CN114653963A - 一种纳米铜粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纳米铜粉的制备方法。所述方法包括以下步骤：将铜盐溶液和沉淀剂溶液同时注入到超重力反应器中进行超重力反应，在两种溶液注入完后，再将得到的反应溶液注入到超重力反应器中循环第一预设时间得到含有碱式碳酸铜的悬浊液，悬浊液经固液分离、洗涤、干燥、煅烧得到纳米氧化铜粉末；将纳米氧化铜粉末、分散剂和第一溶剂进行剧烈搅拌得到溶液A；将第二溶剂和还原剂进行剧烈搅拌得到溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，并反应第二预设时间得到反应产物，反应产物经离心、洗涤、干燥、研磨得到单分散的纳米铜粉。本发明采用超重力反应技术结合化学还原法制备纳米铜粉，具有粒径较小、分散性好，且粒径尺寸可控的优点。

Description

一种纳米铜粉的制备方法

技术领域

本发明属于金属粉末制备技术领域，具体涉及一种纳米铜粉的制备方法。

背景技术

单分散的纳米铜粉作为一种新兴的功能材料，由于良好的导热性、导电率、延展性和整体无毒性被广泛应用于电子、机械、建筑、工程、制药、农业、能源、环境等领域。另外，作为一种重要的工业原料，单分散的纳米铜粉在替代贵金属纳米材料方面更是可以极大的降低成本，从而提高经济效益。因此，单分散的纳米铜粉具有巨大的发展潜力，近些年受到了越来越多研究者的广泛关注。与此同时，也对单分散纳米铜粉的规格提出了要求。例如，粒径小于100nm的纳米铜粉对葡萄球菌和和枯草芽泡杆菌有一个较好地抗菌活性，但粒径为5-45nm的单分散纳米铜粉抗菌活性更好；铜作为植物养分和肥料，当纳米铜粉的粒径在20-30nm时对豌豆幼苗的株高、根长和萌发率均有促进作用；当以粒径为0.1nm-100nm的纳米铜粉为原料制成药物，具有非常明显降低戊二醛含量的效果；更常见的场景是单分散球形纳米铜颗粒的平均粒径约为1mm时，很适合用在微电子方面，特别是用于导电材料的制造。

目前纳米铜粉的制备方法主要有直接化学还原法、生物合成法和物理法。这些制备方法都有各自的优缺点，直接化学合成法设备投资少、工艺简单、合格率高，但是制备的纳米铜粒径不可控，同时团聚性严重；生物合成法低污染且符合21世纪绿色环保的主题，但是其制备周期长，满足不了社会的发展需求；物理法需要昂贵的设备成本，且粒径不可控，不适合化规模化生产。

因此，实有必要提供一种粒径可控且粒径尺寸较小的纳米铜的制备方法，以适应不同场合下的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超重力反应技术结合化学还原法制备纳米铜粉的方法，制备的纳米铜粉粒径较小，粒径分布均匀，分散性好，且粒径尺寸可控，可适应不同场合下的应用需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种纳米铜粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备纳米氧化铜粉末：将含有第一表面活性剂的铜盐溶液和含有第二表面活性剂的沉淀剂溶液分别以预设的进料速度同时注入到超重力反应器中进行超重力反应，在所述铜盐溶液和所述沉淀剂溶液注入完后，再将得到的反应溶液注入到所述超重力反应器中循环第一预设时间得到含有碱式碳酸铜的悬浊液，所述悬浊液经固液分离、洗涤、干燥、煅烧得到纳米氧化铜粉末；

(2)制备纳米铜粉：将纳米氧化铜粉末、分散剂和第一溶剂在第一预设温度下进行剧烈搅拌得到溶液A；将第二溶剂和还原剂在常温下进行剧烈搅拌得到混合均匀的溶液B；将所述溶液B缓慢滴加到所述溶液A中，并在第二预设温度下反应第二预设时间得到反应产物，所述反应产物经离心、洗涤、干燥、研磨得到单分散的纳米铜粉；其中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述第一溶剂和所述第二溶剂为丙三醇或者乙二醇，所述还原剂为水合肼。

在一种具体的实施方式中，所述纳米氧化铜粉末和所述分散剂的质量比为1：(2～6)，所述纳米氧化铜粉末和所述第一溶剂的质量体积比为1:(100～200)，单位为g/mL。

