RU2708719C1 - Method of producing copper dispersed particles by electrochemical method - Google Patents
Method of producing copper dispersed particles by electrochemical method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708719C1 RU2708719C1 RU2019120537A RU2019120537A RU2708719C1 RU 2708719 C1 RU2708719 C1 RU 2708719C1 RU 2019120537 A RU2019120537 A RU 2019120537A RU 2019120537 A RU2019120537 A RU 2019120537A RU 2708719 C1 RU2708719 C1 RU 2708719C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- cathode
- particles
- solution
- anode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
- C25C1/12—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/02—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from solutions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимическим способам получения высокодисперсных частиц меди в водных растворах полимеров и может быть использовано в производстве катализаторов, композиционных материалов, бактерицидных материалов для применения в химической, электрохимической промышленности, порошковой металлургии, энергетике и других отраслях промышленности.The invention relates to electrochemical methods for producing finely dispersed copper particles in aqueous polymer solutions and can be used in the manufacture of catalysts, composite materials, bactericidal materials for use in the chemical, electrochemical industry, powder metallurgy, energy and other industries.
Известен способ, включающий растворение стабилизирующих компонентов в растворителе, помещение в полученный раствор стабилизатора, анода и катода в виде металлических пластин, электрохимическое растворение анода из меди при пропускании постоянного электрического тока, где в качестве растворителя применяют дистиллированную воду, а в качестве стабилизирующих компонентов - органические и неорганические соединения, а в качестве катода применяют нержавеющую сталь (патент РФ №2410471, МКИ С25С 5/02, опубл. в 2011 г.).A known method, including the dissolution of stabilizing components in a solvent, placing in the resulting solution a stabilizer, anode and cathode in the form of metal plates, electrochemical dissolution of the anode from copper while passing a constant electric current, where distilled water is used as a solvent, and organic components are used as stabilizing components and inorganic compounds, and stainless steel is used as the cathode (RF patent No. 2410471, MKI C25C 5/02, publ. in 2011).
Недостатком известного способа является недостаточно высокая скорость процесса. Кроме того, недостатком известного способа является необходимость организации участка для приготовления органических стабилизирующих компонентов при нагревании до 45-55°С, использование дополнительных низкомолекулярных стабилизаторов - солей лимонной кислоты, что повышает эксплуатационные издержки технологического процесса.The disadvantage of this method is the insufficiently high speed of the process. In addition, the disadvantage of this method is the need to organize a site for the preparation of organic stabilizing components when heated to 45-55 ° C, the use of additional low molecular weight stabilizers - salts of citric acid, which increases the operating costs of the process.
Известен способ получения наночастиц меди, включающий приготовление водного раствора полимера, помещение в раствор цитрата аммония и электродной системы, состоящей из медного анода и катода из нержавеющей стали, и проведение электролиза при плотности тока 10-20 А/м2 и напряжении на электродах 10-20 В в течение заданного времени (патент РФ №2410472, МКИ С25С 5/02, опубл. в 2011 г.).A known method of producing copper nanoparticles, including the preparation of an aqueous polymer solution, placing in a solution of ammonium citrate and an electrode system consisting of a copper anode and a stainless steel cathode, and conducting electrolysis at a current density of 10-20 A / m 2 and a voltage at the electrodes 10- 20 V for a predetermined time (RF patent No. 2410472, MKI C25C 5/02, published in 2011).
