一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺与纳米碱式碳酸铜制造技术

本申请涉及无机金属化合物材料制备技术领域，具体公开了一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺与纳米碱式碳酸铜。一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺，其包括以下步骤：碳酸钠溶液配置、添加剂溶液配置、沉淀反应、过滤、干燥，所述沉淀反应为：在25

【技术实现步骤摘要】
一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺与纳米碱式碳酸铜


[0001]本申请涉及无机金属化合物材料制备
，更具体地说，它涉及一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺与纳米碱式碳酸铜。

技术介绍

[0002]碱式碳酸铜用途广泛，可用来制造信号弹、烟火、油漆、杀菌剂、木制防腐剂、饲料添加剂等。超细化后，将可以大大改善和提高碱式碳酸铜的应用性能，而不同粒度的纳米材料具有不同的光、电、磁效应。
[0003]目前，碱式碳酸铜常用的制备方法有氨法、硝酸铜法和硫酸铜法，国内外研究较多的是硫酸铜法，但是生产成本较高。近年来，有些人用酸性蚀刻液废液来生产碱性碳酸铜，可以对酸性蚀刻液废液进行有效的回收利用。用酸性蚀刻液废液来生产碱性碳酸铜的工艺一般为：首先以含铜蚀刻废液制备氧化铜，再经碳氨溶液溶铜、蒸氨、沉铜等工序制备碱式碳酸铜。
[0004]针对上述相关技术，申请人认为，蒸氨沉铜工序耗能较大，整个合成工艺需分三步进行，较为繁琐。

