RU2426805C1 - Способ получения нанодисперсного порошка меди - Google Patents
Способ получения нанодисперсного порошка меди Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426805C1 RU2426805C1 RU2009147519/02A RU2009147519A RU2426805C1 RU 2426805 C1 RU2426805 C1 RU 2426805C1 RU 2009147519/02 A RU2009147519/02 A RU 2009147519/02A RU 2009147519 A RU2009147519 A RU 2009147519A RU 2426805 C1 RU2426805 C1 RU 2426805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- glucose
- solution
- carried out
- powder
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 71
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 68
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 37
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 29
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 27
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 22
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 44
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 abstract 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 45
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 8
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 8
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 6
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 4
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 4
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Natural products CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 3
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 2
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 2
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000003831 antifriction material Substances 0.000 description 2
- -1 arabinogalactan polysaccharide Chemical class 0.000 description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- MMSQJJHVPGCBPG-UHFFFAOYSA-D pentacopper pentasulfate Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O MMSQJJHVPGCBPG-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000189 Arabinogalactan Polymers 0.000 description 1
- 239000001904 Arabinogalactan Substances 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241000218652 Larix Species 0.000 description 1
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 241000978776 Senegalia senegal Species 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 235000019312 arabinogalactan Nutrition 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229940116318 copper carbonate Drugs 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L copper;carbonate Chemical compound [Cu+2].[O-]C([O-])=O GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению наноразмерных порошков меди, которые могут найти применение в электронике, машиностроении и других отраслях промышленности. Способ получения нанодисперсного порошка меди восстановлением включает смешение соли меди с раствором глюкозы, растворение соли при нагревании, введение гидроксида натрия, выдержку в изотермическом режиме и последующее выделение металлической меди в виде нанодисперного порошка. При этом в качестве соли меди используют сульфат меди. Смешение сульфата меди с раствором глюкозы проводят при мольном соотношении глюкозы к меди, равном (1,0-2,5):1,0. Растворение ведут при 50-60°С. Введение гидроксида натрия осуществляют после полного растворения сульфата меди и нагрева раствора до температуры 70°С и проводят его постепенно в несколько приемов для поддержания в ходе реакции восстановления значения рН, равного 6-11, предпочтительно 8-9, сначала до образования оксида одновалентной меди, а затем металлической меди. Технический результат - упрощение и снижение себестоимости технологии получения наноразмерных порошков меди за счет сокращения количества технологических операций синтеза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Данное изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению наноразмерных частиц меди, которые могут найти применение в электронике, машиностроении и других отраслях промышленности.
Получение порошков металлов с регулируемой дисперсностью представляет большой интерес, так как позволяет в широких пределах регулировать свойства материалов различного функционального назначения на их основе.
Нанопорошки имеют более высокую удельную поверхность и удельную поверхностную энергию, их размеры соизмеримы с характерными физическими величинами для твердого тела (длиной свободного пробега электронов, магнитных и электрических доменов, длиной волны фононов и др.). Вследствие этого при переходе от крупнокристаллических материалов к нанокристаллическим изменяются их свойства: электрические (работа выхода электронов, электрическое сопротивление), магнитные, механические (твердость, пластичность), оптические (изменение электромагнитных спектров излучения, поглощения и рассеяния), химические (снижение температур реакций), каталитические и др.
Нанопорошки металлов, в частности меди, обладают более высокой каталитической активностью, по сравнению с субмикрокристаллическими, и способны катализировать различные процессы органического синтеза.
В связи с бурным развитием электронной техники и разнообразного электронного оборудования и тенденцией к миниатюризации устройств и оборудования представляет интерес замена драгоценных металлов на материалы на основе нанопорошков меди, так как они по электропроводности, теплопроводности и пластичности практически не уступают благородным металлам, но гораздо дешевле и доступнее.
В основном, в промышленности порошки меди получают электролизом, конденсационными методами, методом взрывающейся проволочки, которые требуют специального оборудования и больших энергозатрат. Существуют также способы получения нанопорошков меди восстановлением ее солей под действием различных восстановителей. В качестве восстановителей используют гидразин, многоатомные спирты, аскорбиновую кислоту и др. Представляет интерес использование в качестве восстановителя более дешевого и доступного сырья - глюкозы.
Известны способы применения моно-, ди- и полисахаридов в качестве восстановителя в производстве порошков металлов, в частности меди. Например, способ получения порошков меди восстановлением гидроксида и оксидов меди фруктозой и сахарозой (патент ЕПВ, EP 0286164 (A1); МПК4, B22F 9/24; B22F 9/20; публ. 12.10.1988) при температуре 90°C. Данный метод позволяет получать порошки меди с размером частиц 12 мкм (в присутствии H2O2) или 300 нм (в присутствии NaOH).
