CN109702222B - 银氧化锌或银氧化铜复合粉的制备方法和实施该制备方法的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银氧化铜或银氧化锌复合粉的制备方法和实施该制备方法的系统,制备方法包括:按比例分别称取银原料和铜原料或银原料和锌原料,溶解,配制成前驱体溶液,所述配制前驱体溶液还包括加入C1‑C4醇类并搅拌均匀,加入量为前驱体溶液的8‑12V%;对前驱体溶液进行雾化处理得到0.01‑100μm的前驱体雾滴,并在400‑1150℃下热分解即得。本发明的方法通过在配制前驱体溶液时加入适量C1‑C4醇类,能有效控制银氧化铜或银氧化锌复合粉的球形度,通过加入适量氨水,能制备得到中空结构的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉。
Description
技术领域
本发明涉及功能粉体材料制备技术领域领域,更具体地,涉及一种银氧化锌或银氧化铜复合粉的制备方法和实施该制备方法的系统。
背景技术
银氧化铜复合粉是一种应用广泛的复合材料,且CuO含量不同其应用领域也不同,当氧化铜含量为8~12wt%时主要作为电接触材料;氧化铜含量为20wt%的银氧化铜复合粉能有效改善导电浆料中银粉的烧结特性;此外,银氧化铜复合粉还可以作为催化剂材料。目前,银氧化铜复合粉凭借着其在低压开关、继电器和控制器等方面较为稳定的性能而备受关注。
现有技术中,制备银氧化铜电触头材料的主要方法有合金内氧化法和粉末冶金法等,其中,合金内氧化法是一种比较先进的制备电接触材料的工艺方法,该方法工艺简单、成本费用低且触头性能优良,在国内外被广泛采用,但该方法制备的成品材料表面和内部结构不均匀,中间有贫氧化物层,从而导致触头尺寸不够精确;粉末冶金法是银金属氧化物复合材料的主要制备方法之一,粉末冶金法能够获得组织相对均匀且性能稳定的电接触材料,但制备的成品材料具有密度较低、加工性能较差、电阻率较高、氧化物颗粒与基体的界面润湿性差、界面结合强度弱等缺点。
目前,全世界银及银基电接触材料的年需求量约为2900-3000吨,且仅我国的年需求量就高达900-1000吨。素有“万能电接触材料”之称的银氧化镉由于其环境污染问题被逐步禁止使用;银氧化锌凭借其优异的耐电弧侵蚀性、耐磨损性和抗熔焊性成为新一代的环保电接触材料。
现有技术中,制备银氧化锌电接触材料的主要方法有合金内氧化法、共沉淀法和粉末冶金法等,其中,合金内氧化法是一种比较先进的制备电接触材料的工艺方法,该方法工艺简单、成本费用低且触头性能优良,在国内外被广泛采用,但该方法制备的成品材料表面和内部结构不均匀,中间有贫氧化物层,从而导致触头尺寸不够精确;粉末冶金法是银金属氧化物复合材料的主要制备方法之一,粉末冶金法能够获得组织相对均匀且性能稳定的电接触材料,但制备的成品材料具有密度较低、加工性能较差、电阻率较高、氧化物颗粒与基体的界面润湿性差、界面结合强度弱等缺点;共沉淀法制备的银基触头材料其第二相弥散均匀分布,电性能良好,但粉末制造成本高,且由于涉及湿法化学反应过程,各批粉末质量的稳定性较难控制。
综上所述,研究开发一种工艺过程简单可控、能连续稳定生产且制备得到的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉产品质量高、粒度小且分布均匀的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的制备方法具有重要的理论和实际价值,在电接触材料的制备领域应用前景广阔。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的制备方法和系统。
根据本发明一方面提供了一种银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的制备方法,包括:
S1、按比例分别称取银原料和锌原料或银原料和铜原料,溶解,配制成前驱体溶液;
S2、对前驱体溶液进行雾化处理得到0.01-100μm的前驱体雾滴,并在400-1150℃下热分解,即得银氧化锌或银氧化铜复合粉。
雾滴热处理过程中发生的化学反应方程式如下:
通过将均匀含有银离子和铜离子或银离子和锌离子的雾滴热分解处理,可以得到粒度小且分布均匀的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉;在保证分子级别的分布均匀情况下,得到复合粉体,这是现有技术中许多其他方法不能实现的。
在上述技术方案中,步骤S1中,所述配制前驱体溶液还包括加入C1-C4醇类并搅拌均匀,加入量为前驱体溶液的8-12V%;优选地,所述C1-C4醇类为甲醇和/或乙醇,加入量为前驱体溶液的10V%。
通过加入C1-C4醇类,在保证溶液澄清稳定的情况下(甲醇、乙醇效果较好),可以在热处理过程中,醇溶液蒸发速度更快,雾滴形核时间降低,在炉中停留时间加长,从而可以形成球形度更佳的粉体。
进一步地,在上述技术方案中,步骤S1中,所述配制前驱体溶液还包括加入氨水并搅拌均匀,并控制前驱体溶液的pH值为7.5-12.5,优选为8-11,控制热分解温度为650-750℃,优选为700℃。
通过加入氨水,形成稳定的络合体系溶液,在热处理过程中,体系中络合物受热分解,有氨气的产生,极易在形核长大过程中溢出,从而形成具有中空结构的粉体。温度较高的情况下,会由于二次熔化,从而使中空结构消失。
