一種納米銅粉的三步還原法制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，包括以下步驟：（1）、配制硫酸銅溶液、氫氧化鉀溶液、抗壞血酸、甲醛溶液和硼氫化鉀溶液；（2）、一步還原：邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液;（3）、二步還原：加入甲醛溶液;（4）、三步還原：加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為9～13，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉;（5）、將銅粉洗滌干燥后制得300～800nm的納米銅粉。本發明通過三種還原試劑，根據各還原試劑還原性的不同，依次加入可溶性的硫酸銅溶液中，來制取納米銅粉，可使銅粉的粒徑更細、分布范圍更小、更均勻。
【專利說明】一種納米銅粉的三步還原法制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬銅粉制備【技術領域】，具體涉及一種納米銅粉的三步還原法制備工藝。
【背景技術】
[0002]銅粉的制備方法種類繁多，物理方法中有高能球磨法和氣相沉積法。球磨法是通過選用合適的球磨機和球磨材料，利用球磨機的轉動或震動，使硬質球對材料進行強烈的撞擊、破碎、研磨，把銅塊碎成超細顆粒，球磨法的優點工藝簡單、產量高，缺點是制得的銅粉粒徑分布寬，雜質多、純度不高等。氣相沉積是利用加熱熔化后的金屬銅在氬氣、氦氣等惰性氣體中快速冷卻來制取銅粉的方法。電解法制備銅粉是一種比較成熟且工業生產銅粉的常見方法，一般是在銅電解槽中，間隔20min將沉積在陰極的銅粉刮掉，以避免顆粒長大。刮下來的銅粉，再經過球磨、分篩等工藝才能得到最終得到的銅粉。超聲電解法是改進的電解法，它是利用超聲振動和空化作用產生高壓或射流使沉積的銅顆粒脫離陰極表面，并以微小顆粒懸浮于電解液中。此外，還有高溫、高壓的水熱法、Y-射線輻照法、多元醇法及微波多元醇法等。在銅粉的眾多制備方法中，通過還原可溶性的銅鹽而制備銅粉的方法是實驗室和工業制備銅粉的常用方法之一。而常用的還原劑有葡萄糖、抗壞血酸、過氧化氫、甲醛、次亞磷酸鈉、水合肼、硼氫化鉀等還原劑。在眾多的實驗室實驗中，大多僅僅是通過一種還原試劑的應用來制備銅粉，如:廖戎以甲醛為還原劑制備了 40?200nm的銅粉；趙斌以水合肼為還原試劑制備出了?500nm的銅粉，制備出的銅粉粒徑十分寬泛。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，制得的銅粉粒度范圍為300?800nm，粒度分布范圍小，更加均勻。
[0004]本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是:一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，包括以下步驟:
(1)、配制濃度為0.1?1.0mol/L的硫酸銅溶液、5?10 mol/L的氫氧化鉀溶液、
0.1?0.5mol/L的抗壞血酸、0.1?0.5mol/L的甲醛溶液和0.1?2mol/L的硼氫化鉀溶液，并將配制好的溶液分別置于恒溫水浴槽中，使溶液的溫度保持在30?90°C，備用；
(2)、一步還原:在恒溫水浴槽中，邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液，滴加完畢后繼續攪拌I?IOmin;
(3)、二步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入甲醛溶液，加入完畢后繼續攪拌I?IOmin;
(4)、三步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為9?13，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉；
(5)、將步驟(4)過濾得到的銅粉分別用去離子水和無水乙醇洗滌三次，然后在充滿惰性氣體的干燥器中干燥，制得300?800nm的納米銅粉。
[0005]每50?150ml硫酸銅溶液加入10?50ml抗壞血酸。[0006]每50?150ml硫酸銅溶液加入10?60ml甲醒溶液。
[0007]每50?150ml硫酸銅溶液加入10?60ml氫氧化鉀溶液。
[0008]每50?150ml硫酸銅溶液加入100?400ml硼氫化鉀溶液。
[0009]有益效果
本發明通過三種還原試劑，根據各還原試劑還原性的不同，依次加入可溶性的硫酸銅溶液中，來制取納米銅粉，可使銅粉的粒徑更細、分布范圍更小、更均勻。
【具體實施方式】
[0010]一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，包括以下步驟:
(I)、配制濃度為0.1?1.0mol/L的硫酸銅溶液、5?10 mol/L的氫氧化鉀溶液、
0.1?0.5mol/L的抗壞血酸、0.1?0.5mol/L的甲醛溶液和0.1?2mol/L的硼氫化鉀溶液，并將配制好的溶液分別置于恒溫水浴槽中，使溶液的溫度保持在30?90°C，備用；
每50?150ml硫酸銅溶液配制10?50ml抗壞血酸、10?60ml甲醒溶液、10?60ml氫氧化鉀溶液以及100?400ml硼氫化鉀溶液。
[0011](2)、一步還原:在恒溫水浴槽中，邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液，滴加完畢后繼續攪拌I?IOmin;
(3)、二步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入甲醛溶液，加入完畢后繼續攪拌I?IOmin;
(4)、三步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為9?13，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉；
(5)、將步驟(4)過濾得到的銅粉分別用去離子水和無水乙醇洗滌三次，然后在充滿惰性氣體的干燥器中干燥，制得300?800nm的納米銅粉。