在一种具体的实施方式中，所述第二溶剂和所述还原剂的体积比为(3～10)：1。

在一种具体的实施方式中，所述第一预设温度和所述第二预设温度为30～90℃，加热方式为水浴加热；所述第二预设时间为30～50min。

在一种具体的实施方式中，步骤(2)中，离心的工艺参数为：离心转速为9000～10000r/min，离心时间为3～5min；洗涤用的洗涤剂为乙醇；干燥的工艺参数为：干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～24h。

在一种具体的实施方式中，步骤(1)中，所述超重力反应器的转速为800～1200rmp，通过改变所述超重力反应器的转速可以获得不同平均粒径的纳米铜颗粒，且所述超重力反应器的转速与纳米铜颗粒的平均粒径反相关。

在一种具体的实施方式中，步骤(1)中，所述第一预设时间为20～40min。

在一种具体的实施方式中，步骤(1)中，所述进料速度为0.05～10L/min，所述煅烧的工艺条件为：升温速率为2-10℃/min，煅烧温度为250～400℃，煅烧时间为3～6h。

在一种具体的实施方式中，所述第一表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述第一表面活性剂和所述铜盐溶液的质量体积比为1：200，单位为g/mL；所述第二表面活性剂为乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮和所述乙二醇的质量体积比为1：50，单位为g/mL。

在一种具体的实施方式中，所述铜盐选自硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜或它们的任意混合物，所述铜盐溶液的浓度为0.2～0.8mol/L；所述沉淀剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、氢氧化钠或它们的任意混合物，所述沉淀剂溶液的浓度为0.2～0.8mol/L。

本发明的有益效果至少包括：

一、本发明采用超重力反应技术结合化学还原法制备纳米铜粉，采用超重力反应技术合成不同纳米粒径的碱式碳酸铜时，通过改变超重力反应器以得到不同粒径的纳米铜粉，使制备的纳米铜粉粒径可控，能够适应不用的应用场合；化学还原法制备纳米铜粉时，通过加入第一溶剂和分散剂分散纳米氧化铜粉，还原剂中通过加入第二溶剂进行分散，将分散后的还原剂滴加入到分散后纳米氧化铜粉中进行反应生成纳米铜粉；这样，分散剂聚乙烯吡咯烷酮的疏水基团把铜粉包围，在铜粉表面形成致密护层，同时其有机长链使得原本亲和的铜粉颗粒隔开，能有效防止铜粉的团聚从而获得粒径较小的铜粉。

二、由于超重力的反应器产生的巨大剪切力将通过填料的反应流体撕裂成纳米级的液滴，液滴在饱和情况下生成纳米碱式碳酸铜沉淀，经过煅烧后形成纳米级氧化铜颗粒，但是由于级颗粒具有较大的比表面积，表面原子配位不充足，以及由于范德华力和静电力的作用造成了与邻近的颗粒发生作用形成了软团聚，本发明通过加入一定量的第一表活性剂和第二表面活性剂以克服易团聚的缺陷，使制备出来的铜粉颗粒均匀性更好。

三、本发明的化学还原反应采用水浴加热，由于水浴加热，受热比较均匀，因此在加热过程中各处的还原是同步进行的，所以生成的纳米铜粉较小且均匀；同时，本申请的化学还原的温度优选为60℃，具有反应温度低、对设备要求低等优点，可规模化应用。

附图说明

图1为常重力场和超重力场制备的前驱体还原为Cu的XRD图；

图2为实施例1制备的纳米铜粉的SEM图；

图3为实施例2制备的纳米铜粉的SEM图；

图4为实施例3制备的纳米铜粉的SEM图；

图5为实施例4制备的纳米铜粉的SEM图；

图6为实施例5制备的纳米铜粉的SEM图；

图7为实施例6制备的纳米铜粉的SEM图；

图8为实施例1～实施例6制备的纳米铜粉的铜粒径分布图；

图9为实施例8制备的纳米铜粉的SEM图；

图10为实施例9制备的纳米铜粉的SEM图；

图11为实施例10制备的纳米铜粉的SEM图；

图12为实施例11制备的纳米铜粉的SEM图；

图13为实施例12制备的纳米铜粉的SEM图；

图14为实施例13制备的纳米铜粉的SEM图；

图15为实施例1、实施例7～实施例13制备的纳米铜粉的铜粒径分布图；

图16为实施例27制备的纳米铜粉的SEM图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限制和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