Недостатком известного способа является невысокая скорость процесса, многокомпонентность водного раствора и необходимость перемешивания для предотвращения оседания меди на катоде с целью выхода наночастиц меди в водную среду.The disadvantage of this method is the low speed of the process, the multicomponent nature of the aqueous solution and the need for mixing to prevent the deposition of copper at the cathode in order to release copper nanoparticles into the aqueous medium.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является принятый в качестве прототипа способ, приведенный в статье И.М. Паписова и др. «Нанокомпозит, формирующийся на катоде при электрохимическом восстановлении ионов меди из полимерного раствора». В этом способе восстановление ионов меди проводили в ячейке с электродами из катодной меди. Размер электродов 6 × 20 × 0,1 мм. Расстояние между электродами 30 мм, напряжение 5,19 В. Концентрация в воде сульфата меди 0.02 моль/л, поли-N-винилпирролидона 0,02 осново-моль/л. Катодная плотность тока составляла 4 А/см2. Образцы продукта два раза промывали водой, а затем этиловым спиртом (Доклады Академии наук, 2016, том 468, №5, с. 534-537).Closest to the claimed method according to the technical essence is the method adopted as a prototype described in the article by I.M. Papisova et al. “A nanocomposite formed on the cathode during electrochemical reduction of copper ions from a polymer solution”. In this method, copper ions were reduced in a cell with cathode copper electrodes. The size of the electrodes is 6 × 20 × 0.1 mm. The distance between the electrodes is 30 mm, the voltage is 5.19 V. The concentration in water of copper sulfate is 0.02 mol / L, poly-N-vinylpyrrolidone 0.02 base mol / L. The cathodic current density was 4 A / cm 2 . Product samples were washed twice with water and then with ethyl alcohol (Doklady Akademii Nauk, 2016, vol. 468, No. 5, p. 534-537).
Недостатком известного технического решения является невысокая скорость процесса, осаждение продукта на катоде и необходимость механического снятия продукта с катодной пластины.A disadvantage of the known technical solution is the low speed of the process, the deposition of the product on the cathode and the need for mechanical removal of the product from the cathode plate.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение скорости электрохимического процесса и повышение скорости получения продукта в целом, а также получение высокодисперсных однородных частиц.The technical problem solved by the present invention is to increase the speed of the electrochemical process and increase the speed of obtaining the product as a whole, as well as obtaining highly dispersed homogeneous particles.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения дисперсных частиц меди электрохимическим методом, включающем приготовление раствора полимера в качестве стабилизирующего компонента и электролита, содержащего катионы меди, электролиз раствора постоянным током в электролизере с медными катодом и анодом и получение частиц меди путем их осаждения, согласно изобретению анод выполнен в виде полого цилиндра, а катод выполнен в виде пучка изолированных, равномерно распределенных в объеме раствора внутри цилиндра проводов с открытыми сечениями с обеспечением катодной плотности тока от 10 до 100 А/см2, при этом в процессе электролиза получают медь-полимерные наночастицы сферической формы с размерами не более 20 нм, генерируемые во всем объеме образованного коллоидного раствора, которые после их осаждения представляют собой высокодисперсные, однородные по форме частицы с кристаллической огранкой, не содержащие дендритов.The stated technical problem is solved by the fact that in the method for producing dispersed copper particles by the electrochemical method, which includes preparing a polymer solution as a stabilizing component and an electrolyte containing copper cations, direct current electrolysis of the solution in an electrolyzer with a copper cathode and anode and obtaining copper particles by deposition, according to the invention, the anode is made in the form of a hollow cylinder, and the cathode is made in the form of a beam of insulated, evenly distributed in the solution volume inside the cylinder wire open sections with a cathodic current density of 10 to 100 A / cm 2 , while in the process of electrolysis receive copper-polymer nanoparticles of a spherical shape with a size of not more than 20 nm, generated in the entire volume of the formed colloidal solution, which after deposition are They are highly dispersed, uniform in shape particles with a crystal facet, not containing dendrites.
На решение поставленной технической задачи направлено также то, что в качестве стабилизирующего компонента используют поли-N-винилпирролидон с различной молекулярной массой либо полиэтиленгликоль-600 монолаурат.The solution of the technical problem is also directed to the fact that as a stabilizing component use poly-N-vinylpyrrolidone with different molecular weights or polyethylene glycol-600 monolaurate.
На решение поставленной технической задачи направлено также и то, что в качестве электролита, содержащего катионы меди, используют сульфат меди либо ацетат меди.The solution of the technical problem is also directed to the fact that copper sulfate or copper acetate is used as an electrolyte containing copper cations.
Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена электронная микрофотография наночастиц меди в виде коллоидной дисперсии, полученной на начальной стадии электролиза по предлагаемому способу; на фиг. 2 - электронная микрофотография продукта, полученного на поверхности катода по прототипу; на фиг. 3 - электронная микрофотография осадка, полученного по прототипу; на фиг. 4 - электронная микрофотография осадка, полученного по предлагаемому способу.The method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an electron micrograph of copper nanoparticles in the form of a colloidal dispersion obtained at the initial stage of electrolysis by the proposed method; in FIG. 2 - electron micrograph of the product obtained on the surface of the cathode of the prototype; in FIG. 3 is an electron micrograph of the precipitate obtained by the prototype; in FIG. 4 is an electron micrograph of a precipitate obtained by the proposed method.
Способ получения дисперсных частиц меди электрохимическим методом заключается в том, что приготавливают водный раствор полимера в качестве стабилизирующего компонента и электролита, который содержит катионы меди. Затем проводят электролиз полученного раствора постоянным током в электролизере с медным анодом и катодом. В результате электролиза получают частицы меди путем их осаждения. При этом анод выполнен в виде полого цилиндра, а катод - в виде пучка изолированных, равномерно распределенных в объеме раствора внутри полого цилиндра проводов с открытыми сечениями. При этом обеспечивается катодная плотность тока 10 до 100 А/см2. Полученные в процессе электролиза медь-полимерные наночастицы генерируются во всем объеме образованного коллоидного раствора, имеют сферическую форму и размер не более 20 нм. После осаждения они представляют собой высокодисперсные, однородные по форме частицы с кристаллической огранкой. При этом в их структуре отсутствуют дендриты. Причем в качестве полимерного стабилизатора используют поли-N-винилпирролидон с различной молекулярной массой либо полиэтиленгликоль-600 монолаурат, а в качестве электролита - сульфат меди либо ацетат меди.The method for producing dispersed copper particles by the electrochemical method consists in preparing an aqueous polymer solution as a stabilizing component and an electrolyte that contains copper cations. Then, the resulting solution is electrolyzed by direct current in an electrolyzer with a copper anode and cathode. As a result of electrolysis, copper particles are obtained by their deposition. In this case, the anode is made in the form of a hollow cylinder, and the cathode is in the form of a bundle of wires with open sections that are uniformly distributed in the volume of the solution inside the hollow cylinder. This ensures a cathodic current density of 10 to 100 A / cm 2 . The copper-polymer nanoparticles obtained during electrolysis are generated in the entire volume of the formed colloidal solution, have a spherical shape and a size of no more than 20 nm. After deposition, they are highly dispersed, uniform in shape particles with a crystal faceting. Moreover, dendrites are absent in their structure. Moreover, poly-N-vinylpyrrolidone with different molecular weights or polyethylene glycol-600 monolaurate is used as a polymer stabilizer, and copper sulfate or copper acetate is used as an electrolyte.