再进一步地,在上述技术方案中,步骤S2中,所述雾化处理为带载气的雾化处理,所述载气的流速为6-50L/min,且所述步骤S2还包括,采用旋风收集装置对热分解后的银氧化铜复合粉进行分级收集。
通过载气雾化使雾滴能在400-1000℃下保持较长的时间,充分反应;同时,利用载气流速与旋风分级装置的协同作用,实现不同粒度粉体的分离。
在上述技术方案中,步骤S1中,所述前驱体溶液中银离子的浓度为0.01-1.2mol/L,所述前驱体溶液中铜离子的浓度或锌离子的浓度均为银离子的浓度的0.1-0.8倍。
在上述技术方案中,步骤S1中,所述银原料为硝酸银、氧化银、氯化银和银粉中的一种或多种,优选为硝酸银;所述铜原料为硝酸铜、氧化铜、碱式碳酸铜和铜粉中的一种或多种,优选为硝酸铜;所述锌原料为硝酸锌、氧化锌、碳酸锌和锌粉中的一种或多种,优选为硝酸锌。
在上述技术方案中,步骤S2中,所述热分解温度为600-1000℃,优选为700-800℃;所述热分解时间为2-12s,优选为6-10s。
进一步地,在上述技术方案中,步骤S2中,所述载气的流速为15-35L/min;所述银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的分级收集过程中,还包括对旋风收集装置的旋流分离器和收料罐外壁的保温处理,保温温度为150-300℃。
对旋流分离器和收料罐外壁的保温处理是为了防止雾化后的水蒸气液化,从而影响银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉产品的性能,因此,其保温温度为水蒸气露点以上。
根据本发明另一方面提供了一种实施上述制备方法的系统,包括:
雾化装置,用于制备0.01-100μm的前驱体雾滴;
热处理装置,用于在400-1000℃下热分解处理前驱体雾滴,与雾化装置连通;
旋风收集装置,用于分级收集热分解后的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉,与热处理装置连通。
具体地,在上述银氧化铜或银氧化锌复合粉的系统中:
所述雾化装置为气流式雾化器或外带载气的压力式雾化器或外带载气的超声雾化器,优选为气流式雾化器或外带载气的超声雾化器,所述载气流速为6-50L/min;
所述热处理装置为竖式电阻炉,其顶端和下端侧面分别与雾化装置和旋流分离器连通,所述竖式电阻炉的顶端设有进气口和进液口,中部的恒温区长度为50-150cm,底端设有洗液出口,下端侧面设有出料口,优选地,所述竖式电阻炉顶端和下端侧面的温度分别为150-300℃和200-350℃,所述竖式电阻炉中部从上而下包括至少三段恒温区,且最上端恒温区和最下端恒温区的温度分别为150-1150℃和150-1150℃,其余恒温区的温度为400-1150℃;
所述旋风收集装置为外部带保温套的三级旋风收集装置,所述三级旋风收集装置的旋流分离器和收料罐的温度分别为150-300℃和150-300℃。
具体地,一级旋流分离器的口径为100-200cm,二级旋流分离器的口径为60-120cm,三级旋流分离器的口径为40-80cm。
本发明的优点:
(1)本发明制备银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的方法通过配置含硝酸银和硝酸铜或硝酸银和硝酸铜的前驱体溶液后,再利用雾化后在高温下热分解制备银氧化铜或银氧化锌,工艺简单,产品物相可控,性能稳定,理论和实际意义重大;
(2)本发明制备银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的方法在配制前驱体溶液时通过加入适量C1-C4醇类,能有效控制银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的球形度,通过加入适量氨水,能制备得到中空结构的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉,从而达到满足不同实际应用需要的目的;
(3)本发明制备银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的系统通过设置由多段温区组成热分解炉,精确有效地控制其热分解温度以及热分解时间,并通过旋风收集装置的温度场和载气流速的协同作用,实现对不同粒径的粉体的有效分级;
(4)本发明所提供的制备银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的方法工艺设计科学合理,流程紧凑且连续,设备构造科学合理,原料易得且价格低廉,反应产物物相可控,纯度高且颗粒粒度超细可控,能实现大规模量产,应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明实施例中制备银氧化铜复合粉的工艺流程图;
图2为本发明实施例中制备银氧化铜复合粉的系统的结构示意图;
图3为本发明实施例1(3A)和实施例2(3B)中所制备的银氧化铜复合粉的XRD图谱;
图4为本发明实施例2中所制备的银氧化铜复合粉经旋风收集装置分级处理后二级收集罐收集得到的粉体产品的SEM图;
图5为本发明实施例3中所制备的银氧化铜复合粉经旋风收集装置分级处理后一级收集罐收集得到的粉体产品的SEM图;
图6为本发明实施例4中所制备的银氧化铜复合粉经旋风收集装置分级处理后一级收集罐收集得到的粉体产品的SEM图;
图7为本发明实施例5中所制备的银氧化锌复合粉的XRD图谱;
图8为本发明实施例5中所制备的银氧化锌复合粉经旋风收集装置分级处理后二级收集罐收集得到的粉体产品的SEM图;
