一種具有多棱角結構的銅顆粒及其制備方法與流程

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種具有多棱角結構的銅顆粒及其制備方法。

背景技術：

銅具有很好的導電性、延展性及其他性能，使得銅及其合金的應用非常廣泛，可用作導電材料、導熱材料、生物殺菌、催化材料等。銅的性質與其形貌、尺寸、晶面、表面積等密切相關。增大銅的表面積可增加銅與其他物質或環境的接觸界面，從而提高相關性能。通常通過減小銅顆粒尺寸的方法得到更大的表面積，尤其是減小到納米級別的尺寸。但納米顆粒極易團聚、氧化，導致無法達到理想的要求。相比而言，微米級銅顆粒性質穩定，不易發生團聚與氧化。增大微米級銅顆粒的表面積，可有效改善銅顆粒的各項性能。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種具有多棱角結構的微米級銅顆粒及其制備方法。所制備的銅顆粒的尺寸為1~10微米。多棱角結構增大了銅顆粒的表面積，且較多的棱與頂角對改善銅顆粒的催化性能以及與其他物質的結合力有重要作用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

將銅前驅體加入溶劑中攪拌并加入強堿，然后在一定溫度下，在保護氣氛下加熱一定時間。冷卻過濾，冷凍干燥，即得到所述的具有多棱角結構的微米級銅顆粒。

所述的銅前驅體是硝酸銅、硫酸銅、碳酸銅、醋酸銅、氯化銅中的一種或由兩種或兩種以上銅前驅體按任意質量比混合的混合物。

所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙酮中的一種或由兩種或兩種以上溶劑以任意體積比混合的溶液。

所述的強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，濃度為8~20摩爾/升，所加入的銅前驅體和強堿的摩爾比為1:1~100。

所述的保護氣氛是氮氣、氦氣、氬氣、二氧化碳中的一種或由兩種或兩種以上氣體以任意體積比混合的混合氣體。

所述加熱溫度是40~100oc。

所述加熱回流時間是10~1000min。

所述冷卻過濾中的冷卻溫度為-5~5oc。

所述冷凍干燥的溫度為-50~0oc，干燥時間為12~60h。

本發明的顯著優點：

銅顆粒的尺寸為1~10微米，微米級銅顆粒性質穩定，不易發生團聚與氧化；多棱角結構增大了銅顆粒的表面積，且較多的棱與頂角對改善銅顆粒的催化性能以及與其他物質的結合力有重要作用。本方法具有簡單高效、原料廣泛等優點。

附圖說明

圖1為本發明具有多棱角結構的銅顆粒的掃描電鏡圖片。

圖2為不同的銅顆粒與氧化鈰顆粒混合后的二氧化碳加氫制甲醇產率比較。其中銅納米顆粒和銅微米顆粒均為球形顆粒，氧化鈰是直徑2微米的球形顆粒。由實驗結果對比可知，銅納米顆粒的初始活性較高（2mmol甲醇/g催化劑h），但5小時后活性衰減較大，降至0.1mmol甲醇/g催化劑h；球形銅微米顆粒的初始活性即較低，僅為0.6mmol甲醇/g催化劑h，5小時后也衰減至0.1mmol甲醇/g催化劑h；本發明所制備的銅微米顆粒，初始活性位1.1mmol甲醇/g催化劑h，雖不及銅納米顆粒的活性，但5小時后活性仍有0.65mmol甲醇/g催化劑h，表現出了較好的穩定性。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不僅僅限于這些實施例。

實施例1

將硝酸銅加入水中攪拌并加入濃度8摩爾/升的氫氧化鈉，所加的硝酸銅與氫氧化鈉的摩爾比為1:1，然后在40oc及氮氣氣氛下加熱10min。-5oc冷卻過濾，-50oc冷凍干燥12h，即得到所述的具有多棱角結構的銅顆粒，顆粒平均尺寸為2微米。

實施例2

將硫酸銅加入甲醇中攪拌并加入濃度20摩爾/升的氫氧化鉀，所加的硫酸銅與氫氧化鉀的摩爾比為1:100，然后在100oc及氬氣氣氛下加熱1000min。5oc冷卻過濾，0oc冷凍干燥60h，即得到所述的具有多棱角結構的銅顆粒，顆粒平均尺寸為10微米。

實施例3

將醋酸銅加入乙醇中攪拌并加入濃度14摩爾/升的氫氧化鈉，所加的醋酸銅與氫氧化鈉的摩爾比為1:20，然后在70oc及氦氣氣氛下加熱500min。0oc冷卻過濾，-25oc冷凍干燥30h，即得到所述的具有多棱角結構的銅顆粒，顆粒平均尺寸為5微米。

實施例4

將碳酸銅、氯化銅按質量比1:1加入異丙醇中攪拌并加入濃度15摩爾/升的氫氧化鈉，其中銅離子與氫氧化鈉的摩爾比為1:10，然后在100oc及氮氣氣氛下加熱40min。5oc冷卻過濾，-5oc冷凍干燥24h，即得到所述的具有多棱角結構的銅顆粒，顆粒平均尺寸為4微米。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。

技術特征：

技術總結
本發明提供了一種具有多棱角結構的銅顆粒及其制備方法。這種銅顆粒具有多棱角結構，尺寸為1~10微米。制備方法的主要步驟為：將銅前驅體加入溶劑中攪拌并加入強堿，然后在一定溫度下，在保護氣氛下加熱一定時間。冷卻過濾，冷凍干燥，即得到所述的具有多棱角結構的微米級銅顆粒。多棱角結構可有效增大銅顆粒的表面積，改善銅顆粒的各項性能。本方法具有簡單高效、原料廣泛等優點。

技術研發人員：徐峰;林本鋒
受保護的技術使用者：福州大學
技術研發日：2017.06.16
技術公布日：2017.08.04