一种复合微纳米铜粉及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料制备与表面改性技术领域，涉及一种复合微纳米铜粉及其制备方法。本发明专利技术提供一种复合微纳米铜粉的制备方法，包括以下步骤：1）在水中加入含氨化合物，调节pH至碱性，再加入木质素，配成混合溶液A；2）将铜源溶入混合溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；3）将混合溶液B干燥后粉碎，再进行热处理，即得所需复合微纳米铜粉。本发明专利技术进一步提供了上述方法制备的复合微纳米铜粉及其应用。本发明专利技术提供的一种复合微纳米铜粉及其制备方法，反应体系简单，反应条件温和，成本低，制备得到的微纳米铜粉的尺寸、形态和碳含量均可调控，可用于导电材料、水处理、催化、电池材料等领域。

A composite micro nano copper powder and its preparation method

The invention belongs to the technical field of preparation and surface modification of nanomaterials, and relates to a composite micro - nano copper powder and a preparation method. The present invention provides a composite micro nano copper powder preparation method comprises the following steps: 1) in water containing ammonia compounds, adjusting the pH to add alkaline lignin, the mixture solution of A; 2) the source of copper into the mixed solution of A, mixed, mixed solution B; 3) the mixed solution of B dried and crushed, then heat treatment is required for composite micro nano copper powder. The invention further provides a composite micro - nano copper powder prepared by the above method and its application. The invention provides a composite micro nano copper powder and its preparation method, simple reaction system, mild reaction conditions, low cost, size, morphology and carbon content can control micro nano copper powder prepared, can be used in the field of conductive materials, water treatment, catalysis, battery materials etc..

