一種抗氧化納米銅粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗氧化納米銅粉的制備方法，包括以下步驟：以五水合硫酸銅為原料，去離子水為溶劑配制溶液，向溶液中加入苯并三氮唑和聚乙烯吡咯烷酮，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值制成溶液A；配制濃度為0.02g/mL?0.2g/mL的水合肼溶液作為溶液B；在30?70℃下將溶液B緩緩的滴加到溶液A中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20?30min，得到銅溶膠；把得到的銅溶膠通過(guò)離心分離獲得銅粒子，用去離子水洗滌三次，無(wú)水乙醇洗滌一次，最后真空干燥處理，即得80?600nm的納米銅粉。本發(fā)明制備方法實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成本低，制備的納米銅粉純度高、分散性好。
【專利說(shuō)明】
一種抗氧化納米銅粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金屬銅粉制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗氧化納米銅粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米銅粉擁有較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱率，普遍用來(lái)做導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料，制備的導(dǎo)電漿料較多用在封袋、連接方面，微電子元件微型化也離不開納米銅粉。在化學(xué)纖維生產(chǎn)制作工序中加入銅、鎳能合成導(dǎo)電纖維，然后制備具有防電輻射功能的纖維制品，同時(shí)也可與橡膠或者是塑料合成新型導(dǎo)電或?qū)釓?fù)合材料。納米銅是制備聚氨酯膠粘劑的主要原料之一，市場(chǎng)前景廣闊。
[0003]銅具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在容易氧化的問(wèn)題，同時(shí)，由于納米顆粒本身具有比表面積大的特性，導(dǎo)致了納米顆粒在制備、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中容易形成團(tuán)聚體。由于氧化物和團(tuán)聚體的存在，大大降低了納米制品的穩(wěn)定性，削弱了納米銅粉的導(dǎo)電、傳熱效果。為了提高納米銅粉的穩(wěn)定性，可通過(guò)使用液相法制備，并在納米溶液制備過(guò)程中調(diào)節(jié)PH值并添加分散劑和抗氧化劑，以獲得優(yōu)異性能的納米銅粉。
[0004]目前納米銅粉的制備分散方法已有報(bào)道，專利號(hào)為200810201967.0的發(fā)明專利具體公開了一種在120°C-160°C條件下制備的50nm銅粉，此方法需要較高的溫度及有機(jī)溶劑保護(hù);專利號(hào)為201210359909.7的發(fā)明專利報(bào)道了一種有抗氧化性及分散性的納米銅制備方法，使用銅的銅鹽或銅的氧化物在水溶液中制備20-100nm的銅粉，此方法銅粉適用于導(dǎo)電油墨。有沒(méi)有一種方法在制備過(guò)程中無(wú)需有機(jī)溶劑保護(hù)，同時(shí)能對(duì)銅粉進(jìn)行抗氧化處理并提高分散性，這是目前發(fā)展的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成本低，制備的納米銅粉純度高、分散性好的抗氧化納米銅粉的制備方法。
[0006]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]—種抗氧化納米銅粉的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)以五水合硫酸銅為原料，去離子水為溶劑配制溶液，向溶液中加入苯并三氮唑和聚乙烯吡咯烷酮，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為2-11，制成溶液A，其中，五水合硫酸銅的濃度為0.0lg/mL-0.lg/mL，苯并三氮唑和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為4:100-8:100，聚乙烯吡咯烷酮和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為1:5-1:100；
[0009](2)配制濃度為0.02g/mL-0.2g/mL的水合肼溶液作為溶液B;
[0010](3)在30-70°C下將溶液B緩緩的滴加到溶液A中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20-30min，得到銅溶膠；
[0011](4)把得到的銅溶膠通過(guò)離心分離獲得銅粒子，用去離子水洗滌三次，無(wú)水乙醇洗滌一次，最后真空干燥處理，即得80-600nm的納米銅粉。
[0012]優(yōu)選地，步驟(I)中五水合硫酸銅的濃度為0.05g/mL，苯并三氮唑和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為6:100-8:100，聚乙烯吡咯烷酮和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為1:5-1:10。
[0013]優(yōu)選地，步驟(I)中聚乙烯吡咯烷酮為K30，濃氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%-28%。
[0014]優(yōu)選地，步驟(I)中調(diào)節(jié)pH值為11。
[0015]優(yōu)選地，步驟(2)中水合肼的濃度為0.0627g/mL。
[0016]優(yōu)選地，水合肼和五水合硫酸銅的摩爾比為3:1-5:1。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選地，水合肼和五水合硫酸銅的摩爾比為5:1。