Недостатком данного метода является крупный размер частиц получаемого порошка, что не позволяет их использовать в электропроводящих, теплопроводящих и экранирующих тонкослойных покрытиях.
При создании антифрикционных присадок также желательно использовать наноразмерные порошки, так как более крупные частицы приводят к более быстрому износу узлов трения деталей машин, кроме того, крупные частицы способны оседать в маслах и СОЖ и забивать фильтры в двигателях.
При создании катализаторов также желательно использовать нанопорошки, так как с уменьшением размера частиц возрастает их удельная поверхность, а следовательно, химическая и каталитическая активность.
Также известен способ (патент РФ, RU 2260500 (C1), МПК7, B22F 9/24; публ. 20.09.2005. Бюлл. №26) получения наноразмерных металлических и металлоксидных частиц металлов (Fe, Cu, Co, Ni, Zn, Pb, Sn, Cd, Rh, и др.) восстановлением разбавленных растворов (0,0034-1,0000 моль/л) соединений этих металлов 1-50% раствором природного полисахарида арабиногалактана, содержащегося в количестве до 15% в лиственнице. Этот способ позволяет получать наноразмерные металлосодержащие частицы (размер частиц оксидов 16-17 нм, размер частиц нуль-валентных металлов - 10-30 нм, по данным рентгенофазового анализа (РФА)) с содержанием металлической фазы 0,1-21,0%. К недостаткам данного метода можно отнести низкое содержание металла в продуктах, наличие оксидов в продукте (количество не сообщается), использование специфического восстановителя, а также очень низкая производительность процесса. Так, согласно примерам, получают не более 0,02-0,98 грамм порошка с содержанием металла 3-20%, в зависимости от условий.
Вследствие низкой восстановительной способности углеводов, в некоторых случаях, восстановление проводят в среде органических растворителей (многоатомные спирты и их эфиры и др.) с температурой кипения 170-300°C, которые способны восстанавливать соединения металлов.
Так, известен способ получения порошков меди (патент Японии, JP 3991554 (B2); МПК B22F 9/20; B22F 9/16; публ. 17.10.2007) восстановлением оксидов и гидроксида меди углеводами (глюкоза, сахароза, мальтоза, фруктоза) в многоатомных спиртах (этиленгликоль, глицерин, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль) в присутствии карбоната натрия, при температуре 160-230°C в течение 2 часов. Углеводы вводят в количестве более 0,1 моль на 1 моль соединения меди. Размер частиц составляет 0,5-5,0 мкм.
Увеличение количества углеводов до мольного соотношения 3-6 моль углевода на 1 моль кислорода в соединении меди и введение органических кислот, содержащих несколько карбоксильных групп (малоновая, глутаровая, адипиновая, малеиновая, фумаровая и др.), в количестве 0,1 моль на 1 моль меди, согласно патенту (патент Японии, JP 3491508 (B2); МПК7, B22F 9/24; публ. 26.01.2004), способствует снижению температуры до 150-200°C и повышению стабильности порошков. К основным недостаткам данных способов можно отнести крупный размер частиц, высокую, температуру процесса, большой расход растворителей, которые и сами могут восстанавливать соединения меди.
Так, например, ранее нами были запатентованы способы (патент РФ, RU 2031759 (C1), МПК6 B22F 9/30, 1/02; опубл. 27.03.1995 и патент РФ, RU 2115516 (C1), МПК6 B22F 9/30; опубл. 20.07.1998) получения ультрадисперсных порошков меди, пригодных для создания токопроводящих композиций с низким удельным электрическим сопротивлением, восстановлением сульфата меди глицерином.
При использовании же глюкозы в качестве восстановителя, как правило, восстановление идет только до оксида одновалентной меди. Далее необходимо проводить дополнительное восстановление с помощью более сильных восстанавливающих агентов (гидразина, борогидрида натрия, аскорбиновой кислоты и др.). В большинстве случаев в качестве второго восстановителя используют гидразин. В результате процесс включает несколько технологических стадий (операций).
В целом, данные способы можно разделить на три группы по количеству стадий:
К общим недостаткам данных методов можно отнести многостадийность, технологически усложняющую процесс, а также необходимость использования дополнительно более дорогостоящего восстановителя - гидразина.
В качестве примера способов, включающих четыре основные стадии, можно выделить следующие два патента.