Скорость электрохимического процесса определяется скоростью лимитирующей стадии, которой является восстановление ионов меди на катоде, что, в свою очередь, определяется катодной плотностью тока. Кроме того, электрохимический процесс зависит и от времени подхода разряжающихся катионов меди от анода к катоду. Для решения поставленной задачи необходимо либо увеличить силу тока, либо уменьшить площадь катода. В случае катода в виде пластины, как в известном случае, увеличивать силу тока нерационально, так как произойдет обеднение прикатодной области ионами меди и обогащение ионами меди прианодной области, что приведет к нарушению электрохимического процесса. Например, из-за того, что вследствие подщелачивания прикатодной области возможно образование гидроксидов и основных солей, оседающих на поверхности катода и загрязняющих продукт и блокирующих поверхность. Напротив, уменьшение площади катода повышает плотность тока без изменения силы тока, проходящего через электролизер. При этом, для решения поставленной задачи вместо катодной пластины (плоского электрода) использовали медный изолированный провод, открытое сечение которого представляет собой катодную поверхность. Чтобы суммарный ток через электролизер составлял необходимую величину использовали пучок из нескольких проводов. Для уменьшения времени миграции катиона от анода к катоду анод был выполнен в виде полого цилиндра, расположенного по стенкам корпуса электролизера. Окончания проводов с открытыми сечениями были распределены внутри цилиндра по всему объему раствора. Преимуществом такого расположения катодов является то, что при этом захват частиц меди полимером происходит по всему объему равномерно. Так как катод в такой ситуации выступает как точечный, то и миграция, и диффузия катионов к такому катоду осуществляется со всех сторон, то есть является трехмерной, в отличие от плоского катода, где реализуется одномерный подвод катионов. Кроме того, повышенная плотность тока способствует получению наноразмерных частиц меди, а малая площадь катода облегчает взаимодействие частиц меди с полимером и способствует отрыву образовавшегося продукта от катода. Это исключает операцию механического снятия продукта с катода. Макромолекулы полимера взаимодействуют с растущей наночастицей в процессе восстановления ионов металла и контролируют размер частиц металла, образуя полимерный экран. Стабилизация наночастиц полимером происходит на более ранних стадиях процесса при меньших размерах частиц меди (фиг. 1).The speed of the electrochemical process is determined by the speed of the limiting stage, which is the reduction of copper ions at the cathode, which, in turn, is determined by the cathode current density. In addition, the electrochemical process also depends on the time of the approach of the discharging copper cations from the anode to the cathode. To solve this problem, it is necessary either to increase the current strength or to reduce the cathode area. In the case of a cathode in the form of a plate, as in the known case, it is irrational to increase the current strength, since there will be depletion of the near-cathode region with copper ions and enrichment of the anode region with copper ions, which will lead to disruption of the electrochemical process. For example, due to the alkalization of the cathode region, the formation of hydroxides and basic salts that settle on the cathode surface and pollute the product and block the surface is possible. On the contrary, reducing the cathode area increases the current density without changing the strength of the current passing through the cell. In this case, to solve the problem, instead of the cathode plate (flat electrode), an insulated copper wire was used, the open section of which is a cathode surface. To the total current through the electrolyzer was the required value used a bundle of several wires. To reduce the migration time of the cation from the anode to the cathode, the anode was made in the form of a hollow cylinder located on the walls of the cell body. The ends of the wires with open sections were distributed inside the cylinder throughout the volume of the solution. The advantage of this arrangement of cathodes is that in this case, the capture of copper particles by the polymer occurs uniformly throughout the volume. Since the cathode in this situation acts as a point cathode, both migration and diffusion of cations to such a cathode are carried out from all sides, that is, they are three-dimensional, in contrast to a flat cathode, where a one-dimensional cation supply is realized. In addition, the increased current density promotes the production of nanosized copper particles, and the small cathode area facilitates the interaction of copper particles with the polymer and promotes the separation of the formed product from the cathode. This eliminates the operation of mechanical removal of the product from the cathode. The polymer macromolecules interact with the growing nanoparticle during the recovery of metal ions and control the particle size of the metal, forming a polymer screen. Stabilization of nanoparticles by the polymer occurs at earlier stages of the process with smaller sizes of copper particles (Fig. 1).
Способ получения дисперсных частиц меди электрохимическим методом поясняется примерами.The method of producing dispersed copper particles by the electrochemical method is illustrated by examples.