一种纳米铜粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备纳米氧化铜粉末，具体制备方法为：配置浓度为0.20mol/L的硫酸铜溶液2L，向里面加入10g的聚乙烯吡咯烷酮，并混合均匀得到含第一表面活性剂(聚乙烯吡咯烷酮)的铜盐溶液；同时配置浓度为0.20mol/L碳酸钠溶液1.5L，向里面加入500mL的乙二醇和10g聚乙烯吡咯烷酮，并混合均匀得到含第二表面活性剂(乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮)的沉淀剂溶液，开启反应器并保持反应器转速为1200rmp，将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液以一定的流速(0.3L/min)同时注入到超重力反应器中，待注入完后，再将得到的反应溶液注入到超重力反应器中循环30min，反应结束后，对反应物进行过滤、洗涤、干燥(100℃干燥12h)，可得到纳米级的碱式碳酸铜；将干燥后的纳米碱式碳酸铜研磨为粉末，并置于程序升温马弗炉中以5℃/min的升温速率升到400℃煅烧3h，即可得到纳米氧化铜粉末。

步骤2：还原反应制备纳米铜粉，具体制备方法为，将煅烧得到的纳米氧化铜取0.5g于烧杯中，再称量1.0g聚乙烯吡咯烷酮(分散剂)加入烧杯中，量取50mL丙三醇(第一溶剂)加入烧杯中，并将烧杯移入60℃的水浴锅里剧烈搅拌得到溶液A；量取90mL丙三醇(第二溶剂)和10mL水合肼(还原剂)于另一烧杯中，并在常温下剧烈搅拌20min，使两种溶液充分混合均匀得到溶液B；将溶液B缓慢滴加到A溶液中，并在60℃水浴条件下搅拌50min即可得到紫红色的产物；将得到的产物转移到离心管中，并在高速离心机下离心，转速9000r/min，离心3min，移去上清液，并用乙醇洗涤4次，然后在80℃干燥12h，研磨得到平均粒径为35nm的单分散纳米铜颗粒。

实施例2～6

制备方法均同实施例1，与实施例1不同之处在于，实施例2：在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，硫酸铜溶液和碳酸钠溶液在常重力场进行反应，制备得到的纳米铜粉的平均粒径为160nm；实施例3，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为800rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为90nm；实施例4，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为900rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为82nm；实施例5，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为1000rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为76nm；实施例6，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为1100rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为53nm。

请结合参阅图1～图8，其中，图1为常重力场和超重力场制备的前驱体还原为Cu的XRD图；图2为实施例1制备的纳米铜粉的SEM图；图3为实施例2制备的纳米铜粉的SEM图；图4为实施例3制备的纳米铜粉的SEM图；图5为实施例4制备的纳米铜粉的SEM图；图6实施例5制备的纳米铜粉的SEM图；图7实施例6制备的纳米铜粉的SEM图；图8为实施例1～实施例6制备的纳铜粉的铜粒径分布图，其中，图8(a)对应的为实施例2制备的纳米铜粉的粒径分布图，图8(b)对应的为实施例3制备的纳米铜粉的粒径分布图，图8(c)对应的为实施例4制备的纳米铜粉的粒径分布图，图8(d)对应的为实施例5制备的纳米铜粉的粒径分布图，图8(e)对应的为实施例6制备的纳米铜粉的粒径分布图，图8(f)对应的为实施例1制备的纳米铜粉的粒径分布图。需要说明的是，粒径分布图的横坐标为粒径，纵坐标为各粒级的累积百分含量。

结合实施例1得到的XRD图，即图1可知，通过与标准卡片对比，可见超重力场下制备的纳米铜粉的X-射线衍射图谱无杂峰，说明合成的纳米铜粉纯度高，几乎不存在杂质。

结合实施例1～6的实验结果及图2～图8所示可知，通过调节超重力场的水平即调控转子转速可以制备出不同粒径的纳米铜粉颗粒；且纳米铜粒径均匀，颗粒分散好。另外随着转速的增加，最后制备得到的纳米铜的粒径逐渐减小；和超重力场相比，可以发现常重力场制备的纳米铜粉粒径大，而且均匀性差。