Так, известен способ (патент США, US 6174344 (B1); МПК7, C22C 9/00; публ. 16.01.2001) получения порошков меди с использованием глюкозы в качестве восстановителя. Восстановление проводят следующим образом: к раствору сульфата меди, нагретому до 60°C, приливают раствор гидроксида натрия, в результате образуется осадок гидроксида меди. Смесь выдерживают при перемешивании в течение 1 часа при данной температуре до образования оксида двухвалентной меди. К полученной суспензии оксида меди приливают раствор глюкозы и выдерживают в течение часа до образования оксида одновалентной меди. Далее оксид одновалентной меди промывают водой и отфильтровывают.
Затем добавляют раствор глицина, гуммиарабик и перемешивают при 50°C. После этого к суспензии добавляют 20% раствор гидразингидрата при мольном соотношении меди к гидразину, равном 2:1, и выдерживают более 1 часа до получения металлической меди. Полученный порошок промывают водой, отфильтровывают, обрабатывают раствором олеиновой кислоты в метаноле в течение 30 мин, еще раз отфильтровывают и сушат. Размер частиц составляет 4-10 мкм.
К вышеуказанным недостаткам можно добавить достаточно крупный размер частиц получаемого порошка меди.
Известен также способ (Заявка США, US 2004221685 (A1) - это Патент Кореи, KR 10-0486604 (B1); МПК7, B22F 9/24; публ. 03.05.2005) получения порошка меди последовательным восстановлением глюкозой и гидразином, аналогичный предыдущему. Отличие в том, что восстановление оксида одновалентной меди гидразином проводят при мольном соотношении сульфата меди к гидразину, равном 1:3÷7. Размер частиц составляет 0,4-1,0 мкм.
Недостатком данного метода является недостаточно высокая дисперсность порошков и большой расход гидразина.
К способам, включающим три основные технологические стадии можно отнести следующие два патента.
Например, существует метод получения медного порошка (Патент США, US 7235119 (B2); МПК B22F 9/24. Публ. 26.06.2007) с размером частиц до 10 мкм. Процесс осуществляют следующим образом: к ~25% раствору сульфата меди, нагретому до 29°C, приливают ~5% раствор гидроксида натрия, нагретый до температуры 29°C, при мольном соотношении ионов меди и гидроксида натрия, равном 1,0:2,4. В результате температура раствора повышается до 32°C, pH раствора увеличивается до 13,2. Полученную суспензию гидроксида меди вводят в 40% раствор глюкозы при мольном соотношении глюкозы к меди 2:1. Нагревают в течение 38 мин до температуры 70°C и выдерживают при этой температуре еще 15 мин, pH раствора уменьшается до 7,8. Эту стадию осуществляют в атмосфере азота. Далее суспензию барботируют газообразным азотом в течение 420 мин до pH раствора 5,7. В результате образуется оксид одновалентной меди с размером частиц 0,7 мкм. Суспензию оставляют стоять в атмосфере азота еще в течение 2 суток, затем отфильтровывают.
Затем к осадку добавляют воду и гидразингидрат при мольном соотношении меди к гидразину, равном 1,0:0,5. Температура суспензии поднимается до 80°C за счет экзотермического эффекта реакции. При этом образуется порошок меди, который промывают водой и сушат при 120°C в атмосфере азота. Размер частиц меди составляет 2,5-5,0 мкм.
Основными недостатками данного способа являются крупный размер частиц меди, более усложненная методика, необходимость промывания и отфильтровывания промежуточных продуктов, образующихся на различных стадиях, создание атмосферы азота на стадиях образования оксида меди и металлической меди, а также очень большая общая продолжительность процесса - несколько суток.
Также известен способ (патент Китая, CN 101279377 (A), МПК B22F 9/24; B22F 9/16; публ. 08.10.2008) получения сферического медного порошка с помощью двухстадийного процесса восстановления, который отличается от предыдущего тем, что в реакционную среду вводят диспергирующие вещества, такие как поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, желатин в количестве 1-5%, а в качестве соединения меди используют смесь растворов сульфата и нитрата меди. Реакция включает следующие стадии: образование гидроксида меди введением гидроксида натрия до рН 9-12 при температуре 20-50°C. Далее идет восстановление глюкозой до оксида одновалентной меди (при соотношении медь:глюкоза = 1:1÷5) при температуре 50-70°C. Затем проводят восстановление до металлической меди гидразингидратом. Гидразингидрат вводят в виде 8% водного раствора со скоростью 3-10 мл/мин. Размер частиц составляет 5-12 мкм. Содержание кислорода в порошках 0,1-1,0%.
Основным недостатком данного изобретения является весьма крупный размер частиц, а также повышенное содержание кислорода в порошках.