图9为本发明实施例9中所制备的银氧化锌复合粉经旋风收集装置分级处理后三级收集罐收集得到的粉体产品的SEM图;
图10为本发明实施例10中所制备的银氧化锌复合粉经旋风收集装置分级处理后一级收集罐收集得到的粉体产品的SEM图;
附图标记说明:
进气及进液口1,竖式电阻炉主体2,竖式电阻炉恒温区3,洗液出口4,出料口5,出气口6,旋风收集装置主体7,旋风收集装置收料罐8。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
在以下实施例中,X射线衍射图采用X射线衍射仪(Bruker D8Focus)得到;扫描电子显微镜照片采用扫描电子显微镜(Hitachi S-4800)。
图1所示为本发明实施例中制备银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的工艺流程图,如图1所示,本发明实施例中制备银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的方法包括以下步骤:
S1、按预先设计的银氧化铜复合粉中氧化铜与银或银氧化锌复合粉中氧化锌与银的摩尔比,分别称取银原料和铜原料或银原料和锌原料,溶解,超声搅拌,配制成含硝酸银和硝酸铜或硝酸银和硝酸锌的前驱体溶液。
在配制前驱体溶液过程中,控制前驱体溶液中银离子的浓度为0.1-1.2mol/L,且铜离子的浓度或锌离子的浓度均为银离子的浓度的0.1-0.8倍。
此外,银原料为硝酸银、氧化银、氯化银和银粉中的一种或多种,优选为硝酸银,当银原料为氧化银、氯化银和银粉中的一种或多种时,则需加入稍过量的硝酸溶液溶解后在加入去离子水定容,必要时可通过加热助溶解;铜原料为硝酸铜、氧化铜、碱式碳酸铜和铜粉中的一种或多种,优选为硝酸铜,当铜原料为氧化铜、碱式碳酸铜和铜粉中的一种或多种时,则需加入稍过量的硝酸溶液溶解后在加入去离子水定容,必要时可通过加热助溶解;锌原料为硝酸锌、氧化锌、碳酸锌和锌粉中的一种或多种,优选为硝酸锌,当锌原料为氧化锌、碳酸锌和锌粉中的一种或多种时,则需加入稍过量的硝酸溶液溶解后在加入去离子水定容,必要时可通过加热助溶解。。
另外,根据需要,在配制前驱体溶液过程中,可加入适量添加剂,达到控制银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉产品的形貌的目的;具体地,通过加入前驱体溶液的8-12V%的C1-C4醇类,能有效控制银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉的球形度,通过加入氨水控制前驱体溶液的pH值为7.5-12.5,能制备得到中空结构的银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉,从而达到满足不同实际应用需要的目的。
S2、前驱体溶液雾化和热处理
对前驱体溶液进行雾化处理得到前驱体雾滴,并对前驱体雾滴进行热分解,即得银氧化铜复合粉或银氧化锌复合粉。
前驱体溶液雾化处理有多种方式,可以采用气流式雾化器、压力式雾化器以及超声雾化器等不同的雾化器,将前驱体溶液通过蠕动泵流过雾化器,通过调节雾化器达到合适的功率,可以使前驱体溶液充分雾化,形成粒度为0.01-100μm的前驱体雾滴。
在此步骤中,雾化器优选超声雾化器或气流式雾化器。
图2为本发明实施例中制备银氧化铜或银氧化锌复合粉的系统的结构示意图,在前驱体雾滴的热分解过程中,通过设定好含有精确温度控制系统的热处理装置的温度后,待温度达到设定值后,将前驱体雾滴通过载气送入热处理装置中,使前驱体雾滴发生热分解,形成银氧化铜或银氧化锌复合粉。
具体地,上述热处理装置为竖式电阻炉2,其顶端和下端侧面分别与雾化装置和旋流分离器连通,竖式电阻炉的顶端设有进气口和进液口1,中部的恒温区3长度为50-150cm,底端设有洗液出口4,下端侧面设有出料口5。
具体地,竖式电阻炉2顶端和下端侧面的温度分别为150-300℃和200-350℃,竖式电阻炉2中部从上而下包括至少三段精确控制恒温区,且最上端恒温区和最下端恒温区的温度分别为150-1150℃和150-1150℃,中间恒温区3的温度为400-1150℃;溶液流速控制在0.1-5ml/min。
此外,还可以利用旋风收集装置7对热分解后的粉体进行分级收集,此时,对前驱体溶液的雾化处理为带载气的雾化处理,此时,雾化处理的载气流速为6-50L/min;旋风收集装置7上还设有出气口6。
具体地,在载气的推动下,热分解生成的粉体随载气带入旋流分级收集装置,由于雾化器与旋流分级收集装置连接处的管径较小,载气以较大流速流进,粉体在离心力的作用下,甩向旋流分级收集装置的旋风分离器的内壁,失去惯性力,从而沿旋风分离器壁面下滑,落入旋流分级收集装置的收料罐中,粒度相对较小的随着载气进入下一级旋风分离器中,相对粒度较大的落入收料罐中,从而实现粉体的分级。利用载气的冲击速度实现分级收粉,收集不同粒度并且粒度分布窄的粉末。
具体地,上述旋风收集装置7为外部带保温套的三级旋风收集装置,且温度保持在150-300℃之间;此外,一级旋风分离装置中收料罐8得到的粉体粒径为5-100μm,二级旋风分离装置中收料罐得到的粉体粒径为1-10μm,三级旋风分离装置中收料罐得到的粉体粒径为0.1-5μm。
实施例1
