CN107140674A - 一种碱式硝酸铜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱式硝酸铜的制备方法，其包括以下步骤：（1）0~40℃下，将硝酸铜水溶液与胺类化合物的水溶液进行反应；（2）将步骤（1）所得反应混合物于10~70℃下静置；（3）过滤，将滤饼洗涤、干燥，即可。其中，所述的胺类化合物为烃类化合物分子中的一个或多个氢原子被‑NH2取代的化合物。本发明的制备方法工艺简单易行、流程短、条件温和、收率高、成本低、产品性质稳定，通过控制条件参数还可实现对碱式硝酸铜形貌和粒径的调控。

Description

一种碱式硝酸铜的制备方法
技术领域
本发明属于无机功能材料制备领域，具体涉及一种碱式硝酸铜的制备方法。
背景技术
碱式硝酸铜用途广泛，是一种重要的化工原料，其可作为生产氧化铜产品的中间体，还可用于制造烟花、催化剂、推进剂等，并可用做制备安全气囊发生剂的氧化剂。
随着纳米科学技术的发展，材料特殊微纳米结构所带来的特性结构效应，使其具有了独特的物理化学性能，并极大拓展了其实际应用领域。因此，制备具有形貌可控且粒径可调的碱式硝酸铜具有重要的科学价值和现实意义。
现有技术中，制备碱式硝酸铜的方法存在诸多问题，如原材料价格高、对设备要求苛刻、生产工艺复杂等，这些因素导致了碱式硝酸铜不仅生产成本高，而且产率偏低。此外，目前市售的碱式硝酸铜大多只是硝酸铜和氢氧化铜的简单混合，其性质不稳定，易分解，难以长期保存。因此，亟需研究开发一种能够以较低成本简单、便捷、高效制备性质稳定的碱式硝酸铜的方法。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术中碱式硝酸铜制备方法存在的成本高、工艺复杂、对设备要求苛刻、产品性质不稳定等缺陷，提供一种碱式硝酸铜的制备方法。该方法工艺简单易行、流程短、条件温和、收率高、成本低、产品性质稳定，通过控制条件参数还可实现对碱式硝酸铜形貌和粒径的调控。
技术方案：本发明所述碱式硝酸铜的制备方法包括以下步骤：
（1）0~40℃下，将硝酸铜水溶液与胺类化合物的水溶液进行反应；
（2）将步骤（1）所得反应混合物于10~70℃下静置；
（3）过滤，将滤饼洗涤、干燥，即可。
其中，所述的胺类化合物为烃类化合物分子中的一个或多个氢原子被-NH2取代的化合物。较佳地，所述的胺类化合物为C2~C5的烷烃分子中连接在不同碳原子上的2个氢原子分别被-NH2取代的化合物；优选1,3-丙二胺和/或1,4-丁二胺。更佳的为1,3-丙二胺。
进一步地，所述步骤（1）中的反应温度较佳的为20~25℃。所述步骤（1）中硝酸铜水溶液的浓度较佳的为0.1~5mol/L；更佳的为0.75mol/L。所述步骤（1）中胺类化合物的水溶液浓度较佳的为0.001~5mol/L；优选0.004~0.012mol/L。所述步骤（1）中铜离子与胺类化合物的摩尔比较佳的为1~250:1；优选1~150:1。所述步骤（1）中的反应时间较佳的为0~2h；优选10min。
所述步骤（2）中静置的温度较佳的为20~60℃，优选20~25℃或60℃。所述步骤（2）中静置的时间较佳的为1~10h，优选2h。
所述步骤（3）中干燥的温度较佳的为40~80℃；优选60℃。所述步骤（3）中干燥的时间较佳的为3~24h，优选12h。
本发明中，通过控制反应条件参数可实现对碱式硝酸铜形貌和粒径的调控。
在本发明一较佳实施例中，所述胺类化合物为1,3-丙二胺；所述步骤（1）中的反应温度为常温，硝酸铜水溶液的浓度为0.75mol/L，1,3-丙二胺水溶液的浓度为0.012mol/L，铜离子与1,3-丙二胺的摩尔比为250:3，反应时间为10min；所述步骤（2）中静置的温度为室温，静置的时间为2h；所述步骤（3）中干燥的温度为60℃，干燥的时间为12h。得到碱式硝酸铜的形貌为花状，平均粒径为6μm，收率为72%。
在本发明另一较佳实施例中，所述胺类化合物为1,3-丙二胺；所述步骤（1）中的反应温度为常温，硝酸铜水溶液的浓度为0.75mol/L，1,3-丙二胺水溶液的浓度为0.008mol/L，铜离子与1,3-丙二胺的摩尔比为125:1，反应时间为10min；所述步骤（2）中静置的温度为室温，静置的时间为2h；所述步骤（3）中干燥的温度为60℃，干燥的时间为12h。得到碱式硝酸铜的形貌为片状，平均粒径为2μm，收率为66%。
在本发明又一较佳实施例中，所述胺类化合物为1,3-丙二胺；所述步骤（1）中的反应温度为常温，硝酸铜水溶液的浓度为0.75mol/L，1,3-丙二胺水溶液的浓度为0.004mol/L，铜离子与1,3-丙二胺的摩尔比为250:1，反应时间为10min；所述步骤（2）中静置的温度为60℃，静置的时间为2h；所述步骤（3）中干燥的温度为60℃，干燥的时间为12h。得到碱式硝酸铜微球，形貌为片状，平均粒径为10μm，收率为58%。
本发明中，所述常温为20℃；所述室温为25℃。