Из способов, включающих две основные стадии, можно отметить патент (Заявка Кореи, KR 20040102870; - это патент Кореи, KR 10-0545403 (B1); МПК5 C22B 3/16; публ. 24.01.2006), согласно которому порошок меди получают, растворяя углеводы (например, глюкозу) в 24-32% растворе хлорида меди, содержащем 8% HCl, при мольном соотношении глюкозы к меди от 0,5 до 1,0. Затем добавляют гидроксид натрия, нагревают до 60°C, в результате происходит образование оксида одновалентной меди. Оксид меди промывают водой и фильтруют, после чего восстанавливают гидразином до металлической меди при 60°C. Порошок промывают водой и сушат в инертной атмосфере при 180-250°C в течение 2 часов. Размер частиц меди 1-3 мкм.
Основным недостатком данного процесса является крупный размер частиц.
Таким образом, практически во всех проанализированных аналогах (способах восстановления солей меди глюкозой), во-первых, реакция идет только до оксида одновалентной меди и требуется использование дополнительного восстановителя - гидразина - для получения металлической меди; во-вторых, получаются порошки преимущественно микронного размера.
Вследствие этого наиболее близким к предлагаемому способу является метод получения порошков меди, предложенный в патенте (Патент США, US7566357 (B2); МПК B22F 9/20; публ. 28.08.2009), выбранный нами в качестве прототипа, так как позволяет получать нанодисперсные порошки меди.
Данный способ заключается в следующем: в водную суспензию, содержащую гидроксид (пример 4 прототипа) или основной карбонат (пример 5 прототипа) меди, предварительно измельченные во влажном состоянии в шаровых мельницах (с использованием циркониевых шариков) до среднего размера частиц 100-110 нм, с содержанием меди 5-6 грамм в 100 мл воды, добавляют (в атмосфере газообразного азота) 30% раствор глюкозы в количестве 4,0-4,5 г глюкозы на 1 г меди и выдерживают при температуре 60-75°C в течение нескольких часов (с гидроксидом меди - 1 час; с основным карбонатом - 6 часов) до образования оксида одновалентной меди. Затем вводят насыщенный раствор гидроксида натрия или калия до pH раствора, равного 11, приливают 80% раствор гидразина при мольном соотношении гидразина к меди, равном 1:1. Восстановление проводят при температуре 65-80°C в течение 50-60 мин. В результате образуется наноразмерный порошок меди со средним размером частиц, определенным с помощью Microtrac, - при использовании гидроксида меди - 110 нм (10% частиц 400-1000 нм, 87% частиц 90-200 нм); при использовании основного карбоната - 45 нм (3,5% 200 нм, 90% 120-300 нм). Также вторая стадия восстановления до металлической меди может осуществляться под действием моноэтаноламина (примеры 1-3 прототипа) в качестве восстановителя (МЭА) при массовом соотношении МЭА к меди, равном (1,2÷2,0):1, при температуре 100-110°С в течение 30 мин. Средний размер частиц в данном случае составляет 0,126-0,158 нм. Однако могут образовываться и более крупные частицы до 3 мкм (пример 6 прототипа).
Недостатками данного изобретения является использование менее доступных солей меди, необходимость их предварительной механической обработки в шаровой мельнице, большая продолжительность процесса, особенно при использовании основного карбоната меди, необходимость проведения нескольких стадий процесса восстановления в атмосфере азота.
Задачей данного изобретения является упрощение технологии получения наноразмерного порошка меди за счет исключения предварительной обработки исходных солей меди, сокращения стадийности процесса, снижение себестоимости процесса и повышение дисперсности и стабильности порошков.
Задача решается за счет того, что для получения нанодисперсного порошка меди восстановлением с использованием в качестве восстановителя глюкозы проводят смешение соли меди с раствором глюкозы, растворение соли при нагревании, введение гидроксида натрия, выдержку в изотермическом режиме и последующее выделение металлической меди в виде нанодисперсного порошка, в качестве соли меди используют сульфат меди, смешение сульфата меди с раствором глюкозы проводят при мольном соотношении глюкозы к меди, равном (1,0-2,5):1,0; растворение ведут при 50-60°С, введение гидроксида натрия осуществляют после полного растворения сульфата меди и нагрева раствора до температуры 70°С и проводят его постепенно в несколько приемов для поддержания в ходе реакции восстановления значения рН, равного 6-11, предпочтительно 8-9, сначала до образования оксида одновалентной меди, а затем металлической меди.
Отличием способа является то, что получение и выделение нанодисперсного порошка меди проводят на воздухе с последующей его промывкой, продувкой аргоном и сушкой под вакуумом.