[0018]優(yōu)選地，步驟(3)中滴加速度為10-20mL/min。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，滴加速度為10mL/min。
[0020]優(yōu)選地，步驟(3)中反應(yīng)溫度為40-60°C，反應(yīng)時(shí)間為20-30min。
[0021 ]優(yōu)選地，步驟(4)中真空干燥溫度為30_100°C。
[0022]由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、本發(fā)明制備方法實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成本低；
[0024]2、使用本發(fā)明方法制備的納米銅粉純度高、分散性好，銅粉純度在99%以上，并可以制備出形貌規(guī)則的球形納米銅粉。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為實(shí)施例1和實(shí)施例2制備的納米銅粉的X射線衍射(XRD)圖；
[0026]圖2為實(shí)施例8制備的納米銅粉的透射電子顯微鏡(TEM)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。以下實(shí)施例中使用的五水合硫酸銅純度>99 %，水合肼水溶液為試劑級(jí)，純度為80 % ；無(wú)水乙醇為工業(yè)級(jí)，純度>99% ;氨水、硝酸、苯并三氮唑?yàn)榉治黾儭?br>[0028]實(shí)施例1
[0029]稱取3g五水合硫酸銅用10mL去離子水溶解在燒杯中，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取2.26g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以20mL/min的速度滴入A溶液中，30°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌30min，制得銅溶膠，呈現(xiàn)絮狀，分散性差。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，測(cè)試其XRD見(jiàn)附圖1中1#所示，表面有少量Cu2O和CuO，激光粒度儀測(cè)試銅粉平均粒徑為600nmo
[0030]實(shí)施例2:
[0031]稱取5g五水合硫酸銅與Ig聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用10mL去離子水溶解在燒杯中，將0.2g苯并三氮唑(BTA)加入5mL無(wú)水乙醇溶解加入硫酸銅溶液中，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)PH值為11，配成溶液A。另稱取3.76g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液中，30°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌30min，制得銅溶膠，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，測(cè)試其XRD見(jiàn)圖1中2#所示，與作為對(duì)比例的實(shí)施例1相比，本實(shí)施例制備的銅粉表面無(wú)氧化物，表明其抗氧化性能優(yōu)異，激光粒度儀測(cè)試銅粉平均粒徑為390nm。
[0032]實(shí)施例3:
[0033]稱取5g五水合硫酸銅與Ig PVP用10mL去離子水溶解在燒杯中，將0.2gBTA加入5mL無(wú)水乙醇溶解，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取6.27g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液中，30°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌30min，制得銅溶膠。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，激光粒度儀測(cè)試其平均粒徑為372nm。
[0034]實(shí)施例4:
[0035]稱取5g五水合硫酸銅與Ig PVP用10mL去離子水溶解在燒杯中，將0.2gBTA加入5mL無(wú)水乙醇溶解，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取6.27g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液中，50°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌20min，制得銅溶膠。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，激光粒度儀測(cè)試其平均粒徑為330nm。
[0036]實(shí)施例5:
[0037]稱取5g五水合硫酸銅與Ig PVP用80mL去離子水溶解在燒杯中，將0.2g BTA加入5mL無(wú)水乙醇溶解，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取6.27g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液中，50°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌20min，制得銅溶膠。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，激光粒度儀測(cè)試銅粉平均粒徑為375nm。
[0038]實(shí)施例6:
[0039]稱取5g五水合硫酸銅與Ig PVP用10mL去離子水溶解在燒杯中，將0.2gBTA加入5mL無(wú)水乙醇溶解，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取6.27g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液中，50°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌20min，制得銅溶膠。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，激光粒度儀測(cè)試銅粉平均粒徑為280nm。