[0012]以下是本發明的具體實施例:
實施例1
一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，包括以下步驟:
(1)、配制濃度為0.5mol/L的硫酸銅溶液100ml、7mol/L的氫氧化鉀溶液、0.2mol/L的抗壞血酸15ml、0.15mol/L的甲醛溶液20ml和1.0mol/L的硼氫化鉀溶液200ml，并將配制好的溶液分別置于恒溫水浴槽中，使溶液的溫度保持在70°C，備用；
(2)、一步還原:在恒溫水浴槽中，邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液，滴加完畢后繼續攪拌3min;
(3)、二步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入甲醛溶液，加入完畢后繼續攪拌5min;
(4)、三步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為11，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉；
(5)、將步驟(4)過濾得到的銅粉分別用去離子水和無水乙醇洗滌三次，然后在充滿惰性氣體的干燥器中干燥，制得300?800nm的納米銅粉。
[0013]實施例2
一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，包括以下步驟:
(I)、配制濃度為0.lmol/L的硫酸銅溶液150ml、5mol/L的氫氧化鉀溶液、0.5mol/L的抗壞血酸10ml、0.4mol/L的甲醒溶液30ml和0.5mol/L的硼氫化鉀溶液300ml,并將配制好的溶液分別置于恒溫水浴槽中，使溶液的溫度保持在60°C，備用； (2)、一步還原:在恒溫水浴槽中，邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液，滴加完畢后繼續攪拌3min;
(3)、二步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入甲醛溶液，加入完畢后繼續攪拌5min;
(4)、三步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為10，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉；
(5)、將步驟(4)過濾得到的銅粉分別用去離子水和無水乙醇洗滌三次，然后在充滿惰性氣體的干燥器中干燥，制得300?800nm的納米銅粉。
[0014]實施例3
一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，包括以下步驟:
(1)、配制濃度為0.9mol/L的硫酸銅溶液60ml、10mol/L的氫氧化鉀溶液、0.4mol/L的抗壞血酸30ml、0.3mol/L的甲醒溶液50ml和1.5mol/L的硼氫化鉀溶液150ml,并將配制好的溶液分別置于恒溫水浴槽中，使溶液的溫度保持在90°C，備用；
(2)、一步還原:在恒溫水浴槽中，邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液，滴加完畢后繼續攪拌6min;
(3)、二步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入甲醛溶液，加入完畢后繼續攪拌8min;
(4)、三步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為13，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉；
(5)、將步驟(4)過濾得到的銅粉分別用去離子水和無水乙醇洗滌三次，然后在充滿惰性氣體的干燥器中干燥，制得300?800nm的納米銅粉。
【權利要求】
1.一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)、配制濃度為0.1~1.0mol/L的硫酸銅溶液、5~10 mol/L的氫氧化鉀溶液、0.1~0.5mol/L的抗壞血酸、0.1~0.5mol/L的甲醛溶液和0.1~2mol/L的硼氫化鉀溶液，并將配制好的溶液分別置于恒溫水浴槽中，使溶液的溫度保持在30~90°C，備用； (2)、一步還原:在恒溫水浴槽中，邊攪拌邊向硫酸銅溶液中滴加抗壞血酸溶液，滴加完畢后繼續攪拌I~IOmin; (3)、二步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入甲醛溶液，加入完畢后繼續攪拌I~IOmin; (4)、三步還原:在恒溫水浴槽中，繼續加入氫氧化鉀溶液，調節溶液pH值為9~13，然后滴加硼氫化鉀溶液，攪拌至沉淀完全生成，過濾得到銅粉； (5)、將步驟(4)過濾得到的銅粉分別用去離子水和無水乙醇洗滌三次，然后在充滿惰性氣體的干燥器中干燥，制得300~800nm的納米銅粉。
2.如權利要求1所述的一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，其特征在于:每50~150ml硫酸銅溶液加入10~50ml抗壞血酸。
3.如權利要求1所述的一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，其特征在于:每50~150ml硫酸銅溶液加入10~60ml甲醛溶液。
4.如權利要求1所述的一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，其特征在于--每50~150ml硫酸銅溶液加入10~60ml氫氧化鉀溶液。
5.如權利要求1所述`的一種納米銅粉的三步還原法制備工藝，其特征在于:每50~150ml硫酸銅溶液加入100~400ml硼氫化鉀溶液。
【文檔編號】B22F9/24GK103817345SQ201410083209
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】王學猛, 賈曉慧, 曲洋 申請人:洛陽理工學院