В способе получения наноразмерного порошка меди, заключающем в восстановлении соединения меди глюкозой при температуре 80-90°С в присутствии гидроксида натрия, в качестве исходного соединения меди используется более дешевая и доступная соль - пятиводный сульфат меди, который, без предварительного измельчения, растворяют в растворе глюкозы при температуре 50-60°С при мольном соотношение Cu:C6Н12О6, равном 1,0:(1,0÷2,5).
При выборе сульфата меди в качестве исходного соединения исходили из того, что, во-первых, сульфат меди более дешевая и доступная соль меди. Кроме того, дисперсность используемых в прототипе исходных нерастворимых соединений меди оказывает влияние на дисперсность получаемых порошков. При использовании сульфата меди дисперсность образующихся промежуточного (оксида одновалентной меди) и конечного (металлической меди) продуктов реакции определяются, в основном, условиями проведения процесса.
При этом гидроксид натрия вводят только после полного растворения сульфата меди в растворе глюкозы, и не однократно, а порциями (по 0,25-5,00 г), в несколько приемов, для поддержания в ходе реакции постоянного значения рН среды, равного 6-11, предпочтительно 8-9.
Для восстановления сульфата меди до наноразмерного порошка металлической меди используется дешевый и доступный восстановитель - глюкоза. Дополнительного введения более сильных восстановителей не требуется.
Последовательность стадий процесса восстановления сульфата меди глюкозой можно представить следующей схемой:
В отличие от прототипа все операции процесса восстановления сульфата меди глюкозой с образованием нанопорошка меди проводят на воздухе, при атмосферном давлении.
Кроме того, полученный порошок меди промывают сначала водой до нейтральной реакции среды (значения pH) промывных вод и отсутствия в растворе сульфат-ионов (по качественной реакции с солями бария). Затем обрабатывают 0,05-0,10% раствором стеариновой кислоты в этиловом или изопропиловом спирте, 1-2% раствором гидрохинона в ацетоне, промывают ацетоном, отфильтровывают, продувают аргоном, затем сушат под вакуумом, и при выделении получают порошок со средним размером частиц 30-40 нм, который хранят в герметически закрытой емкости в атмосфере аргона. Микрофотография нанопорошков меди представлена на фиг.1.
В основе изобретения лежит тот факт, что впервые получен нанодисперсный порошок меди с размером частиц 30-40 нм (по данным РФА) восстановлением сульфата меди глюкозой, который можно использовать в тонкопленочных технологиях без применения драгоценных металлов. Также вследствие малого размера частиц данные порошки могут найти применение в качестве катализаторов и как компонент антифрикционных материалов. Частицы меньшего размера быстро окисляются, что приводит к ухудшению их технологических характеристик, в частности электропроводности, а частицы большего размера не технологичны для тонкопленочных технологий, а также могут ухудшать качество антифрикционных материалов, вследствие увеличения трения.
Сущность изобретения заключается в том, что для получения нанопорошка меди с размером частиц 30-40 нм найдена более упрощенная технология. Экспериментально установлено, что при растворении сульфата меди в растворе глюкозы при мольном соотношении компонентов Cu:C6H12O6, равном 1,0:(1,0÷2,5), и последующем выдерживании при температуре 80-90°C в течение 40-45 мин возможно получение металлической меди со средним размером частиц 30-40 нм без использования дополнительного восстановителя.
При использовании глюкозы в количестве менее 1 моль на 1 моль меди образования металлической меди не наблюдается, реакция идет только до оксида одновалентной меди. Введение глюкозы в количестве более 2 моль на 1 моль меди приводит, во-первых, к перерасходу глюкозы, во-вторых, к усложнению процесса отмывки порошка вследствие повышенной вязкости раствора, в-третьих, не способствует повышению качества порошка. Наиболее оптимальным является соотношение Cu:C6H12O6, равное 1,0:(1,5÷2,0), так как обеспечивает получение порошков более высокой дисперсности 30-40 нм и стабильности. При использовании меньшего количества глюкозы получаются нанопорошки меди более крупного размера (60-70 нм), при использовании большего количества глюкозы дальнейшего уменьшения размеров частиц не наблюдается.
