CN104108739A - 一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯球形氧化铜粉的制备方法。本发明将硝酸铜、尿素均匀混合，将320mL混合液移入水热釜中，在180-200℃下反应一段时间，自然冷却；将水热反应产生的沉淀进行离心分离，分别用去离子水和无水乙醇对沉淀洗涤数次，干燥，可得到纯度大于99.0%不同粒径的球形氧化铜粉体。本发明的优点是采用尿素代替氢氧化钠或氢氧化钾溶液，不会引入溶液中其它杂质，确保了氧化铜粉体的高纯度，所得氧化铜粉体的纯度在99%以上，且该方法制备工艺简单，原料易得。

Description

一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法

技术领域

本发明涉及氧化铜制备技术领域，更具体的是涉及一种球形氧化铜的制备方法。

背景技术

氧化铜是一种反磁性半导体，其能带隙大约为1.5eV。在气敏传感器、磁存储介质、太阳能转换、电子、半导体、光学、高温超导、变阻器以及催化等方面都具有广泛的用途。目前制备氧化铜粉体的方法大致分为固相法和液相法。固相法是把铜盐与碱性物质按一定比例充分混合，经研磨后再进行煅烧发生固相反应后，直接得到或再研磨后得到氧化铜超细粉的方法。固相反应法制备氧化铜粉体的突出优点是，操作方便，合成工艺简单，粒径均匀，污染少且可避免或减少传统液相法易出现的硬团聚现象。但在实际操作过程中发现该法不易进行工业化生产。液相法是在可溶性铜盐溶液中直接加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀，再将沉淀物过滤、洗涤、干燥、热分解，最终得到纳米氧化物粉体的方法。该法操作简便、对设备的要求不高、产品纯度高、成本较低。该法有利于实际生产，但是产物存在明显的团聚现象，不利于CuO特性的发挥。为了防止粒子的团聚，需要在沉淀过程中施加其它作用力(如磁力搅拌、超声波分散等)或表面活性剂。中国专利CN 102180509 A，公开一种成分可控CuO/Cu₂O空心球的制备方法，该方法以硝酸铜和乙醇胺为原料，在磁力搅拌下，使其形成均一的蓝色溶液，将蓝色溶液移入反应釜中，进行水热反应，通过控制水热反应温度，制备出具有不同粒径的CuO/Cu₂O空心球。但该专利制备的是CuO/Cu₂O的混合物，并不能通过该专利所述方法制备出纯度很高的氧化铜粉体。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种制备工艺简单，产品纯度高且粒径可控的球形氧化铜的制备方法。

本发明是采用如下方案来实现上述目的：一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法，其特征在于，它包括以下操作步骤：

将纯硝酸铜晶体与尿素溶于蒸馏水中，搅拌形成均匀溶液；其中硝酸铜与尿素的摩尔比为1:（6-10）；混合液中硝酸铜的浓度在0.01～0.05mol·L^-1之间；其中硝酸铜晶体为Cu(NO₃)₂·3H₂O； 

b、将混合溶液置于高压水热釜中，在高温高压下进行水热反应；

c、将水热反应产生的沉淀进行离心分离，分别用去离子水和无水乙醇对沉淀洗涤数次，干燥，可得到纯度大于99.0%不同粒径的球形氧化铜粉体。

作为上述方案的进一步说明，所述步骤b所述水热反应温度为180-200℃，反应时间为18-22h，反应后自然冷却。

所述步骤c对沉淀洗涤，洗涤液呈中性后继续洗涤2-3次。

所述反应水热反应釜的装填度为水热釜体积的2/3。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

本发明采用所述方法制备氧化铜的过程中采用尿素代替氢氧化钠或氢氧化钾溶液，不会引入溶液中其它杂质，确保了氧化铜粉体的高纯度，所得氧化铜粉体的纯度在99%以上，且该方法制备工艺简单原料易得。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明的实施例1的产品在扫描电子显微镜下观察图像；

图3为本发明的实施例1的产品的X射线衍射图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案的作进一步详述。

实施例1

称取1.16g Cu(NO₃)₂·3H₂O 与1.92g尿素溶解在320mL去离子水中，在磁力搅拌下获得蓝色溶液，将蓝色溶液转移至容量为500mL聚四氟乙烯内衬的高压水热釜中，在180℃下水热20h，对生成的沉淀离心，去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，90℃干燥2h，得到黑色粉末。将所得的黑色产物置于扫描电子显微镜下观察（如图2），可以观察到大量粒径均匀的球形颗粒，颗粒直径在2-4μm之间，XRD（如图3）结果表明该黑色产物为氧化铜，ICP检测结果表明实验制备的氧化铜纯度在99.9%以上。

实施例2

称取2.54g Cu(NO₃)₂·3H₂O 与4.22g尿素溶解在320mL去离子水中，在磁力搅拌下获得蓝色溶液，将蓝色溶液转移至容量为480mL聚四氟乙烯内衬的高压水热釜中，在200℃下水热20h，对生成的沉淀离心，去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，90℃干燥2h，得到黑色粉末。SEM图像观察到所得产物的外貌与实例1相似，颗粒直径在4-6μm之间，XRD结果表明该黑色产物为氧化铜，ICP检测结果表明实验制备的氧化铜纯度在99.9%以上。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围 。

Claims (4)

1.一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法，其特征在于，它包括以下操作步骤：

a、将纯硝酸铜晶体与尿素溶于蒸馏水中，搅拌形成均匀溶液；其中硝酸铜与尿素的摩尔比为1:（6-10）；混合液中硝酸铜的浓度在0.01～0.05mol·L^-1之间；其中硝酸铜晶体为Cu(NO₃)₂·3H₂O； 

b、将混合溶液置于高压水热釜中，在高温高压下进行水热反应；

c、将水热反应产生的沉淀进行离心分离，分别用去离子水和无水乙醇对沉淀洗涤数次后干燥。

2.根据权利要求1所述的一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤b所述水热反应温度为180-200℃，反应时间为18-22h，反应后自然冷却。

3.根据权利要求1所述的一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤c对沉淀洗涤，洗涤液呈中性后继续洗涤2-3次。

4.根据权利要求1所述的一种可控粒径的球形氧化铜的制备方法，其特征在于，所述反应水热反应釜的装填度为水热釜体积的2/3。