一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法技术

本发明专利技术属于无氨法快速高效制备多孔分等级球活性氧化铜技术，具体涉及一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法。本发明专利技术原料选择广泛，工艺流程简单，操作方便，产品易洗涤，投入少，能耗低，时空产率高等特点。本发明专利技术采用的方法为1）配制铜盐溶液，使铜盐溶液中铜离子浓度为40 ‑ 80 g/L；2）配制碱液，使碱液中钠离子浓度为20 ‑ 60 g/L；3）在温度为60 – 90 ℃下，将铜盐溶液在20‑30min内边搅拌边加入到碱液中，反应至中性，即pH=7，再陈化25‑35min；4）抽滤，用纯水洗涤3次；5）干燥并加热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。

Method for preparing porous graded ball activated copper oxide powder

The invention relates to a method for preparing porous graded ball activated copper oxide by rapid and efficient ammonia free method, in particular to a preparation method of porous graded ball activated copper oxide powder. The invention has the advantages of wide selection of raw materials, simple technological process, convenient operation, easy washing, low investment, low energy consumption, high time and space productivity, etc.. The method adopted by the invention is 1) solution of copper salt, copper ion concentration of cupric salt solution for 40 80 g/L; 2) the preparation of lye, the concentration of sodium ions in alkaline solution was 20 60 g/L; 3) at the temperature of 60 DEG C - 90. The solution of copper salt in 20 30min while stirring is added to the solution, reaction to neutral, namely pH=7, then aged 25 35min; 4) with pure water filtration, washed 3 times; 5) drying and heat decomposition to obtain porous hierarchical spherical active copper oxide.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法一、
本专利技术属于无氨法快速高效制备多孔分等级球活性氧化铜技术，具体涉及一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法。二、
技术介绍
：目前，在催化领域的氧化铜粉尺寸要求一般在纳米层次，该尺度的氧化铜才具有高的比表面积(20～50m2/g)，但是纳米氧化铜粉在制备过程中工艺复杂、产能小、易团聚，并且一般要加入表面活性剂，这将降低氧化铜的纯度和催化活性，且洗涤时要加入有机溶剂。制备氧化铜粉工艺过于复杂，环境污染严重，且得到的氧化铜由于团聚等作用夹杂的杂质含量较高，产品一般为无定型，且溶解速度较慢(一般超过40s)甚至不能完全溶解。电镀级氧化铜一般要求氧化铜具备在电解液中仍具备高的溶解速度。但传统活性统氧化铜粉制备时：溶液制备较为复杂甚至要采用复杂设备及工艺(例如专利申请号CN201010207485.3；201410612009.8)；并且要经过滤或离心、干燥、煅烧、破碎、筛分得到最终产品。在活性氧化铜制备工艺过程中，很多工艺都用到了氨水(例如专利申请号201210336633.0；CN201210559066.5；201410550840.5；CN201410721949.0)或表面活性剂(专利申请号CN201210123571.5)，这样就增加了工艺难度和废水处理难度。三、
技术实现思路
本专利技术提供一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法，其操作简单、时空产率高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：1)配制铜盐溶液，使铜盐溶液中铜离子浓度为40-80g/L；2)配制碱液，使碱液中钠离子浓度为20-60g/L；3)在温度为60–90℃下，将铜盐溶液在20-30min内边搅拌边加入到碱液中，反应至中性，即pH＝7，再陈化25-35min；4)抽滤，用纯水洗涤3次；5)干燥并加热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。所述的干燥温度为120℃，加热分解的温度为400℃。