Концентрация сульфата меди также оказывает влияние на условия процесса и свойства получаемых порошков меди. Нами было установлено, что для преодоления индукционного периода необходимо использование сульфата меди в предлагаемых количествах 17-45 г на 100 мл раствора. При использовании сульфата меди в количестве менее 10 г на 100 мл раствора глюкозы реакция не доходит до конца, так как вследствие низкой скорости реакции происходит торможение процесса на первой стадии - образования оксида одновалентной меди. Это обусловлено тем, что восстановление до металлической меди идет в две стадии через образование оксида металлической меди. Первая стадия, как правило, проходит легче, затем следует индукционный период, необходимый для взаимодействия раствора восстановителя с твердым осадком оксида и образования зародышей металлической меди, после этого реакция снова ускоряется и образуется порошок металлической меди. Использование большего количества сульфата меди приводит или к увеличению размера частиц, или к образованию преимущественно оксида меди вследствие соотношения компонентов, недостаточного для образования металлической меди (пример 8; табл.1).
Также экспериментально установлено, что для получения наноразмерных порошков меди необходимо поддержание в ходе реакции рН среды 8-9, что достигается постепенным введением гидроксида натрия в несколько приемов. Это позволяет получать порошки со средним размером частиц 30-40 нм. Причем наиболее интенсивный максимум на кривых распределения частиц по размерам (фиг.2) расположен в области 10 нм. Второй пик расположен в интервале от 20 до 180 нм и имеет максимум при 80-100 нм. Предполагается, что второй максимум обусловлен агломератами, состоящими из кристаллитов с размерами 5-20 нм (первый максимум).
При проведении реакции при рН 6-7 получаются порошки меди со средним размером частиц 70-80 нм и более (по данным РФА). При значении рН более 9-10 дальнейшего увеличения дисперсности практически не наблюдается, однако в порошках присутствуют примеси оксида одновалентной меди, что снижает выход металлической фазы.
Кроме того, для повышения стабильности порошки обрабатывают 0,05-0,10% растворами стеариновой кислоты и 1-2% раствора гидрохинона, с целью защиты от окисления кислородом воздуха.
На фиг.3 представлена дифрактограмма нанопорошка меди, на которой отчетливо видны пики, характерные только для металлической меди. Следовательно, порошок практически не содержит примеси оксида одновалентной меди.
Установлено также, что создание атмосферы азота на всех стадиях получения порошка меди, включая растворение компонентов, восстановление соединения меди и выделение и хранение медного порошка, с целью защиты от окисления может быть заменено продувкой аргоном в процессе сушки готового продукта - порошка металлической меди, который хранят в герметичной емкости.
Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества: не требует дополнительного оборудования: шаровой мельницы для измельчения исходных соединений, аппаратуры, позволяющей проводить все процессы в атмосфере определенного газа; позволяет в качестве основных компонентов использовать более дешевое и доступное сырье (сульфат меди, глюкоза, гидроксид натрия); включает меньшее количество стадий, так как используют один восстановитель; дает возможность заметно сократить время процесса и, в то же время, приводит к повышению дисперсности порошка меди.
Способ осуществляется следующим способом. Навеску пятиводного сульфата меди (17,0-56,7 г) растворяют в 100 мл (10-40%) раствора глюкозы при температуре 50-60°C до полного растворения компонентов. Далее раствор нагревают до температуры 70°C и вводят 0,25-5,00 г гидроксида натрия, в зависимости от концентрации компонентов и требуемого значения рН. В результате происходит разогрев смеси до 75-90°C и образуется оксид одновалентной меди. В ходе реакции постоянно происходит уменьшение рН среды, поэтому через определенные промежутки времени дополнительно вводят еще несколько порций гидроксида натрия (по 0,25-5,00 г) для поддержания рН раствора, равного 6-11. Как правило, в ходе реакции израсходуется от 1 до 20 г гидроксида натрия, в зависимости от условий. Время реакции составляет 40-80 мин, в зависимости от концентрации реагентов и рН среды. Полученный порошок меди промывают дистиллированной водой, обрабатывают 0,05-0,10% раствором стеариновой кислоты в этиловом или изопропиловом спирте, затем 1-2% раствором гидрохинона в ацетоне, отфильтровывают, продувают аргоном и сушат под вакуумом. При выделении получают порошок меди со средним размером частиц от 30 до 100 нм, в зависимости от условий, с практическим выходом 73-92%. Результаты представлены в таблице.
Пример 1. Навеску пятиводного сульфата меди (24,3 г) растворяют в 100 мл (30%) раствора глюкозы (на воздухе, при атмосферном давлении) при температуре 50-60°C до полного растворения компонентов. Далее раствор нагревают до температуры 70°C и вводят 2,5 г гидроксида натрия. В результате происходит разогрев смеси до 80-90°C и образуется оксид одновалентной меди. В ходе реакции постоянно происходит уменьшение рН среды, поэтому дополнительно через 10, 20 и 30 мин вводят по 2,5 г гидроксида натрия для поддержания pH раствора, равного 8-9. Время реакции составляет 45 мин.