实施例7～13

制备方法均同实施例1，与实施例1不同之处在于，步骤2中丙三醇和水合肼的体积比不相同，实施例1中，丙三醇和水合肼的体积比为9：1；实施例7，丙三醇和水合肼的体积比为3：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为50～90nm；实施例8，丙三醇和水合肼的体积比为4：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为40～80nm；实施例9，丙三醇和水合肼的体积比为5：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为40～70nm；实施例10，丙三醇和水合肼的体积比为6：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为40～65nm；实施例11，丙三醇和水合肼的体积比为7：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为40～70nm；实施例12，丙三醇和水合肼的体积比为8：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为25～40nm；实施例13，丙三醇和水合肼的体积比为10：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为30～50nm。

请结合参阅图2、以及图9～图15，其中，图2为实施例1制备的纳米铜粉的SEM图；图9为实施例8制备的纳米铜粉的SEM图；图10为实施例9制备的纳米铜粉的SEM图；图11为实施例10制备的纳米铜粉的SEM图；图12为实施例11制备的纳米铜粉的SEM图；图13为实施例12制备的纳米铜粉的SEM图；图14为实施例13制备的纳米铜粉的SEM图；图15为实施例1、实施例7～实施例13制备的纳铜粉的铜粒径分布图，其中，图15(a)对应的为实施例7制备的纳米铜粉的粒径分布图，图15(b)对应的为实施例8制备的纳米铜粉的粒径分布图，图15(c)对应的为实施例9制备的纳米铜粉的粒径分布图，图15(d)对应的为实施例10制备的纳米铜粉的粒径分布图，图15(e)对应的为实施例11制备的纳米铜粉的粒径分布图，图15(f)对应的为实施例12制备的纳米铜粉的粒径分布图；图15(g)对应的为实施例1制备的纳米铜粉的粒径分布图，图15(h)对应的为实施例13制备的纳米铜粉的粒径分布图。需要说明的是，粒径分布图的横坐标为粒径，纵坐标为各粒级的累积百分含量。

将实施例1、实施例7～13的实验结果进行比较可知，改变丙三醇和水合肼的体积比，制备的纳米铜粉粒径范围变化不大，在体积比为9：1时，粒径尺寸最小，且具有好的分散性。

优选地，所述第二溶剂和所述还原剂的体积比为(8～10)：1。

实施例14～20

制备方法均同实施例1，与实施例1不同之处在于，步骤2还原反应制备纳米铜粉时，分散剂中聚乙烯吡咯烷酮的加入量不相同，实施例1中聚乙烯吡咯烷酮的加入量为1g；实施例14，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为0.5g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为100～300nm；实施例15，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为1.5g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为50-100nm；实施例16，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为2g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为40-80nm；实施例17，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为2.5g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为50-100nm；实施例18，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为3.0g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为70-150nm；实施例19，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为3.5g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为70-200nm；实施例20，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为4.0g，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为70-250nm。

聚乙烯吡咯烷酮的加入能有效地防止铜粉的团聚从而获得粒径较小的铜粉，聚乙烯吡咯烷酮的疏水基团把铜粉包围，在铜粉表面形成致密护层，同时其有机长链使得原本亲和的铜粉颗粒隔开，从而有效地避免了铜粉的团聚。

将实施例1、实施例14～20的实验结果比较可知，当分散剂聚乙烯吡咯烷酮的加入量较少时，纳米铜粉的粒径尺寸较大；同时当分散剂聚乙烯吡咯烷酮的加入量较多时，随着聚乙烯吡咯烷酮加入量的增加，纳米铜粉的粒径尺寸也增大。原因在于，在纳米氧化铜和聚乙烯吡咯烷酮的质量比较小时，铜晶体的形核和长大是分开进行的，随着质量比增大，反应速度加快，进而导致形成的晶核数量增加，所以得到的铜粉颗粒小；当质量比逐渐变大时，形核和长大同时进行，并且晶核的数量变多，导致晶核团聚，所以得到的铜粉粒径变大。