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化铜复合粉,具体过程如下:预先设定银氧化铜复合粉产品中氧化铜与银的摩尔比为1:10,同时设定前驱液中银离子浓度为0.1mol/L,按配置1L前驱体溶液的量分别称取16.99g硝酸银,2.42g三水硝酸铜,加入500ml去离子水后超声振动15min溶解,最后定容,得到澄清透明的前驱体溶液。
随后,将竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为700℃,将前驱体溶液通过超声雾化装置以雾滴形式通入反应炉中,压缩空气流速为15L/min,液滴流速为0.5mL/min,并采用200℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化铜复合粉。
实施例2
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化铜复合粉,具体过程与实施例1类似,不同之处在于,在配制前驱液时,控制前驱液中银离子浓度为0.2mol/L,此外,高温热分解的竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为1000℃。
如图3所示为实施例1(3A)和实施例2(3B)所制备得到的银氧化铜复合粉的XRD图,从图中可以看出,制备得到的银氧化铜复合粉主要为Ag相和CuO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化铜复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,在实施例1中,一级收料罐中的粉体的粒度在8μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀,在实施例2中,一级收料罐中的粉体的粒度在10μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在6μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在2μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。
实施例3
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化铜复合粉,具体过程与实施例2类似,不同之处在于,在配制前驱液时,控制前驱液中银离子浓度为0.05mol/L,且添加前驱体溶液的10V%的甲醇到前驱体溶液中,此外,高温热分解过程中,控制液滴流速为0.2mL/min。
结果表明,制备得到的银氧化铜复合粉主要为Ag相和CuO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化铜复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在0.5μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。
实施例4
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化铜复合粉,具体过程与实施例2类似,不同之处在于,在配制前驱液时,控制前驱液中银离子浓度为0.1mol/L,且添加氨水到前驱体溶液中控制其pH值为8.0,此外,高温热分解过程中,竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为700℃,控制液滴流速为0.5mL/min。
结果表明,制备得到的银氧化铜复合粉主要为Ag相和CuO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化铜复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在5μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。
图4-6分别为实施例2的二级罐、实施例3的一级罐和实施例4的一级罐所收集到的银氧化铜复合粉的SEM照片,从图中可以看出,通过在前驱液中加入甲醇,粉体的球形度有明显改善,通过加入氨水形成络合体系,形成了具有中空结构的银氧化铜复合粉体。
对比例1
本发明对比例按照上述制备方法制备银氧化铜复合粉,具体过程与实施例2类似,不同之处在于,在高温热分解过程中,竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为350℃。
结果表明,制备得到的银氧化铜复合粉主要为硝酸银和硝酸铜以及少量的银和氧化铜,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的粉体进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在5μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。
实施例5
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程如下:预先设定银氧化锌复合粉产品中氧化锌与银的摩尔比为1:10,同时设定前驱液中银离子浓度为0.1mol/L,按配置1L前驱体溶液的量分别称取16.99g硝酸银,2.98g六水硝酸锌,加入500ml去离子水后超声振动15min溶解,最后定容,得到澄清透明的前驱体溶液。