Пример 1. По способу, изложенному в прототипе, в электролизере готовили водный раствор, содержащий 0,02 моль/л CuSO4 и 0,02 осново-моль/л поли-N-винилпирролидона с молекулярной массой 360000. В раствор погружали медный анод и медный катод. Размер электродов 6 × 20 × 0,1 мм. Расстояние между электродами 30 мм, напряжение 5,19 В. Начальная расчетная плотность тока составила 4 А/см2. Катод после окончания электролиза промывали водой, затем спиртом. По данным сканирующей электронной микроскопии продукт, образовавшийся на катоде, имел дендритную структуру и состоял из частиц размером 200-500 нм (фиг. 2). На дне электролизера в незначительном количестве образовывался осадок, состоящий из смеси дендритов и частиц размером от 0,5 до 2 мкм с кристаллической огранкой (фиг. 3).Example 1. According to the method described in the prototype, an aqueous solution was prepared in the electrolyzer containing 0.02 mol / L CuSO 4 and 0.02 basic mol / L poly-N-vinylpyrrolidone with a molecular weight of 360,000. A copper anode was immersed in the solution and copper cathode. The size of the electrodes is 6 × 20 × 0.1 mm. The distance between the electrodes is 30 mm, the voltage is 5.19 V. The initial calculated current density was 4 A / cm 2 . After electrolysis, the cathode was washed with water, then with alcohol. According to scanning electron microscopy, the product formed at the cathode had a dendritic structure and consisted of particles with a size of 200-500 nm (Fig. 2). A small amount of sediment formed at the bottom of the cell, consisting of a mixture of dendrites and particles with a size of 0.5 to 2 μm with a crystal cut (Fig. 3).
Пример 2. В стеклянной емкости (электролизере) объемом 1 литр готовили водный раствор, содержащий 0,02 моль/л CuSO4 и 0,02 осново-моль/л поли-N-винилпирролидона с молекулярной массой 360000. В раствор погружали медный анод, соединенный с анодной шиной электролизера, в виде полого цилиндра. Во внутреннее пространство полости медного цилиндра, не касаясь его, равномерно распределяли окончания изолированных проводов в количестве 15 штук диаметром 0,5 мм с открытым сечением площадью 0,2 мм2. За пределами электролизера провода электрически соединяли с катодной шиной. От стабилизированного источника питания постоянного тока на электроды подавали необходимое напряжение для поддержания силы тока в 3А. Электролиз проводили в гальваностатическом режиме в течение 1 часа. При этом начальная расчетная плотность тока составила 100 А/см2, в 25 раз выше, чем в прототипе. В процессе электролиза на поверхности открытых сечений формировался продукт в виде шарообразных наростов, которые по мере роста отрывались от катодов в объем раствора и осаждались на дне электролизера. Осадок состоял из высокодисперсных однородных по форме частиц с кристаллической огранкой (фиг. 4). Размер частиц 0,2-0,8 мкм. Частицы дендритного строения отсутствовали.Example 2. In a glass container (electrolyzer) with a volume of 1 liter, an aqueous solution was prepared containing 0.02 mol / L CuSO 4 and 0.02 basic mol / L poly-N-vinylpyrrolidone with a molecular weight of 360,000. A copper anode was immersed in the solution, connected to the anode busbar of the electrolyzer, in the form of a hollow cylinder. Without touching it, the ends of insulated wires in the amount of 15 pieces with a diameter of 0.5 mm with an open section of 0.2 mm 2 were evenly distributed into the inner space of the cavity of the copper cylinder. Outside the cell, wires were electrically connected to the cathode bus. The required voltage was supplied from the stabilized DC power supply to the electrodes to maintain the current strength of 3A. The electrolysis was carried out in galvanostatic mode for 1 hour. The initial calculated current density was 100 A / cm 2 , 25 times higher than in the prototype. In the process of electrolysis, a product was formed on the surface of open sections in the form of spherical growths, which, as they grew, separated from the cathodes into the volume of the solution and deposited on the bottom of the cell. The precipitate consisted of fine, uniformly shaped particles with crystalline faceting (Fig. 4). The particle size is 0.2-0.8 microns. Particles of dendritic structure were absent.