优选地，所述纳米氧化铜粉末和所述分散剂的质量比为1：(2～4)。

实施例21～22

制备方法均同实施例1，与实施例1不同之处在于，步骤2还原反应制备纳米铜粉时，溶液A与溶液B反应的温度不相同，实施例1中溶液A和溶液B的反应温度为60℃，实施例21，溶液A和溶液B的反应温度为30℃，制备得到的纳米铜粉的平均粒径为120nm；实施例22，溶液A和溶液B的反应温度为90℃，制备得到的纳米铜粉的平均粒径为200nm。

将实施例1、实施例21～22的实验结果比较可知，当反应温度为60℃，制备得到的纳米铜粉的平均粒径最小，优选的，所述第二预设温度为60℃。

实施例23～26

制备方法均同实施例1，与实施例1不同之处在于，步骤2还原反应制备纳米铜粉时，所加入第一溶剂和第二溶剂不相同，实施例1中，第一溶剂和第二溶剂均为丙三醇；实施例23中加入的第一溶剂为乙二醇，加入的第二溶剂为丙三醇，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为60-100nm；实施例24中加入的第一溶剂为丙三醇，加入的第二溶剂为乙二醇，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为50-100nm；实施例25中加入的第一溶剂和第二溶剂均为二甘醇，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为100-300nm；实施例26中加入的第一溶剂和第二溶剂均为丙二醇，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为150-300nm。

将实施例1、实施例23～26的实验结果比较可知，当第一溶剂/第二溶剂发生改变时，对生成的纳米铜的粒径有很大的影响，通过对溶剂乙二醇和丙三醇作为溶剂对比可以发现，第一溶剂和第二溶剂均为丙三醇时，生成的纳米铜粒径更小、尺寸分布均匀。

实施例27

第一步：制备纳米氧化铜粉末，具体制备方法为：配置浓度为0.20mol/L的硫酸铜溶液2L，向里面加入10g的聚乙烯吡咯烷酮，并混合均匀得到含第一表面活性剂(聚乙烯吡咯烷酮)的铜盐溶液；同时配置浓度为0.20mol/L碳酸钠溶液1.5L，向里面加入500mL的乙二醇和10g聚乙烯吡咯烷酮，并混合均匀得到含第二表面活性剂(乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮)的沉淀剂溶液，开启反应器并保持反应器转速为1200rmp，将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液以一定的流速(0.3L/min)同时注入到超重力反应器中，待注入完后，再将得到的反应溶液注入到超重力反应器中循环30min，反应结束后，对反应物进行过滤、洗涤、干燥(100℃干燥12h)，可得到纳米级的碱式碳酸铜；将干燥后的纳米碱式碳酸铜研磨为粉末，并置于程序升温马弗炉中以5℃/min的升温速率升到400℃煅烧3h，即可得到纳米氧化铜粉末。

第二步：还原反应制备纳米铜粉，具体制备方法为，将煅烧得到的纳米氧化铜取1.0g于烧杯中，再称量0.5g聚乙烯吡咯烷酮加入烧杯中，量取100mL乙二醇加入烧杯中，并将烧杯移入60℃的水浴锅里剧烈搅拌得到溶液A；量取100mL乙二醇和20mL水合肼于另一烧杯中，并在常温下剧烈搅拌20min，使两种溶液充分混合均匀得到溶液B；将溶液B缓慢滴加到A溶液中，并在60℃水浴条件下搅拌50min即可得到紫红色的产物；将得到的产物转移到离心管中，并在高速离心机下离心，转速9000r/min，离心3min，移去上清液，并用乙醇洗涤4次，然后在80℃干燥12h，研磨得到平均粒径为100nm的单分散纳米铜颗粒。

请结合参阅图16，图16为实施例27制备的纳米铜粉的SEM图。

实施例28～32

制备方法均同实施例27，与实施例27不同之处在于，实施例28：在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，硫酸铜溶液和碳酸钠溶液在常重力场进行反应，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为100-200nm；实施例29，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为800rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为粒径分布为80-160nm；实施例30，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为900rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径粒径分布为70-150nm；实施例31，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为1000rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为粒径分布为60-140nm；实施例32，在第一步制备纳米氧化铜粉末的步骤中，超重力场，反应器的转速为1100rmp，制备得到的纳米铜粉平均粒径为粒径分布为50-120nm。

