[發明專利]一種室溫下制備超細銅粉的方法

無效

• 申請號: 201210090690.5
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102601383A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 何為;周珺成;周國云;唐耀;王守緒
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及功能材料，尤其是室溫條件下超細銅粉的制備方法。

背景技術

超細金屬顆粒的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀隧道效應使其在集成電路、催化、潤滑、抗菌、電磁屏蔽等領域具有極其重要的應用價值。目前一些貴金屬的超細微粒如金、鉑、銀都已得到了廣泛的研究，而金屬銅微粒易被氧化、顆粒分散性較差且形貌不易控制，所以相關研究較少。相比于貴金屬微粒，金屬銅的價格相對低廉，并且具有良好的導電性，這使其具有廣泛的應用前景。

目前制備超細銅粉的方法主要有球磨法、氣相蒸發法、微乳液法、電解法、γ射線輻照法、溶膠-凝膠法、超臨界流體干燥法、液相還原法等。其中液相還原法由于其制備成本低、設備簡單易得、反應容易控制等優點而具有重要研究價值。然而通常液相還原法制備超細銅粉的關鍵步驟，即銅離子被還原劑還原成金屬銅這一反應步驟通常需要提供較高的反應溫度。較高的反應溫度造成了成本的增加、升溫的環節消耗了時間，這限制了液相還原法制備超細銅粉的發展。

Kyoohee?Woo[參考文獻Kyoohee?Woo，Kongjo?Kim，Jang?Sub?Kim，Soonkwon?Lim，Jooho?Moon.Ink-Jet?Printing?of?Cu-Ag-Based?Highly?Conductive?Tracks?on?a?Transparent?Substrate[J].Langmuir，2009，Vol25(1)：429～433.]等人以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，以次亞磷酸鈉為還原劑在一縮二乙二醇體系中還原硫酸銅，制得了超細銅粉，但是該反應需要140℃的反應溫度。

公開號為CN?1188700A的中國專利申請提供了一種在液相中用連二亞硫酸鈉還原二價銅離子制備超細銅粉的方法，但是該方法在銅離子被還原成金屬銅微粒的步驟中需要40～100℃的反應溫度。

公開號為CN?101195170A的中國專利申請提供了一種采用兩步還原將二價銅離子還原為超細銅粉的方法，但是該方法在第一步和第二步還原時都需要提供60～80℃的環境溫度。

以上方法得到的超細銅粉都需要在銅離子被還原成金屬銅的這一步驟中提供較高的反應溫度，并且液相還原法制備超細銅粉過程中使用的還原劑大都為甲醛、水合肼等有毒試劑。這在很大程度上制約了液相還原法制備超細銅粉的工業生產和實際應用。

發明內容

本發明旨在提供一種室溫下制備超細銅粉的方法，以解決反應溫度對液相還原法制備超細銅粉的限制，該方法設備簡單、不需熱源、工藝流程短、成本低、制備出的超細銅粉純度高、分散性好，且制備過程中采用的原料對人體無害，對環境友好。

本發明詳細技術方案為：

一種室溫下制備超細銅粉的方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1：配制銅鹽溶液。以乙酸銅為溶質，乙二醇為溶劑，配制乙酸銅的乙二醇溶液作為銅鹽溶液，其中乙酸銅的質量濃度控制在2.9g/L～20g/L之間。

步驟2：配制還原性保護溶液。以抗壞血酸為還原劑，聚乙烯吡咯烷酮為保護劑，將所述還原劑和保護劑溶于乙二醇中，得到還原性保護溶液；其中所述還原劑的質量濃度控制在11g/L～50g/L之間，所述保護劑的質量濃度控制在2.5g/L～100g/L之間。

步驟3：液相還原反應。在室溫條件下將步驟1配制的銅鹽溶液和步驟2配制的還原性保護溶液按照乙酸銅∶抗壞血酸＝1∶(2～10)的摩爾比進行混合，同時進行攪拌。

步驟4：收集步驟3液相還原反應所得固體物，經無水乙醇洗滌、真空干燥，得到最終的超細銅粉。