随后,将竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为600℃,将前驱体溶液通过超声雾化装置以雾滴形式通入反应炉中,压缩空气流速为15L/min,液滴流速为0.5mL/min,并采用250℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化锌复合粉。
如图7所示为实施例5所制备得到的银氧化锌复合粉的XRD图,从图中可以看出,制备得到的银氧化锌复合粉主要为Ag相和ZnO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化锌复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在10μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在6μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在2μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀,如图8所示为二级收料罐中收集到的粉体的SEM图,从图中可以看出粉体大多数呈现不规则球体。
实施例6
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程与实施例5类似,不同之处在于,在配制前驱液时,控制前驱液中银离子浓度为0.2mol/L,此外,高温热分解的竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为1000℃,且采用200℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化锌复合粉。
结果表明,制备得到的银氧化锌复合粉主要为Ag相和ZnO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化锌复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在10μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在6μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在2μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。在分级收料中,每个收料罐中的粒径分布主要取决于粉体的密度,实施例5和实施例6的前驱体溶液中的银离子和锌离子比例并未做改变,故各收料罐中收集到的粉体粒径基本一致。
实施例7
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程与实施例5类似,不同之处在于,在配制前驱液时,预先设定银氧化锌复合粉产品中氧化锌与银的摩尔比为8:10,此外,高温热分解的竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为900℃,且采用200℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化锌复合粉。
结果表明,制备得到的银氧化锌复合粉主要为Ag相和ZnO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化锌复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在8μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。由于粉体中氧化锌含量增大和热分解温度的变化,故收集到的复合粉体的平均密度有所改变,从而导致实施例5和实施例7各级收料罐中粉体粒度有所差异。
实施例8
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程与实施例5类似,不同之处在于,在配制前驱液时,控制前驱液中银离子浓度为0.05mol/L,此外,高温热分解的竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为1000℃,且采用250℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化锌复合粉。
结果表明,制备得到的银氧化锌复合粉主要为Ag相和ZnO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化锌复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在0.5μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。由于前驱体溶液浓度的降低,从而使雾滴中离子含量降低,热分解后收集到的粉体的粒度相较于较高浓度条件下得到的粉体粒径偏小。
实施例9
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程与实施例5类似,不同之处在于,在配制前驱液时,控制前驱液中银离子浓度为1.0mol/L,且添加前驱体溶液的10V%的乙醇到前驱体溶液中,此外,高温热分解过程中,控制液滴流速为0.1mL/min,且采用200℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化锌复合粉。