将实施例27至32的实验结果比较可知，通过调节超重力场的水平即调控转子转速可以制备出不同粒径的纳米铜粉颗粒；且随着转速的增加，最后制备得到的纳米铜的粒径逐渐减小；和超重力场相比，可以发现常重力场制备的纳米铜粉粒径大。

实施例33～39

制备方法均同实施例27，与实施例27不同之处在于，步骤2中乙二醇和水合肼的体积比不相同，实施例27中，乙二醇和水合肼的体积比为5：1；实施例33，乙二醇和水合肼的体积比为3：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为100～200nm；实施例34，乙二醇和水合肼的体积比为4：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为100～180nm；实施例35，乙二醇和水合肼的体积比为6：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为80～150nm；实施例36，乙二醇和水合肼的体积比为7：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为75～150nm；实施例37，乙二醇和水合肼的体积比为8：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为35～60nm；实施例38，乙二醇和水合肼的体积比为9：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为40～80nm；实施例39，乙二醇和水合肼的体积比为10：1，制备得到的纳米铜粉的粒径分布为60～120nm。

将实施例27、实施例33～39的实验结果比较可知，随着乙二醇和水合肼体积比的增大，纳米铜粉的粒径逐渐减小，当乙二醇和水合肼的体积比为8：1时，制备得到的纳米铜粉的粒径分布最好，乙二醇和水合肼体积比继续增大，纳米铜粉的粒径逐渐增大。优选地，所述乙二醇和水合肼的体积比为(8～9)：1。

将实施例1、实施例7～13与实施例27、实施例33～39的实验结果比较可知，当第一溶剂和第二溶剂均为丙三醇时，生成的纳米铜粒径更小、尺寸分布均匀。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米铜粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备纳米氧化铜粉末：将含有第一表面活性剂的铜盐溶液和含有第二表面活性剂的沉淀剂溶液分别以预设的进料速度同时注入到超重力反应器中进行超重力反应，在所述铜盐溶液和所述沉淀剂溶液注入完后，再将得到的反应溶液注入到所述超重力反应器中循环第一预设时间得到含有碱式碳酸铜的悬浊液，所述悬浊液经固液分离、洗涤、干燥、煅烧得到纳米氧化铜粉末；

(2)制备纳米铜粉：将纳米氧化铜粉末、分散剂和第一溶剂在第一预设温度下进行剧烈搅拌得到溶液A；将第二溶剂和还原剂在常温下进行剧烈搅拌得到混合均匀的溶液B；将所述溶液B缓慢滴加到所述溶液A中，并在第二预设温度下反应第二预设时间得到反应产物，所述反应产物经离心、洗涤、干燥、研磨得到单分散的纳米铜粉；其中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述第一溶剂和所述第二溶剂为丙三醇或者乙二醇，所述还原剂为水合肼。

2.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化铜粉末和所述分散剂的质量比为1：(2～6)，所述纳米氧化铜粉末和所述第一溶剂的质量体积比为1:(100～200)，单位为g/mL。

3.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂和所述还原剂的体积比为(3～10)：1。

4.根据权利要求1至3任一项所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度和所述第二预设温度为30～90℃，加热方式为水浴加热；所述第二预设时间为30～50min。

5.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，离心的工艺参数为：离心转速为9000～10000r/min，离心时间为3～5min；洗涤用的洗涤剂为乙醇；干燥的工艺参数为：干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～24h。

6.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述超重力反应器的转速为800～1200rmp，通过改变所述超重力反应器的转速可以获得不同平均粒径的纳米铜颗粒，且所述超重力反应器的转速与纳米铜颗粒的平均粒径反相关。

7.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一预设时间为20～40min。

8.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述进料速度为0.05～10L/min，所述煅烧的工艺条件为：升温速率为2-10℃/min，煅烧温度为250～400℃，煅烧时间为3～6h。

9.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，所述第一表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述第一表面活性剂和所述铜盐溶液的质量体积比为1：200，单位为g/mL；所述第二表面活性剂为乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮和所述乙二醇的质量体积比为1：50，单位为g/mL。

10.根据权利要求1所述的纳米铜粉的制备方法，其特征在于，所述铜盐选自硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜或它们的任意混合物，所述铜盐溶液的浓度为0.2～0.8mol/L；所述沉淀剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、氢氧化钠或它们的任意混合物，所述沉淀剂溶液的浓度为0.2～0.8mol/L。

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