[0040]實(shí)施例7:
[0041 ] 稱取5g五水合硫酸銅與Ig PVP用10mL去離子水溶解在燒杯中，將0.4gBTA加入5mL無(wú)水乙醇溶解，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取6.27g的水合肼加入10mL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液中，50°C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌20min，制得銅溶膠。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，得到銅粉，激光粒度儀測(cè)試銅粉平均粒徑為170nm。
[0042]實(shí)施例8:
[0043]稱取5g五水合硫酸銅與0.5g PVP用10mL去離子水溶解在燒杯中，將0.4g BTA加入5mL無(wú)水乙醇溶解，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為11，配成溶液A。另稱取6.27g的水合肼加入I OOmL去離子水，配成溶液B。將B溶液以10mL/min速度滴入A溶液，50 °C恒溫進(jìn)行磁力攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌20min，制得銅溶膠。將銅溶膠離心分離出銅粒子，用去離子水清洗3次，無(wú)水乙醇清洗I次，在60°C下真空干燥，激光粒度儀測(cè)試銅粉平均粒徑為80nm。對(duì)其進(jìn)行TEM檢測(cè)所得到的納米銅粉的形貌如附圖2所示，銅粉粒徑均勻，具有優(yōu)異的分散性。
[0044]本發(fā)明選用一種穩(wěn)定性高的還原劑，加入鈍化劑和表面活性劑對(duì)制備出的銅粉進(jìn)行表面改性，利用化學(xué)還原法實(shí)現(xiàn)了納米銅粉的制備，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成本低，是一種比較經(jīng)濟(jì)的制備方法，同時(shí)，本發(fā)明得到銅粉純度在99%以上，純度高、分散性好，并可以制備出形貌規(guī)則的球形納米銅粉。
[0045]以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，但發(fā)明不限于上述的實(shí)施例。凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)以五水合硫酸銅為原料，去離子水為溶劑配制溶液，向溶液中加入苯并三氮唑和聚乙烯吡咯烷酮，用濃硝酸或濃氨水調(diào)節(jié)pH值為2-11，制成溶液A，其中，五水合硫酸銅的濃度為0.018/1^-0.058/1^，苯并三氮唑和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為4:100-8:100，聚乙烯吡咯烷酮和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為1:5-1:100； (2)配制濃度為0.02g/mL-0.2g/mL的水合肼溶液作為溶液B; (3)在30-700C下將溶液B緩緩的滴加到溶液A中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20-30min，得到銅溶膠； (4)把得到的銅溶膠通過(guò)離心分離獲得銅粒子，用去離子水洗滌三次，無(wú)水乙醇洗滌一次，最后真空干燥處理，即得80-600nm的納米銅粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中五水合硫酸銅的濃度為0.05g/mL，苯并三氮唑和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為6:100-8:100，聚乙烯吡咯烷酮和五水合硫酸銅的質(zhì)量比為1:5-1:10。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中聚乙烯吡咯烷酮為K30，濃氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%-28%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中調(diào)節(jié)PH值為11。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中水合肼的濃度為0.0627g/mL。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:水合肼和五水合硫酸銅的摩爾比為3:1-5:1。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:水合肼和五水合硫酸銅的摩爾比為5:1。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中滴加速度為10_20mL/min。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中反應(yīng)溫度為40-60 °C，反應(yīng)時(shí)間為20-30min。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化納米銅粉的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中干燥溫度為30-100 °C。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK105945302SQ201610345539
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】張小敏, 顧建, 吳舉望, 魏旭萍, 單盼盼, 王新瑤, 章峰源, 王士豪
【申請(qǐng)人】金陵科技學(xué)院