[發明專利]硫酸氫咪唑離子液體在電解精煉銅中的應用

無效

• 申請號: 200810058869.6
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101343750A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 華一新;張啟波;徐存英;李艷;田國才
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C25C1/12
• 分類號: C25C1/12
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司
• 代理人: 金耀生

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，特別是硫酸氫咪唑離子液體在電解精煉銅中的應用。

背景技術

銅具有良好的導電性、導熱性、耐腐蝕性和延展性等物理化學特性。導電性能和導熱性能僅次于銀，純銅可拉成很細的銅絲，制成很薄的銅箔。由于眾多的優良性能，銅在工業上有著廣泛的用途，包括電氣行業、機械制造、交通、建筑等方面。在銅冶煉工業中，為了獲得表面平整光滑、純度高的電解銅，常在電解液中加入少量添加劑。添加劑不僅能使陰極銅沉積細致、光潔、具有韌性，而且能減少銅沉積中雜質含量。傳統電解精煉銅的添加劑主要包括骨膠、硫脲、氯離子等，受化學和熱穩定性的影響在使用過程中往往易分解。

離子液體是一種具有廣闊應用前景的綠色溶劑，由于其具有化學熱穩定性高、不可燃、蒸汽壓低、離子電導率高、電化學窗口寬等傳統有機溶劑無法比擬的優點，已成為應用研究領域的熱點之一。硫酸氫咪唑離子液體([BMIM]HSO₄)作為一種新型的離子液體，近幾年已被廣泛地應用于各類有機反應催化劑，難浸出銅礦、金礦、銀礦的浸出劑。但將其作為金屬電沉積中添加劑的應用還未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型的電解精煉銅的添加劑硫酸氫咪唑離子液體，在傳統工業電解精煉銅的基礎上添加該添加劑后能得到細化均勻的陰極銅，并能有效的改善邊緣支晶現象。

本發明的技術方案是：將硫酸氫咪唑離子液體([BMIM]HSO₄)作為銅的電解精煉中的添加劑，添加量為25-50ppm。

本添加劑還可與傳統添加劑如：骨膠、氯離子等等比例混合使用。

本添加劑與工業電解精煉銅中傳統添加劑相比，主要優點包括：(1)作為有機添加劑其制作容易、成本低、離子電導性高。(2)良好的化學和熱穩定性，熱分解溫度大于200℃。(3)使用效果好、方便可靠，緩解邊緣支晶效應效果明顯。與傳統添加劑相比不僅能獲得平整致密的陰極銅，更能有效的改善邊緣支晶效應。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作詳細說明。

實施例1：

配制標準電解液，具體成分如下：40g?l^-1Cu²⁺，160g?l^-1H₂SO₄；以火法精煉的銅作為陽極板，純銅片為陰極；往電解液中加入硫酸氫咪唑離子液體添加劑50ppm，攪拌加熱至65℃，固定陰極純銅片反應面積，調節陰極電流密度至280A?m^-2，進行恒電流電解即可。

實施例2：

電解液組成成分為：30g?l^-1Cu²⁺，100g?l^-1H₂SO₄；加入硫酸氫咪唑離子液體添加劑25ppm，并改變陰極電流密度為250A?m^-2，其他條件及操作同于實施例1，進行恒電流電解。

實施例3：

將25ppm硫酸氫咪唑離子液體添加劑和25ppm氯離子混合加入電解液中，其中氯離子以NaCl的形式加入，其他條件及操作同于實施例1，進行恒電流電解。

以上實施例所用的硫酸氫咪唑離子液體，若制備可按以下進行(以1.5mol為例)：

1)中間產物的制備：將氯代正丁烷1.5mol和N-甲基咪唑1.5mol混合，以甲苯150ml為溶劑，80-90℃氬氣保護下機械攪拌，經回流反應24-72h后經減壓蒸餾提純，70-80℃下真空干燥8-12h即可得中間產物；

2)添加劑的合成：將由步驟1)所得中間產物0.5mol與硫酸0.5mol混合，用蒸餾水120ml作為溶劑，100-110℃下機械攪拌，回流反應4-6h后減壓蒸餾提純，110-120℃下真空干燥8-12h即可制得硫酸氫咪唑離子液體添加劑。