Полученный порошок меди промывают дистиллированной водой, обрабатывают 0,1% раствором стеариновой кислоты в этиловом или изопропиловом спирте, затем 1% раствором гидрохинона в ацетоне, отфильтровывают, продувают аргоном и сушат под вакуумом. При выделении получают порошок меди со средним размером частиц от 35-45 нм с практическим выходом 92%.
Параметры остальных примеров приведены в таблице.
Примеры 2-8. Методика, как в примере 1. Отличие состоит в том, что навеску пятиводного сульфата меди варьируют от 17,0 до 56,7 г.
Примеры 9-11. Методика, как в примере 1. Отличие состоит в том, что используют оаствооы глюкозы с различной концентрацией от 10 до 40%.
Примеры 12-16. Методика, как в примере 1. Отличие состоит в том, что в реакционную среду вводят от 1 до 20 г гидроксида натрия.
| Таблица 1. | ||||||
| Влияние концентрации исходных реагентов на практический выход и дисперсность нанопорошков меди, полученных восстановлением сульфата меди глюкозой | ||||||
| Пример | Навеска CuSO4·5H2O, г | Концентрация глюкозы, % | Мольное соотношение С6Н12О6:CuSO4·5H2O | Навеска NaOH, г | Выход, % | Средний размер частиц, нм |
| 1 | 24,3 | 30 | 1,75 | 10 | 92 | 35-45 |
| 2 | 17,0 | 30 | 2,50 | 10 | 73 | 30-40 |
| 3 | 18,8 | 30 | 2,25 | 10 | 78 | 30-40 |
| 4 | 21,3 | 30 | 2,00 | 10 | 84 | 30-40 |
| 5 | 28,3 | 30 | 1,50 | 10 | 89 | 35-45 |
| 6 | 34,0 | 30 | 1,25 | 10 | 82 | 40-50 |
| 7 | 42,5 | 30 | 1,00 | 10 | 75 | 50-60 |
| 8* | 56,7 | 30 | 0,75 | 10 | - | - |
| 9* | 24,3 | 10 | 0,57 | 10 | - | - |
| 10 | 24,3 | 20 | 1,13 | 10 | 74 | 60-70 |
| 11 | 24,3 | 30 | 1,75 | 10 | 92 | 35-45 |
| 12 | 24,3 | 40 | 2,28 | 10 | 90 | 30-40 |
| 13 | 24,3 | 30 | 1,75 | 1 | 74 | 70-80 |
| 14 | 24,3 | 30 | 1,75 | 5 | 85 | 50-60 |
| 15 | 24,3 | 30 | 1,75 | 10 | 92 | 35-45 |
| 16 | 24,3 | 30 | 1,75 | 15 | 87 | 30-40 |
| 17 | 24,3 | 30 | 1,75 | 20 | 86 | 30-40 |
| * - образуется оксид одновалентной меди | ||||||
Claims (2)
1. Способ получения нанодисперсного порошка меди восстановлением с использованием в качестве восстановителя глюкозы, включающий смешение соли меди с раствором глюкозы, растворение соли при нагревании, введение гидроксида натрия, выдержку в изотермическом режиме и последующее выделение металлической меди в виде нанодисперного порошка, отличающийся тем, что в качестве соли меди используют сульфат меди, смешение сульфата меди с раствором глюкозы проводят при мольном соотношении глюкозы к меди, равном (1,0-2,5):1,0, растворение ведут при 50-60°С, введение гидроксида натрия осуществляют после полного растворения сульфата меди и нагрева раствора до температуры 70°С и проводят его постепенно в несколько приемов для поддержания в ходе реакции восстановления значения рН, равного 6-11, предпочтительно 8-9, сначала до образования оксида одновалентной меди, а затем металлической меди.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение и выделение нанодисперсного порошка меди проводят на воздухе с последующей его промывкой, продувкой аргоном и сушкой под вакуумом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009147519/02A RU2426805C1 (ru) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Способ получения нанодисперсного порошка меди |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009147519/02A RU2426805C1 (ru) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Способ получения нанодисперсного порошка меди |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009147519A RU2009147519A (ru) | 2011-06-27 |
| RU2426805C1 true RU2426805C1 (ru) | 2011-08-20 |
Family