【技术实现步骤摘要】
一种复合微纳米铜粉及其制备方法
本专利技术属于纳米材料制备与表面改性
，涉及一种复合微纳米铜粉及其制备方法。
技术介绍
纳米铜粉具有小尺寸效应，大的比表面和宏观量子隧道效应，具有很多微米级铜粉末材料所不具有的优良性能。同时，纳米铜粉具有价格便宜，原材料丰富的优势，受到越来越多研究者的关注。纳米铜粉的比表面积大，表面活性中心数目多，可以用作催化剂。例如，在汽车尾气净化处理过程中，可以用来部分地代替贵金属铂和钌，使有毒性的一氧化碳转化为二氧化碳，使一氧化氮转变为二氧化氮；在高分子聚合物的氢化和脱氢反应中，纳米铜粉催化剂有极高的活性和选择性，在乙炔聚合反应用来制作导电纤维的过程中，纳米铜粉是很有效的催化剂。纳米铜粉具有优异的电气性能，能广泛应用于导电胶、导电涂料和电极材料。例如：随着电子工业的发展，由纳米铜粉制备的超细厚膜浆料将在大规模集成电路中起着重要的作用，同时价格比贵金属银粉、钯粉低廉，具有广阔的应用前景。另外，超细铜粉是导电率好、强度高的纳米铜材不可缺少的基础原料。但是，由于纳米铜粉的粒径较小，表面活性较大，易于团聚，并且粉末表面易被氧化，因此改善纳米铜粉的分散性及防止铜粉被氧化也是一个重要研究方向。中国专利技术专利CN101590530A公开了一种高抗氧化性类球形铜粉的制备方法，包括还原反应、洗涤、表面化学处理和干燥处理步骤，所述还原反应是将还原剂和含铜起始物材料溶于溶剂中，在助剂的作用下，进行还原反应，反应温度是40～100℃，反应时间是2～5小时。专利CN101590530A中所制备的铜粉虽然具有较好的抗氧化性，但颗粒尺寸较大，失去了纳米铜粉的纳米尺寸优势。中国专利技术专利CN103464774B公开了一种低团聚抗氧化纳米铜粉的制备方法，将铜盐溶液滴加到还原剂-分散剂混合液中，调节pH值至10～13，在70～75℃且超声振荡条件下保持反应至反应结束，然后，静置得初级沉淀物；初次洗涤及过滤步骤，得次级沉淀物；超声处理步骤，将表面保护剂加至次级沉淀物中，超声振荡处理后静置得三级沉淀物；再次洗涤剂过滤步骤，得四级沉淀物；预干燥步骤，将NH4HCO3加入到所得铜粉中混匀，置于流动氮气氛下于70～80℃干燥处理得到纳米铜粉。专利CN103464774B通过改变加料顺序，采用超声振动搅拌并加入NH4HCO3有效的避免了纳米铜粉的团聚及氧化，但该制备工艺复杂，不适合产业化大生产。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种复合微纳米铜粉及其制备方法，用于解决现有技术的缺陷，需要一种技术能够实现以下目的：(1)制备工艺绿色环保；(2)工艺简单，适合产业化生产；(3)抗氧化性能好；(4)原料来源广泛价格低廉。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种复合微纳米铜粉的制备方法，包括以下步骤：1)在水中加入含氨化合物，调节pH至碱性，再加入木质素，配成混合溶液A；2)将铜源溶入步骤1)中所述混合溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；3)将步骤2)中所得混合溶液B干燥后粉碎，再进行热处理，即得所需复合微纳米铜粉。优选地，步骤1)中，所述水为去离子水。优选地，步骤1)中，所述含氨化合物选自氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种。优选地，步骤1)中，所述含氨化合物与木质素的质量比为(1～50)：1，如(1～10)：1，(10～20)：1，(20～35)：1，(35～50)：1，(25～35)：1。优选地，步骤1)中，所述碱性的pH值>8.0。优选地，步骤1)中，所述混合溶液A中，所述木质素在水中的浓度为0.1～2wt％。优选地，步骤1)中，所述木质素的技术指标为：pH为6.9-7.1；灰分≤16％；水份≤8.0％；水不溶物≤1.0％。所述木质素(Lignin)是存在于木质组织中，一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物。本专利技术中使用的木质素为商用木质素，可从市场上购买获得。优选地，步骤2)中，所述铜源选自纯铜或铜盐中的一种或两种。更优选地，所述铜盐选自硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、碱式碳酸铜、碱式硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种。优选地，步骤2)中，所述铜源中Cu元素的质量，与木质素的质量比为1：(0.2～16)，如1：(0.2～1)，1：(1～3)，1：(3～6)，1：(6～9)，1：(9～12)，1：(12～16)。所述铜源中Cu元素以Cu2+计。优选地，步骤2)中，所述混合温度为20～100℃。优选地，步骤2)中，所述混合溶液B为木质素与铜氨络合物混合溶液。优选地，步骤3)中，所述干燥条件为：干燥时间：2～24h；干燥温度：40～100℃。优选地，步骤3)中，所述粉碎条件为：电机转速：25000～30000r/min，优选为28000r/min；粉碎程度：30～300目。优选地，步骤3)中，所述热处理条件为：气氛：非氧化性气氛；温度：400～1000℃；煅烧时间：1～12h。更优选地，所述非氧化性气氛选自惰性气氛或还原性气氛中的一种。进一步优选地，所述惰性气氛选自氮气或稀有气体中的一种或两种。最优选地，所述稀有气体选自氩气、氦气、氖气中的一种或多种。进一步优选地，所述还原性气氛选自纯氢气、含氢混合气或氨气的一种或多种。所述含氢混合气为含5％(体积百分比)氢气的混合气。所述含氢混合气优选为氢气与氩气的体积百分比按5：95混合的气体。上述制备方法的反应机理为：铜源溶解后形成了Cu2+，并于含氨化合物形成铜氨络合物，进一步地与木质素溶液充分混合，实现Cu2+在木质素溶液中的均匀分散。在高温及非氧化性气氛条件下，Cu2+最终被还原为Cu单质，并且由于木质素的空间限制效应，阻止了Cu颗粒的长大，得到纳米Cu颗粒；同时木质素在热处理过程中逐渐转化为无定形碳或纳米片状石墨、石墨烯、纳米类金刚石相，并包覆于铜纳米颗粒表面。从而得到具有极好抗氧化效果的微纳米复合铜粉。上述方法中，可实现对复合微纳米铜粉的尺寸和形态的调控。可通过控制Cu2+-铵根-木质素的比例、热处理的反应条件来控制复合铜粉的形态。本专利技术第二方面提供由上述方法制备的一种复合微纳米铜粉。优选地，所述复合微纳米铜粉的表面包覆有含碳物质。更优选地，所述含碳物质为无定形碳或石墨。更优选地，所述复合微纳米铜粉以质量百分比计，所述含碳物质占所述复合微纳米铜粉总质量的0.01～10.00wt％。优选地，所述复合微纳米铜粉的平均粒径为20-500nm。优选地，所述复合微纳米铜粉的形态为球形或颗粒状。本专利技术第三方面提供一种复合微纳米铜粉在导电材料、水处理、催化、电池材料领域的用途。如上所述，本专利技术的一种复合微纳米铜粉及其制备方法，利用木质素作为碳源，制备铜-碳纳米粉体，该方法具有以下有益效果：(1)本专利技术提供了一种创新的含碳复合微纳米铜粉的原位合成方法，合成工艺简单，所得复合微纳米铜粉的尺寸和形态均可调控，所述纳米铜粉中碳含量也可调控。(2)本专利技术制备的复合微纳米铜粉具有良好的室温大气抗氧化性能。(3)本专利技术的反应体系简单，反应条件温和，成本低，制备得到新型的微纳米铜粉具有良好的分散性和稳定性，提高了铜粉与表面能较低的基体的界面相容性，包覆改性后的铜粉具有良好的导电性，具有很好的反应活性和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合微纳米铜粉的制备方法，包括以下步骤：1)在水中加入含氨化合物，调节pH至碱性，再加入木质素，配成混合溶液A；2)将铜源溶入步骤1)中所述混合溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；3)将步骤2)中所得混合溶液B干燥后粉碎，再进行热处理，即得所需复合微纳米铜粉。

【技术特征摘要】
1.一种复合微纳米铜粉的制备方法，包括以下步骤：1)在水中加入含氨化合物，调节pH至碱性，再加入木质素，配成混合溶液A；2)将铜源溶入步骤1)中所述混合溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；3)将步骤2)中所得混合溶液B干燥后粉碎，再进行热处理，即得所需复合微纳米铜粉。2.根据权利要求1所述的复合微纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述含氨化合物选自氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种；所述含氨化合物与木质素的质量比为(1～50)：1。3.根据权利要求1所述的复合微纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合溶液A中，所述木质素在水中的浓度为0.1～2wt％。4.根据权利要求1所述的复合微纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述铜源选自纯铜或铜盐中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的复合微纳米铜粉的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭庆彪，赵斌元，赖奕坚，乐志芳，牛雨萌，周洁，周娜，
申请(专利权)人：斌源材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31