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和效果：1、本专利技术铜盐溶液配制简单且浓度大，增加产出效率，降低水的用量，降低了废水处理量及其难度；2、本专利技术制备所得的产品粒度较大，易于洗涤且洗涤无损失、金属回收率高；3、本专利技术整个工艺过程机理清晰，工艺操作简单，能最大程度的利用原料、节省原料，反应终点易于控制，同时制备过程中没有加入表面活性剂、氨水，减少了环境污染，有效提升产能，以纳米氧化铜为例作为对比，纳米氧化铜的市价在20万/吨左右，而该工艺生产的氧化铜成本在6万/吨以下，这将大大降低下游厂家运作成本；4、本专利技术得到产品的参数：氧化铜含量大于95％，阴离子含量小于0.03％，比表面积BET为15～25m2/g，松装密度可在0.7～1.5g/mL之间进行调整，在磁子快速搅拌的稀硫酸中溶解速度25-40s,形貌为微米棒(直径500nm,长度2μm)堆积而成的微米颗粒(直径20-70μm)，5、本专利技术产品在磁子快速搅拌的稀硫酸中溶解速度25-40s，满足活性氧化铜的使用性能，同时，还具备纳米氧化铜产品的性能，可替代纳米氧化铜，广泛应用于电镀工艺、催化剂及催化剂载体。四、附图说明：图1多孔分等级球活性氧化铜制备工艺流程图；图2多孔分等级球活性氧化铜样品的SEM图片(a：均匀分散的球形样品图；b：样品的多孔分等级结构图)；图3多孔分等级球活性氧化铜样品的XRD图(单斜晶系)。五、具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法为：1)配制铜盐溶液，使铜盐溶液中铜离子浓度为40-80g/L；2)配制碱液，使碱液中钠离子浓度为20-60g/L；3)在温度为60–90℃下，将铜盐溶液在20-30min内边搅拌边加入到碱液中，反应至中性(钠离子与铜离子物质量之比为2:1)，即pH＝7，再陈化25-35min；4)抽滤，用纯水洗涤3次；5)干燥并加热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。所述的干燥温度为120℃，加热分解的温度为400℃。本专利技术的反应机理：(1)反应初期，少量铜离子加入到碱性介质中首先生成深蓝色四羟基合铜络离子溶液，且溶液澄清；(2)随着铜离子浓度增加，铜离子生成氢氧化铜絮状沉淀，但是该沉淀在强碱性受热水溶液中极其不稳定，迅速分解生成纳米氧化铜晶核；(3)随着铜离子浓度进一步增加，溶液pH值将继续降低，溶液中快速生成碱式碳酸铜沉淀，新生成的碱式碳酸铜沉淀会包覆在纳米氧化铜的表面，使步骤(2)中的晶核快速发育长大；(4)随着铜盐的继续加入，溶液pH值的进一步降低，溶液中快速生成少量碳酸铜沉淀，使晶核进一步长大，至溶液为中性，反应结束；(5)上述反应得到的复杂的中间体经过干燥和热分解生成多孔分等级球的活性氧化铜产品。实施例1：称取107.2gCuCl2·H2O溶于纯水配成1L溶液(Cu2+浓度为40g/L)，称取106gNaHCO3溶于纯水配成1.2L溶液(Na+离子浓度24.5g/L)，将NaHCO3溶液加入到3L的烧杯中，机械搅拌，预热至85℃并保持该反应温度条件下，加入CuCl2溶液，30min内加完，pH＝7。陈化半小时。抽滤，50mL纯水洗涤3次。洗涤后的粉体干燥并热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。所述的干燥温度为120℃，加热分解的温度为400℃。实施例2：称取266.4gCu(NO3)2·3H2O溶于纯水配成1L溶液(Cu2+浓度为70g/L)，称取118.5gNa2CO3溶于纯水配成1.2L溶液(Na+离子浓度43g/L)，将Na2CO3溶液加入到3L的烧杯中，机械搅拌，预热至75℃并保持该反应温度条件下，加入Cu(NO3)2溶液，30min内加完，pH＝7。陈化半小时。抽滤，50mL纯水洗涤3次。洗涤后的粉体干燥并热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。所述的干燥温度为120℃，加热分解的温度为400℃。实施例3：称取236gCu(SO4)2·5H2O溶于纯水配成1L溶液(Cu2+浓度为60g/L)，分别称取19.2g氢氧化钠和51.2gNa2CO3溶于纯水配成1.2L溶液(Na+离子浓度36.8g/L)，将上述碱性混合溶液加入到3L的烧杯中，机械搅拌，预热至65℃并保持该反应温度条件下，加入Cu(SO4)2溶液，30min内加完，pH＝7。陈化半小时。抽滤，50mL纯水洗涤3次。洗涤后的粉体干燥并热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。所述的干燥温度为120℃，加热分解的温度为400℃。参见图2，这是最佳实施例2的SEM图片，从图中可以看到该产品形貌为微米棒(直径500nm,长度2μm，如图2b所示)堆积而成的微米球形颗粒(直径20-70μm，如图2a所示)。参见图3，这是最佳实施例2的XRD图，从图中可以看到，该产品在2θ＝32.51°,35.54°,38.91°,46.26°,48.71°,53.48°,58.26°,61.52°,66.44°,67.91°,72.37°,75.24°处有较强衍射峰。通过物相检索发现：该产品与PDF卡中的48-1548样品吻合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：1）配制铜盐溶液，使铜盐溶液中铜离子浓度为40 ‑ 80 g/L；2）配制碱液，使碱液中钠离子浓度为20 ‑ 60 g/L；3）在温度为60 – 90 ℃下，将铜盐溶液在20‑30min内边搅拌边加入到碱液中，反应至中性，即pH=7，再陈化25‑35min；4）抽滤，用纯水洗涤3次；5）干燥并加热分解即得到多孔分等级球活性氧化铜。

【技术特征摘要】
1.一种多孔分等级球活性氧化铜粉的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：1）配制铜盐溶液，使铜盐溶液中铜离子浓度为40-80g/L；2）配制碱液，使碱液中钠离子浓度为20-60g/L；3）在温度为60–90℃下，将铜盐溶液在20-30min内边搅拌边加入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宽镇，高玲，扈琳，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61