技术实现思路

[0005]为了简化生产步骤，提高产品质量，本申请提供一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺与纳米碱式碳酸铜。
[0006]第一方面，本申请提供一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺，采用如下的技术方案：一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺，其包括以下步骤：碳酸钠溶液配置、添加剂溶液配置、沉淀反应、过滤、干燥，所述沉淀反应为：在25
‑
35℃下，将碳酸钠溶液和添加剂溶液同时滴加入酸性蚀刻液中，进行沉淀反应，反应终点为PH值为5.5
‑
9.5；酸性蚀刻液的质量以Cu<br/>2+
质量计，酸性蚀刻液与碳酸钠的质量比为（0.45
‑
1.35）:1；酸性蚀刻液与添加剂的质量比为1：（5.5
‑
16.5）。
[0007]通过采用上述技术方案，酸性蚀刻液为酸性氯化铜蚀刻废液，其中含有大量铜离子与氯离子，将碳酸钠溶液与添加剂同时加入到酸性蚀刻液中，碳酸钠与铜离子发生沉淀反应，生成碳酸铜；添加剂可以对生成的碳酸铜颗粒进行分散、定型，而添加剂随碳酸钠一同加入，可以在碳酸铜刚生成的时候就对碳酸铜进行分散、定型，使得在先生成的碳酸铜不会对在后生成的碳酸铜产生影响，减少碳酸铜颗粒之间的团聚，提高生成的碱性碳酸铜的质量。制备工艺简单，易操作，生成的碱性碳酸铜质量高。
[0008]优选的，所述酸性蚀刻液与添加剂的质量比为1：（9
‑
13）。
[0009]通过采用上述技术方案，进一步优化添加剂与酸性蚀刻液的配比，提高添加剂对生成的碱式碳酸铜颗粒的分散与定型作用，进一步提高生成的碱性碳酸铜的质量。
[0010]优选的，所述添加剂为十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
[0011]通过采用上述技术方案，十二烷基磺酸钠为一种阴离子表面活性剂，可以和碳酸钠配合，会影响粒子间范德华力和静电斥力的平衡，防止粒子生长变大；聚乙烯基吡咯烷酮作为高分子表面活性剂，在不同的分散体系中，可作为分散剂、粒度调节剂、抗再沉淀剂、助溶剂，充分发挥其分散与定型作用，提高生成的碱性碳酸铜的质量。
[0012]优选的，所述添加剂包括质量比为（2
‑
3）：1的十二烷基磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮。
[0013]酸性氯化铜蚀刻液中氢离子浓度较高，与碳酸钠碱溶液反应时，溶液的pH值降低较快，碳酸钠碱性过强，反应结束后氢氧根剩余过多，铜离子与氢氧根反应生成的氢氧化铜容易分解为氧化铜，不利于碱式碳酸铜的制备。通过采用上述技术方案，十二烷基磺酸钠在水中呈碱性，与碳酸钠混合后可降低反应的初始p H，还可使反应过程中的p H变化缓慢，保持反应过程中p H值在饱和碱式碳酸铜溶液的p H范围内，有利于碱式碳酸铜沉淀的形成。在本申请限定的十二烷基磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮配比范围内，生成的碱式碳酸铜纯度更高。
[0014]优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮平均分子量为45000
‑
58000。
[0015]优选的，所述碳酸钠溶液的质量百分浓度为5
‑
20%。
[0016]优选的，所述酸性蚀刻液用水进行稀释，稀释倍数为2
‑
3倍。
[0017]通过采用上述技术方案，对酸性蚀刻液进行稀释，可以降低生成的产品中氯离子的含量，但是稀释倍数过高，氯离子的含量反而会上升将稀释倍数限定为2
‑
3倍，可以得到纯度更高的碱性碳酸铜产品。另外，碱性碳酸铜的粒径会随反应物的浓度增大而增大，稀释后可以得到粒径更小的碱式碳酸铜产品。
[0018]优选的，所述酸性蚀刻液用水与乙醇的混合液进行稀释，水与乙醇质量比为（5
‑
7）：1。
[0019]通过采用上述技术方案，当不加乙醇，以水为溶剂时，水解生成的粒子很容易生长团聚，粒子变大。当加入乙醇做溶剂时，蚀刻液中的氯化铜以分子形式溶解于无水乙醇中，当水解反应发生时，生成的粒子表面有乙醇，其表面张力小，粒子不易团聚生长。再加上表面活性剂会吸附在粒子表面形成空间位阻，起到了很好的分散作用，阻碍了粒子的团聚。
[0020]第二方面，本申请提供一种由以上任一所述的纳米碱式碳酸铜的制备工艺制备得到的纳米碱式碳酸铜。
[0021]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用碳酸钠溶液与添加剂同时加入到酸性蚀刻液中，碳酸钠与铜离子发生沉淀反应，生成纳米碱性碳酸铜，生产工艺简单，易于操作，得到的纳米碱性碳酸铜的Cu
2+
质量百分含量可以达到55.52
‑
56.25%，Cl
‑
质量百分含量可以达到0.001
‑
0.0005%，产品呈规则微球状，粒径可以达到2.0
‑
3.5μm。
附图说明
[0022]图1为实施例1中得到的碱式碳酸铜在200nm分辨率下的扫描电镜图；图2为实施例1中得到的碱式碳酸铜在500nm分辨率下的扫描电镜图；图3为实施例1中得到的碱式碳酸铜在2μm分辨率下的扫描电镜图；图4为实施例1中得到的碱式碳酸铜在5μm分辨率下的扫描电镜图；图5为实施例1得到的碱式碳酸铜的XRD图。
具体实施方式
[0023]以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0024]原料本申请实施例原料均可以通过市售获得：酸性蚀刻液：密度 1.30 g/mL；Cu
2+
质量浓度118.6 g/L，H
+
浓度1.88 mol/L，Cl
‑
质量浓度274.74 g/L。
实施例
[0025]实施例1一种纳米碱式碳酸铜，其制备工艺为：S1.碳酸钠溶液配置将1kg碳酸钠固体加入19kg水中，搅拌溶解，配置成质量百分浓度为5 % 的碳酸钠溶液备用；S2.添加剂溶液配置将900kg聚乙烯吡咯烷酮加入到3kg水中，在25℃下超声分散30min，冷却至室温后再加入7kg水配置成浓度为2mol/L的聚乙烯吡咯烷酮水溶液，摇匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺，其包括以下步骤：碳酸钠溶液配置、添加剂溶液配置、沉淀反应、过滤、干燥，其特征在于，所述沉淀反应为：在25
‑
35℃下，将碳酸钠溶液和添加剂溶液同时滴加入酸性蚀刻液中，进行沉淀反应，反应终点为PH值为5.5
‑
9.5；酸性蚀刻液的质量以Cu
2+
质量计，酸性蚀刻液与碳酸钠的质量比为（0.45
‑
1.35）:1；酸性蚀刻液与添加剂的质量比为1：（5.5
‑
16.5）。2.根据权利要求1所述的一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺，其特征在于：所述酸性蚀刻液与添加剂的质量比为1：（9
‑
13）。3.根据权利要求1所述的一种纳米碱式碳酸铜的制备工艺，其特征在于：所述添加剂为十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种纳米碱式碳酸铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志程，
申请(专利权)人：杭州富阳鸿源再生资源利用有限公司，
类型：发明
国别省市：