[发明专利]一种超细铜粉体的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及化工及功能材料超细金属粉末的制备方法，特别涉及一种超细铜粉体的制备方法。

背景技术

超细材料是20世纪80年代中期发展起来的新型功能基础材料，而超细金属材料又是其中一个重要的分支。目前，金属超细材料并没有一个严格的定义，从几个纳米到几千个纳米的粉体，都可称之为超细金属粉体材料。由于超细金属材料存在着小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应等，使其具有许多与相同成分常规材料不同的性质，在力学、电学、磁学及化学等领域有许多特异性能和极大的潜在应用价值。

超细铜粉具有金属铜良好的导电、导热、耐腐蚀、表面光洁与无磁性等优点，作为高性价比基础功能性粉体材料被广泛应用，如用于化学工业的催化剂、机械行业中的润滑油添加剂、电子行业中的导电油墨、医药卫生行业中的药物、机械磨合修复等现代高科技领域，极具开发潜力。

超细铜粉的制备方法很多，文献报道的有：低温化学还原法（J. Phys. Chem.C, 2007,111,14689-14693.）、水热溶剂热法（Cryst. Growth Des. 2006,6,2603-2606.）、激光辐射法（J. Phys. Chem.B. 2002, 106, 9717-9722.）、反相胶束法（Langmuir. 2004, 20, 11772-11777.）、前躯体热分解（Materials Letters. 2009, 63, 441-443.）、金属蒸镀法（Chem. Mater. 2002, 14 ,1183-1186.）、真空气相沉积法（Adv. Mater. 2003, 15, 303-305.）、微乳液法（Adv. Mater. 1999, 11, 1358-1362.）。此外，Joanna P. Cason等采用超临界乙醇还原Cu(AOT)₂制备超细单质铜（J. Phys. Chem. B. 2000, 104, 1217 -1221.），Sophie Desmoulins-Krawiec等采用超临界CO₂—甲醇还原Cu(hfac)₂制备超细铜粉（J. Mater. Chem., 2004, 14, 228-232），李亚栋等采用溶剂热合成了纳米铜粉（Chem. Comm, 2011, 47, 3604-3606.）。目前已公开报道的制备超细单质铜粉体的专利（CN101264526A、CN101143387A、CN101879606A、CN1803352A、CN1686648A、CN1483540A等）多集中于液相还原法。这些方法虽然实现了纳米铜的化学制备，但也或多或少的存在问题，如液相还原法中所得的铜颗粒粒径较大，粒径分布较宽，产物容易团聚，使用的溶剂、还原剂多有剧毒，容易污染环境，或成本过高；金属蒸镀法设备复杂、成本高；溶剂热合成中实验条件要求苛刻；Cason等使用的超临界法中所用有机铜盐反应前躯体制备困难、成本高、存在毒性。

综上所述，设计操作简单，可工业化生产的超细铜粉体合成方法应具有很好的工业应用前景。到目前为止，尚未见采用超临界法以铜的氧化物为原料制备超细单质铜粉体的报道。铜氧化物或铜盐相对上述Cu(AOT)₂、Cu(hfac)₂等原料而言，价格低廉，而且易于获得。因此，超细铜粉体的生产需要一种克服以上弊端、简化生产工艺、降低原料生产成本、并且能增强原料适用性的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细铜粉体的制备方法。本发明在超（近）临界流体体系中制备单质铜粉体，反应时间短、反应温度低；对原料的适用性强；制备过程产品容易分离，所得单质铜粉体较纯净。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超细铜粉体的制备方法，所述方法包括以下过程：将铜氧化物、铜盐作为原料加入到反应器中，将反应器中空气排尽后，向反应器中加入溶剂介质和还原剂，加热反应器使反应温度达到60～280 ℃，反应压力达到0.1～20.0 Mpa，并在该状态下保持0.05～6.0 h 反应结束后，降低反应器内压力至0～0.5 Mpa，分离出溶剂；停止加热，待反应器内温度降至室温时，分离出固体粉末，经洗涤、真空干燥即得到超细铜粉体。

所述的一种超细铜粉体的制备方法，所述铜氧化物和铜盐包括氧化铜、氧化亚铜、硫酸铜、碱式碳酸铜、硝酸铜中的一种或几种混合物。

所述的一种超细铜粉体的制备方法，所述溶剂介质包括甲醇、乙醇，低碳醇的一种或几种混合物。