Пример 3. В электролизере готовили водный раствор, содержащий 0,02 моль/л CuSO4 и 0,02 осново-моль/л полиэтиленгликоль-600 монолаурата. В раствор погружали медный анод, соединенный с анодной шиной электролизера, в виде полого цилиндра. Во внутреннее пространство полости медного цилиндра, не касаясь его, равномерно распределяли окончания изолированных проводов в количестве 15 штук диаметром 0,5 мм с открытым сечением площадью 0,2 мм2. За пределами электролизера провода электрически соединяли с катодной шиной. От стабилизированного источника питания постоянного тока на электроды подавали необходимое напряжение для поддержания силы тока в 3А. Электролиз проводили в гальваностатическом режиме в течение 1 часа. При этом начальная расчетная плотность тока составила 100 А/см2, в 25 раз выше, чем в прототипе. В процессе электролиза на поверхности открытых сечений формировался продукт в виде шарообразных наростов, которые по мере роста отрывались от катодов в объем раствора и осаждались на дне электролизера. Осадок состоял из высокодисперсных однородных по форме частиц с кристаллической огранкой. Размер частиц 0,1-0,8 мкм. Частицы дендритного строения отсутствовали.Example 3. An aqueous solution was prepared in the electrolyzer containing 0.02 mol / L CuSO 4 and 0.02 basic mol / L polyethylene glycol-600 monolaurate. A copper anode connected to the anode busbar of the electrolyzer was immersed in the solution in the form of a hollow cylinder. Without touching it, the ends of insulated wires were distributed evenly into the interior of the cavity of the copper cylinder in the amount of 15 pieces with a diameter of 0.5 mm with an open section of 0.2 mm 2 . Outside the cell, wires were electrically connected to the cathode bus. The required voltage was supplied from the stabilized DC power source to the electrodes to maintain the current strength of 3A. The electrolysis was carried out in galvanostatic mode for 1 hour. The initial calculated current density was 100 A / cm 2 , 25 times higher than in the prototype. In the process of electrolysis, a product was formed on the surface of open sections in the form of spherical growths, which, as they grew, separated from the cathodes into the volume of the solution and deposited on the bottom of the cell. The precipitate consisted of finely divided particles of uniform shape with crystalline faceting. The particle size is 0.1-0.8 microns. Particles of dendritic structure were absent.
Пример 4. В электролизере готовили водный раствор, содержащий 0,02 моль/л ацетата меди и 0,02 осново-моль/л поли-N-винилпирролидона с молекулярной массой 360000. В раствор погружали медный анод, соединенный с анодной шиной электролизера, в виде полого цилиндра. Во внутреннее пространство полости медного цилиндра, не касаясь его, равномерно распределяли окончания изолированных проводов в количестве 15 штук диаметром 0,5 мм с открытым сечением площадью 0,2 мм2. За пределами электролизера провода электрически соединяли с катодной шиной. От стабилизированного источника питания постоянного тока на электроды подавали необходимое напряжение для поддержания силы тока в 3А. Электролиз проводили в гальваностатическом режиме в течение 1 часа. При этом начальная расчетная плотность тока составила 100 А/см2, в 25 раз выше, чем в прототипе. В процессе электролиза на поверхности открытых сечений формировался продукт в виде шарообразных наростов, которые по мере роста отрывались от катодов в объем раствора и осаждались на дне электролизера. Осадок состоял из высокодисперсных однородных по форме частиц с кристаллической огранкой. Размер частиц 0,1-1 мкм. Частицы дендритного строения отсутствовали.Example 4. In an electrolytic cell, an aqueous solution was prepared containing 0.02 mol / L of copper acetate and 0.02 basic mol / L of poly-N-vinylpyrrolidone with a molecular weight of 360,000. A copper anode connected to the anode busbar of the electrolyzer was immersed in in the form of a hollow cylinder. Without touching it, the ends of insulated wires in the amount of 15 pieces with a diameter of 0.5 mm with an open section of 0.2 mm 2 were evenly distributed into the inner space of the cavity of the copper cylinder. Outside the cell, wires were electrically connected to the cathode bus. The required voltage was supplied from the stabilized DC power supply to the electrodes to maintain the current strength of 3A. The electrolysis was carried out in galvanostatic mode for 1 hour. The initial calculated current density was 100 A / cm 2 , 25 times higher than in the prototype. In the process of electrolysis, a product was formed on the surface of open sections in the form of spherical growths, which, as they grew, separated from the cathodes into the volume of the solution and deposited on the bottom of the cell. The precipitate consisted of finely divided particles of uniform shape with crystalline faceting. The particle size is 0.1-1 microns. Particles of dendritic structure were absent.