ID=44738655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009147519/02A RU2426805C1 (ru) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | Способ получения нанодисперсного порошка меди |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2426805C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104014816A (zh) * | 2014-06-21 | 2014-09-03 | 吉林大学 | 一种具有抗氧化性铜纳米颗粒的制备方法 |
| RU2625453C1 (ru) * | 2016-09-21 | 2017-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет",(ДГТУ) | Присадка к смазочным материалам |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103769598A (zh) * | 2013-10-08 | 2014-05-07 | 东江环保股份有限公司 | 纳米铜粉的稳定制备方法 |
| CN110385443A (zh) * | 2019-07-28 | 2019-10-29 | 长春黄金研究院烟台贵金属材料研究所有限公司 | 一种酸性体系纳米铜溶胶的制备方法 |
| CN116326598B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-09-27 | 天津农学院 | 一种双金属纳米Cu-Fe NPs颗粒的制备方法及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111835C1 (ru) * | 1996-12-15 | 1998-05-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии | Способ получения особочистой порошковой меди |
| US6391087B1 (en) * | 1997-06-04 | 2002-05-21 | Mitsui Mining And Smelting Co., Ltd. | Copper fine powder and method for preparing the same |
| US7566357B2 (en) * | 2005-04-20 | 2009-07-28 | Phibro Wood, LLC | Method of producing fine-particle copper powders |
-
2009
- 2009-12-21 RU RU2009147519/02A patent/RU2426805C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111835C1 (ru) * | 1996-12-15 | 1998-05-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии | Способ получения особочистой порошковой меди |
| US6391087B1 (en) * | 1997-06-04 | 2002-05-21 | Mitsui Mining And Smelting Co., Ltd. | Copper fine powder and method for preparing the same |
| US7566357B2 (en) * | 2005-04-20 | 2009-07-28 | Phibro Wood, LLC | Method of producing fine-particle copper powders |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104014816A (zh) * | 2014-06-21 | 2014-09-03 | 吉林大学 | 一种具有抗氧化性铜纳米颗粒的制备方法 |
| CN104014816B (zh) * | 2014-06-21 | 2015-12-30 | 吉林大学 | 一种具有抗氧化性铜纳米颗粒的制备方法 |
| RU2625453C1 (ru) * | 2016-09-21 | 2017-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет",(ДГТУ) | Присадка к смазочным материалам |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009147519A (ru) | 2011-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5068614B2 (ja) | マイクロ波を用いた銅ナノ粒子の製造方法 | |
| KR100836659B1 (ko) | 금속 및 금속 산화물 나노입자의 제조방법 | |
| KR101945166B1 (ko) | 도전성 페이스트용 구리분 및 그 제조 방법 | |
| KR100989881B1 (ko) | 고순도의 금속 나노분말의 제조 방법과 이를 이용하여 제조된 나노분말 | |
| JP7042945B2 (ja) | 銀被覆金属粉末およびその製造方法 | |
| US8084140B2 (en) | Silver platelets comprising palladium | |
| RU2426805C1 (ru) | Способ получения нанодисперсного порошка меди | |
| JP5748957B2 (ja) | コアシェル型金属ナノ粒子の製造方法 | |
| WO2014104032A1 (ja) | 銅粉末の製造方法及び銅粉末、銅ペースト | |
| CN111957986B (zh) | 一种球形纳米铜粉及其制备方法和应用 | |
| CN101939091A (zh) | 制备贵金属纳米颗粒分散体和将这样的纳米颗粒从所述分散体中分离的方法 | |
| JP6135935B2 (ja) | 湿式ニッケル粉末の製造方法 | |
| CN102205421A (zh) | 水热法制备金、银纳米颗粒 | |
| JP5830010B2 (ja) | ニッケル−コバルトナノ粒子の製造方法 | |
| CN102601383A (zh) | 一种室温下制备超细铜粉的方法 | |
| JP5525301B2 (ja) | 金属微粒子・金属酸化物微粒子の製造方法、金属微粒子・金属酸化物微粒子、並びに金属含有ペーストおよび金属膜・金属酸化物膜 | |
| CN116981527A (zh) | 铜粒子及其制造方法 | |
| JP5504750B2 (ja) | 酸化ニッケル微粉末及びその製造方法 | |
| KR102017177B1 (ko) | 습식공정을 이용한 고순도 은 나노 분말의 제조 방법 | |
| JP2010150619A (ja) | 銅ナノ粒子の製造方法 | |
| JP5621268B2 (ja) | 酸化ニッケル微粉末及びその製造方法 | |
| JP2004225087A (ja) | 銅粉末の製造方法 | |
| KR102023711B1 (ko) | 특정 온도에서 경도가 향상되는 고순도의 은 나노 분말 | |
| JP6031571B2 (ja) | 導電性ペースト用銅粉およびその製造方法 | |
| CN116981526A (zh) | 镍粉和镍颗粒的制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121222 |