有益效果：本发明通过一步法制备碱式硝酸铜，工艺简单、条件温和、流程短，收率高、成本低、产品性质稳定，适于工业化生产。通过控制反应条件参数，还可实现对碱式硝酸铜形貌和粒径的调控。
附图说明
图1为本发明实施案例1得到的花状碱式硝酸铜的扫描电镜照片。
图2为本发明实施案例1得到的花状碱式硝酸铜的XRD图。
图3为本发明实施案例2得到的片状碱式硝酸铜的扫描电镜照片。
图4为本发明实施案例3得到的片状碱式硝酸铜的透射电镜照片。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明的技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：常温下配制40ml浓度为0.75mol/L的硝酸铜水溶液，搅拌下，向其中加入30mL浓度为0.012mol/L的1,3-丙二胺水溶液，继续搅拌10min，然后在室温下静置2h。过滤，洗涤，然后在60℃下干燥12h，得到碱式硝酸铜5.3g，收率72%，产物的形貌为花状，平均粒径为6μm。产物的扫描电镜照片、XRD图分别如图1、图2所示。
实施例2：常温下配制40ml浓度为0.75mol/L的硝酸铜水溶液，搅拌下，向其中加入30mL浓度为0.008mol/L的1,3-丙二胺水溶液，继续搅拌10min，然后在室温下静置2h。过滤，洗涤，然后在60℃下干燥12h，得到碱式硝酸铜4.8g，收率66%，产物的形貌为片状，平均粒径为2μm。产物的扫描电镜照片如图3所示。
实施例3：常温下配制40ml浓度为0.75mol/L的硝酸铜水溶液，搅拌下，向其中加入30mL浓度为0.004mol/L的1,3-丙二胺水溶液，继续搅拌10min，然后在60℃下静置2h。过滤，洗涤，然后在60℃下干燥12h，得到碱式硝酸铜微球4.2g，收率58%，产物的形貌为片状，平均粒径为10μm。产物的透射电镜照片如图4所示。
实施例4：0℃下，配制40ml浓度为0.1mol/L的硝酸铜水溶液，搅拌下，向其中加入30mL浓度为0.001mol/L的1,3-丙二胺水溶液，继续搅拌1h，然后在10℃下静置10h。过滤，洗涤，然后在40℃下干燥24h，得到碱式硝酸铜0.64g，收率67%。
实施例5：40℃下，配制10ml浓度为5mol/L的硝酸铜水溶液，搅拌下，向其中加入40mL浓度为5mol/L的1,3-丙二胺水溶液，继续搅拌2h，然后在70℃下静置1h。过滤，洗涤，然后在60℃下干燥12h，得到碱式硝酸铜10.4g，收率87%。
实施例6：25℃下，配制40ml浓度为0.75mol/L的硝酸铜水溶液，搅拌下，向其中加入25mL浓度为0.008mol/L的1,4-丁二胺水溶液，继续搅拌10min，然后在20℃下静置2h。过滤，洗涤，然后在80℃下干燥3h，得到碱式硝酸铜4.6g，收率64%。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）0~40℃下，将硝酸铜水溶液与胺类化合物的水溶液进行反应；
（2）将步骤（1）所得反应混合物于10~70℃下静置；
（3）过滤，将滤饼洗涤、干燥，即可；
其中，所述的胺类化合物为烃类化合物分子中的一个或多个氢原子被-NH2取代的化合物。
2.如权利要求1所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述的胺类化合物为C2~C5的烷烃分子中连接在不同碳原子上的2个氢原子分别被-NH2取代的化合物。
3.如权利要求2所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述的胺类化合物为1,3-丙二胺和/或1,4-丁二胺。
4.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的反应温度为20~25℃。
5.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中硝酸铜水溶液的浓度为0.1~5mol/L。
6.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中胺类化合物的水溶液浓度为0.001~5mol/L。
7.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中铜离子与胺类化合物的摩尔比为1~250:1。
8.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的反应时间为0~2h。
9.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中静置的温度为20~60℃，和/或，静置的时间为1~10h。
10.如权利要求1~3任一项所述的碱式硝酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中干燥的温度为40~80℃，和/或，干燥的时间为3~24h。
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