Пример 5. В электролизере готовили водный раствор, содержащий 0,02 моль/л CuSO4a и 0,02 осново-моль/л поли-N-винилпирролидона с молекулярной массой 60000. В раствор погружали медный анод, соединенный с анодной шиной электролизера, в виде полого цилиндра. Во внутреннее пространство полости медного цилиндра, не касаясь его, равномерно распределяли окончания изолированных проводов в количестве 10 штук открытых сечений проводов диаметром 5 мм. Значение плотности тока установили 10 А/см2 в 2,5 раза выше чем в прототипе. Осадок состоял из частиц с кристаллической огранкой. Размер частиц 0,2-1 мкм. Частицы дендритного строения отсутствовали.Example 5. In an electrolytic cell, an aqueous solution was prepared containing 0.02 mol / L CuSO 4 a and 0.02 basic mol / L of poly-N-vinylpyrrolidone with a molecular weight of 60,000. A copper anode connected to the anode busbar of the cell was immersed. in the form of a hollow cylinder. Without touching it, the ends of insulated wires in the amount of 10 pieces of open sections of wires with a diameter of 5 mm were evenly distributed into the inner space of the cavity of the copper cylinder. The current density value was set to 10 A / cm 2 2.5 times higher than in the prototype. The precipitate consisted of crystalline-cut particles. The particle size is 0.2-1 microns. Particles of dendritic structure were absent.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение скорости электрохимического процесса и повышение скорости получения продукта в целом, что приводит к снижению трудозатрат, в том числе для съема продукта с катода. Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет получить однородные по форме и размеру высокодисперсные частицы меди с низкой агломерируемостью.The technical result of the proposed method is to increase the speed of the electrochemical process and increase the speed of obtaining the product as a whole, which leads to a reduction in labor costs, including for removing the product from the cathode. In addition, the use of the proposed method allows to obtain uniform in shape and size finely dispersed copper particles with low agglomeration.
Таким образом, изобретение позволяет интенсифицировать процесс электролиза, а также получить высокодисперсные однородные по форме, не содержащие дендритов, частицы с кристаллической огранкой.Thus, the invention allows to intensify the electrolysis process, as well as to obtain highly dispersed, uniform in shape, dendrite-free, crystal-cut particles.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120537A RU2708719C1 (en) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | Method of producing copper dispersed particles by electrochemical method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120537A RU2708719C1 (en) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | Method of producing copper dispersed particles by electrochemical method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2708719C1 true RU2708719C1 (en) | 2019-12-11 |
Family
ID=69006483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019120537A RU2708719C1 (en) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | Method of producing copper dispersed particles by electrochemical method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2708719C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202000008509A1 (en) * | 2020-04-21 | 2021-10-21 | Elettro Sigma Srl | "Electrolysis kit and method for treating plants and / or plantations and method for treating surfaces" |
| RU2776050C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-07-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" | Method for obtaining copper nanoparticles |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2325472C2 (en) * | 2006-07-05 | 2008-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of metallic powder production |
| CN101717971A (en) * | 2009-12-14 | 2010-06-02 | 昆明理工大学 | Electrolyte for preparing fine copper powder and use method thereof |
| CN203683696U (en) * | 2013-12-27 | 2014-07-02 | 重庆华浩冶炼有限公司 | Device for continuously electrolyzing copper powder |
