化60min后停止反应。

Claims (8)

1.一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于其制备过程是将铜盐溶液加入分散剂分散后，加入氢氧化钠将铜盐转化成氢氧化铜，然后采用葡萄糖进行预还原、最后采用水合肼还原，经陈化、过滤、干燥制备纯度高、分散性好的球形超细铜粉。

2.根据权利要求1所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的铜盐溶液为硫酸铜、硝酸铜或其水合物的一种溶液或混合溶液，其铜盐溶液中的Cu离子浓度为10g/L～100g/L。

3.根据权利要求1所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的将铜盐溶液加入分散剂分散过程的分散剂为PVP、PVA、明胶中的一种或几种，其加入量是铜盐溶液中铜质量的1％～5％。

4.根据权利要求1所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的加入氢氧化钠将铜盐转化成氢氧化铜过程的控制溶液的pH为9～12、温度为20～50℃。

5.根据权利要求1所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的采用葡萄糖进行预还原过程是铜盐转化成氢氧化铜反应后，将温度升高到50～70℃时，加入为铜盐溶液中铜质量的1-5倍葡萄糖将氢氧化铜还原至氧化亚铜。

6.根据权利要求1所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的采用水合肼还原过程是将氢氧化铜还原成氧化亚铜后，加氢氧化钠调节溶液pH值为12-14，然后升温至70-90℃后，加入为溶液铜量的0.5～5倍的水合肼进行还原。

7.根据权利要求1和6所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的采用水合肼还原过程加入的水合肼为水合肼溶液，溶液的浓度为重量浓度8％，采用滴加方式加入，加液速度应该控制在3mL/min～10mL/min。

8.根据权利要求1所述的一种制备球型超细铜粉的方法，其特征在于所述的陈化过程的陈化时间为30～60min。

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