一種堿式硝酸銅的制備方法與流程

本發明屬于無機功能材料制備領域，具體涉及一種堿式硝酸銅的制備方法。

背景技術：

堿式硝酸銅用途廣泛，是一種重要的化工原料，其可作為生產氧化銅產品的中間體，還可用于制造煙花、催化劑、推進劑等，并可用做制備安全氣囊發生劑的氧化劑。

隨著納米科學技術的發展，材料特殊微納米結構所帶來的特性結構效應，使其具有了獨特的物理化學性能，并極大拓展了其實際應用領域。因此，制備具有形貌可控且粒徑可調的堿式硝酸銅具有重要的科學價值和現實意義。

現有技術中，制備堿式硝酸銅的方法存在諸多問題，如原材料價格高、對設備要求苛刻、生產工藝復雜等，這些因素導致了堿式硝酸銅不僅生產成本高，而且產率偏低。此外，目前市售的堿式硝酸銅大多只是硝酸銅和氫氧化銅的簡單混合，其性質不穩定，易分解，難以長期保存。因此，亟需研究開發一種能夠以較低成本簡單、便捷、高效制備性質穩定的堿式硝酸銅的方法。

技術實現要素：

發明目的：本發明目的在于針對現有技術中堿式硝酸銅制備方法存在的成本高、工藝復雜、對設備要求苛刻、產品性質不穩定等缺陷，提供一種堿式硝酸銅的制備方法。該方法工藝簡單易行、流程短、條件溫和、收率高、成本低、產品性質穩定，通過控制條件參數還可實現對堿式硝酸銅形貌和粒徑的調控。

技術方案：本發明所述堿式硝酸銅的制備方法包括以下步驟：

（1）0~40℃下，將硝酸銅水溶液與胺類化合物的水溶液進行反應；

（2）將步驟（1）所得反應混合物于10~70℃下靜置；

（3）過濾，將濾餅洗滌、干燥，即可。

其中，所述的胺類化合物為烴類化合物分子中的一個或多個氫原子被-nh2取代的化合物。較佳地，所述的胺類化合物為c2~c5的烷烴分子中連接在不同碳原子上的2個氫原子分別被-nh2取代的化合物；優選1,3-丙二胺和/或1,4-丁二胺。更佳的為1,3-丙二胺。

進一步地，所述步驟（1）中的反應溫度較佳的為20~25℃。所述步驟（1）中硝酸銅水溶液的濃度較佳的為0.1~5mol/l；更佳的為0.75mol/l。所述步驟（1）中胺類化合物的水溶液濃度較佳的為0.001~5mol/l；優選0.004~0.012mol/l。所述步驟（1）中銅離子與胺類化合物的摩爾比較佳的為1~250:1；優選1~150:1。所述步驟（1）中的反應時間較佳的為0~2h；優選10min。

所述步驟（2）中靜置的溫度較佳的為20~60℃，優選20~25℃或60℃。所述步驟（2）中靜置的時間較佳的為1~10h，優選2h。

所述步驟（3）中干燥的溫度較佳的為40~80℃；優選60℃。所述步驟（3）中干燥的時間較佳的為3~24h，優選12h。

本發明中，通過控制反應條件參數可實現對堿式硝酸銅形貌和粒徑的調控。

在本發明一較佳實施例中，所述胺類化合物為1,3-丙二胺；所述步驟（1）中的反應溫度為常溫，硝酸銅水溶液的濃度為0.75mol/l，1,3-丙二胺水溶液的濃度為0.012mol/l，銅離子與1,3-丙二胺的摩爾比為250:3，反應時間為10min；所述步驟（2）中靜置的溫度為室溫，靜置的時間為2h；所述步驟（3）中干燥的溫度為60℃，干燥的時間為12h。得到堿式硝酸銅的形貌為花狀，平均粒徑為6μm，收率為72%。

在本發明另一較佳實施例中，所述胺類化合物為1,3-丙二胺；所述步驟（1）中的反應溫度為常溫，硝酸銅水溶液的濃度為0.75mol/l，1,3-丙二胺水溶液的濃度為0.008mol/l，銅離子與1,3-丙二胺的摩爾比為125:1，反應時間為10min；所述步驟（2）中靜置的溫度為室溫，靜置的時間為2h；所述步驟（3）中干燥的溫度為60℃，干燥的時間為12h。得到堿式硝酸銅的形貌為片狀，平均粒徑為2μm，收率為66%。

在本發明又一較佳實施例中，所述胺類化合物為1,3-丙二胺；所述步驟（1）中的反應溫度為常溫，硝酸銅水溶液的濃度為0.75mol/l，1,3-丙二胺水溶液的濃度為0.004mol/l，銅離子與1,3-丙二胺的摩爾比為250:1，反應時間為10min；所述步驟（2）中靜置的溫度為60℃，靜置的時間為2h；所述步驟（3）中干燥的溫度為60℃，干燥的時間為12h。得到堿式硝酸銅微球，形貌為片狀，平均粒徑為10μm，收率為58%。

本發明中，所述常溫為20℃；所述室溫為25℃。

有益效果：本發明通過一步法制備堿式硝酸銅，工藝簡單、條件溫和、流程短，收率高、成本低、產品性質穩定，適于工業化生產。通過控制反應條件參數，還可實現對堿式硝酸銅形貌和粒徑的調控。

附圖說明

圖1為本發明實施案例1得到的花狀堿式硝酸銅的掃描電鏡照片。

圖2為本發明實施案例1得到的花狀堿式硝酸銅的xrd圖。

圖3為本發明實施案例2得到的片狀堿式硝酸銅的掃描電鏡照片。

圖4為本發明實施案例3得到的片狀堿式硝酸銅的透射電鏡照片。

具體實施方式

下面通過實施例和附圖對本發明的技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例1：常溫下配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.012mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續攪拌10min，然后在室溫下靜置2h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅5.3g，收率72%，產物的形貌為花狀，平均粒徑為6μm。產物的掃描電鏡照片、xrd圖分別如圖1、圖2所示。

實施例2：常溫下配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.008mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續攪拌10min，然后在室溫下靜置2h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅4.8g，收率66%，產物的形貌為片狀，平均粒徑為2μm。產物的掃描電鏡照片如圖3所示。

實施例3：常溫下配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.004mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續攪拌10min，然后在60℃下靜置2h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅微球4.2g，收率58%，產物的形貌為片狀，平均粒徑為10μm。產物的透射電鏡照片如圖4所示。

實施例4：0℃下，配制40ml濃度為0.1mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.001mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續攪拌1h，然后在10℃下靜置10h。過濾，洗滌，然后在40℃下干燥24h，得到堿式硝酸銅0.64g，收率67%。

實施例5：40℃下，配制10ml濃度為5mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入40ml濃度為5mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續攪拌2h，然后在70℃下靜置1h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅10.4g，收率87%。

實施例6：25℃下，配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入25ml濃度為0.008mol/l的1,4-丁二胺水溶液，繼續攪拌10min，然后在20℃下靜置2h。過濾，洗滌，然后在80℃下干燥3h，得到堿式硝酸銅4.6g，收率64%。

如上所述，盡管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本發明，但其不得解釋為對本發明的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節上作出各種變化。