| EA021884B1 (en) * | 2009-03-20 | 2015-09-30 | Нано-Тек Сп. З.О.О. | Method for obtaining copper powders and nanopowders from industrial electrolytes including waste industrial electrolytes |
-
2019
- 2019-07-02 RU RU2019120537A patent/RU2708719C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2325472C2 (en) * | 2006-07-05 | 2008-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of metallic powder production |
| EA021884B1 (en) * | 2009-03-20 | 2015-09-30 | Нано-Тек Сп. З.О.О. | Method for obtaining copper powders and nanopowders from industrial electrolytes including waste industrial electrolytes |
| CN101717971A (en) * | 2009-12-14 | 2010-06-02 | 昆明理工大学 | Electrolyte for preparing fine copper powder and use method thereof |
| CN203683696U (en) * | 2013-12-27 | 2014-07-02 | 重庆华浩冶炼有限公司 | Device for continuously electrolyzing copper powder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПАПИСОВ И.М. Нанокомпозит, формирующийся на катоде при электрохимическом восстановлени ионов меди из полимерного раствора, Доклады академии наук, том 468, N5, 2016, с.534-537. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202000008509A1 (en) * | 2020-04-21 | 2021-10-21 | Elettro Sigma Srl | "Electrolysis kit and method for treating plants and / or plantations and method for treating surfaces" |
| RU2776050C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-07-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" | Method for obtaining copper nanoparticles |
| RU2778543C1 (en) * | 2021-12-22 | 2022-08-22 | ФГБОУ ВО "Московский Автомобильно-Дорожный Государственный Технический Университет (МАДИ)" | Method for obtaining binary metal particles by electrochemical method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4794008B2 (en) | Apparatus for producing metal powder by electrowinning | |
| US5958210A (en) | Efficient electrowinning of zinc from alkaline electrolytes | |
| CN107935026B (en) | Method and device for preparing nano indium oxide by electrolysis | |
| EP2934793B1 (en) | Manufacture of noble metal nanoparticles | |
| KR102129451B1 (en) | Method for producing indium hydroxide powder, method for producing indium oxide powder, and sputtering target | |
| WO2003106083A1 (en) | Method for producing fine metal powder | |
| JP4878196B2 (en) | Method for producing metal fine particles using conductive nanodot electrode | |
| RU2708719C1 (en) | Method of producing copper dispersed particles by electrochemical method | |
| Yu et al. | Electrochemical synthesis of palladium nanostructures with controllable morphology | |
| KR100767703B1 (en) | Preparation method of silver nano-powder using electrolysis | |
| JP2002544382A (en) | Nickel hydroxide manufacturing method | |
| JP2012052209A (en) | Device and method for continuously manufacturing nanoscale conductive particles | |
| RU2471021C1 (en) | Method for obtaining nanocomposite coatings | |
| JP4259220B2 (en) | Metal nanorod manufacturing method | |
| Avramović et al. | The particle size distribution (PSD) as criteria for comparison of silver powders obtained by different methods of synthesis and by conditions of electrolysis | |
| RU2778543C1 (en) | Method for obtaining binary metal particles by electrochemical method | |
| RU2420613C1 (en) | Procedure for production of elctrolytic powders of metals | |
| JP2001214291A (en) | Method for manufacturing electrolytic copper powder | |
| KR101602952B1 (en) | Manufacturing equipment of electrolyte for redox flow battery comprising punched electrode with lattice structure | |
| KR100451086B1 (en) | Producing Method of Nano-Size Powders and Equipment for Producing Thereof | |
| CN110983386A (en) | Method for preparing porous copper foil by one-step electrolysis method | |
| CN105063693B (en) | A kind of method for improving electrodeposited film quality | |
| RU2558325C1 (en) | Electrolytic production of fine dispersed silver powders | |
| JP2016037633A (en) | Electrolytic device for indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, and method for producing sputtering target | |
| CN114132921B (en) | Electrochemical method for preparing graphene nanoparticles |