结果表明,制备得到的银氧化锌复合粉主要为Ag相和ZnO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化锌复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在15μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在8μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀,由于前驱体溶液中离子浓度较高,粉体整体粒度偏大。如图9所示为三级收料罐中收集到的粉体的SEM图,从图中可以看出粉体整体呈规则球形,对比实施例5所得粉体的SEM图,可以发现通过在前驱液中添加乙醇,有效的改善了粉体的球形度。
实施例10
本发明实施例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程与实施例5类似,不同之处在于,在配制前驱液时,添加氨水到前驱体溶液中控制其pH值为9.0,此外,高温热分解过程中,竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为700℃,且采用180℃保温的旋风分级装置收集制得的银氧化锌复合粉。
结果表明,制备得到的银氧化锌复合粉主要为Ag相和ZnO相,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的银氧化锌复合粉进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在5μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在3μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在1μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀,如图10所示为一级收料罐中收集到的粉体的SEM图,从图中可以看出通过在前驱体溶液中添加氨水,在合适的热分解温度下,形成了具备中空结构的银氧化铜复合粉体。
对比例2
本发明对比例按照上述制备方法制备银氧化锌复合粉,具体过程与实施例5类似,不同之处在于,在高温热分解过程中,竖式电阻炉的三个恒温区的温度统一设为400℃。
结果表明,制备得到的粉体主要为硝酸银、硝酸锌以及少量的银和氧化锌,且三个收料罐所收集到的粉体的物相一致;同时,对每个收料罐中收集得到的粉体进行扫描电镜分析,结果表明,一级收料罐中的粉体的粒度在10μm左右,二级收料罐中的粉体的粒度在6μm左右,三级收料罐中的粉体的粒度在2μm左右,每级收料罐中粒度分布很均匀。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,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。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种复合粉的制备方法,其特征在于,包括:
S1、按比例分别称取银原料和铜原料,溶解,配制成前驱体溶液,其中,配制所述前驱体溶液还包括加入C1-C4醇类和氨水并搅拌均匀,所述C1-C4醇类的加入量为前驱体溶液的体积百分数8-12%,所述氨水的加入量为控制含银原料和铜原料的前驱体溶液的pH值为8.0;
S2、对前驱体溶液进行雾化处理得到0.01-100μm的前驱体雾滴,并将含银原料和铜原料的前驱体雾滴在700、1000 ℃下热分解,即得银氧化铜复合粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述C1-C4醇类为甲醇和/或乙醇,加入量为前驱体溶液的体积百分数10%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述雾化处理为带载气的雾化处理,所述载气的流速为6-50L/min,且所述步骤S2还包括,采用旋风收集装置对热分解后的银氧化铜复合粉进行分级收集。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述前驱体溶液中银离子的浓度为0.01-1.2mol/L,所述前驱体溶液中铜离子的浓度为银离子的浓度的0.1-0.8倍。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述银原料为硝酸银、氧化银、氯化银和银粉中的一种或多种;所述铜原料为硝酸铜、氧化铜、碱式碳酸铜和铜粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述热分解时间为2-12s。
7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述载气的流速为15-35L/min;所述银氧化铜复合粉的分级收集过程中,还包括对旋风收集装置的旋流分离器和收料罐外壁的保温处理,保温温度为150-300℃。
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