[發(fā)明專利]超微米氧化銅粉體材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110122661.8
• 申請(qǐng)日: 2011-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN102275974A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉彬彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉彬彬
• 主分類號(hào): C01G3/02
• 分類號(hào): C01G3/02;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明提供的一種制備超微米氧化銅粉體材料的方法，屬于高性能功能材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氧化銅是一種具有多種催化活性的物質(zhì)。廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷和搪瓷，燃料、觸媒、以及制造其他銅鹽；氧化銅還用于人造絲工業(yè)，油脂脫硫劑、油漆的防皺劑及電子行業(yè)等。氧化銅作為固體火箭推進(jìn)劑的燃速催化劑，不僅能提高燃速，降低壓強(qiáng)指數(shù)，而且對(duì)AP復(fù)合推進(jìn)劑亦有較好的催化效果；用作傳感器的包覆膜，能夠大大提高傳感器對(duì)的選擇性和靈敏度，由于含銅氧化物在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域的異常特性，使其又成為重要的模型化合物，用于解釋復(fù)雜氧化物的光譜特征。此外，由于氧化銅對(duì)一氧化碳的完全氧化具有較高的催化活性，有望用作汽車尾氣的凈化材料。超細(xì)粉體具有界面效應(yīng)，尺寸效應(yīng)和體積效應(yīng)，因此具有比一般粉體更強(qiáng)的功能性。制備超細(xì)氧化銅粉體已成為廣大學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。目前，超細(xì)氧化銅粉體的的制備方法有室溫固相反應(yīng)法、低溫固相配位化學(xué)反應(yīng)法、聲化學(xué)法、醇熱法、改進(jìn)的溶膠-凝膠法、快速液相沉淀法等。這些方法具有自身優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也有不足之處。制備成本高，工藝流程復(fù)雜，污染嚴(yán)重成為制約上述方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的根本原因。因此開發(fā)一種成本低廉，操作簡(jiǎn)單，處理方便，反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)的超細(xì)氧化銅粉體材料具有重要意義。如果不在高溫或堿(酸)性液體條件下直接制備生成超細(xì)氧化銅粉體，將會(huì)節(jié)省大量的加工成本，并有利于環(huán)境的保護(hù)。

機(jī)械合金化(Mechanical?Alloying，簡(jiǎn)稱MA)是一種制備合金粉末的高新技術(shù)[4]，它是在高能球磨的作用下，利用金屬粉末混合物的反復(fù)變形、斷裂、焊合、原子間相互擴(kuò)散或發(fā)生固態(tài)反應(yīng)形成合金粉末。機(jī)械合金化作為新材料的制備技術(shù)之一，特別是其在細(xì)微、超細(xì)微粉體材料的研究方面占有重要的地位，已引起材料科學(xué)界的廣泛關(guān)注。本專利采用高能球磨法結(jié)合充氧法制備氧化銅粉末，既縮短制備工藝流程，降低加工成本，也避免了常規(guī)方法中酸性(堿性)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供了一種制備超微米氧化銅粉體材料的方法——氧化球磨法，即通過球磨法結(jié)合充氧技術(shù)一次獲得氧化銅粉末。其原料可以是純銅線(或純銅塊)，也可以是純銅加工過程中產(chǎn)生的已部分發(fā)生氧化的氧化皮。這種方法不但不需要高溫或合成前驅(qū)體，而且制備過程中工藝流程短，酸性(堿性)藥劑用量少，對(duì)環(huán)境友好。制備的氧化銅粉體材料純度高(≥99％)，粒度小(平均粒度≤1μm)，部分粉末粒度可以達(dá)到納米級(jí)。

本發(fā)明為達(dá)到上述目的，采用的方案是：

1)如采用純銅線(或純銅塊)為原料時(shí)，將純銅線(或純銅塊)切割成為小體積塊(≤10mm³)，并保證切割過程中無雜質(zhì)混入；如采用氧化皮為原料時(shí)，氧化皮需加熱干燥，干燥溫度100～200℃，保溫時(shí)間1～5h，除去吸附表面的蒸氣。

2)將準(zhǔn)備好的小純銅體積塊或氧化皮放入球磨機(jī)的球磨罐中進(jìn)行球磨，球料比：10∶1～100∶1，公轉(zhuǎn)速度：100～450r/min，自轉(zhuǎn)速度：100～750r/min，球磨時(shí)間：1～10h。

3)在球磨過程中對(duì)球磨罐進(jìn)行充氧，制備過程中充氧次數(shù)：1～10次。在球磨罐中銅與氧反應(yīng)過程用化學(xué)方程式表示如下：

2Cu+O₂＝2CuO??????(1)

Cu+Cu²⁺＝2Cu⁺?????(2)

2Cu₂O+O₂＝4CuO????(3)

本發(fā)明中所述的原料可以是純銅線(或純銅塊)，也可以是純銅加工過程中產(chǎn)生的已部分發(fā)生氧化的氧化皮。純銅線(或純銅塊)中銅的含量≥99％。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果，體現(xiàn)在：

1)與傳統(tǒng)制備超細(xì)氧化銅粉體材料的工藝相比，避免了高溫和大量使用化學(xué)藥劑，如酸，堿，鹽等，對(duì)環(huán)境不造成污染。

2)在球磨過程中，球磨罐升高的溫度可以實(shí)現(xiàn)銅與氧的化學(xué)合成。當(dāng)在氧氣充分的情況下，能夠形成氧化銅。銅的氧化與氧化銅粉末的生成同時(shí)完成大大縮短工藝流程。

3)該方法制備的氧化銅粉體，具有較高的純度(≥99％)，較小的粒度(平均粒度≤1μm)，且部分粉末粒度已達(dá)到納米極(1～100nm)。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一所得氧化銅粉末的形貌(×3000)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一所得氧化銅粉末的X射線衍射譜。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二所得氧化銅粉末的形貌(×3000)。