一种高纯碱式碳酸铜微球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种高纯碱式碳酸铜微球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，又称孔雀石，呈孔雀绿色，是制得氧化铜的重要前驱体，而氧化铜作为P型半导体材料，具有狭窄的能隙，广泛应用于异构化的催化，气敏元件，锂电池等方面；此外碱式碳酸铜自身也具有广泛的应用，不仅可以作为有机合成的催化剂，而且还可用作涂料、颜料等。
[0003]目前，碱式碳酸铜的制备方法有很多，从原料上分类，有硫酸铜法、硝酸铜法及氨法，其中应用最多的是硫酸铜法，但是这些方法不易制得形貌规整的碱式碳酸铜，而且以硫酸铜为原料时，产物中往往会夹杂碱式硫酸铜，降低产品的纯度。因此，利用简单的方法、适宜的原料，制备出形貌规整、纯度高的碱式碳酸铜微球具有重要意义。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高纯碱式碳酸铜微球及其制备方法。本发明通过采用简单易行的技术路线，制备出纯度高形貌好的碱式碳酸铜微球。
[0005]本发明方法以CuCl2S铜源，Na 20)3为碱源，通过直接沉淀法制备碱式碳酸铜，得到的碱式碳酸铜纯度高，晶型好，形貌均一。
[0006]本发明是通过如下技术方案来实现。
[0007]本发明提供一种高纯碱式碳酸铜微球，其粒度分布均匀在5-7 μπι，铜含量在56% -56.5%，铁含量小于5ppm，铅含量小于3ppm，锌含量小于lOppm，钠含量小于50ppm。
[0008]本发明还提供一种高纯碱式碳酸铜微球的制备方法，其采用直接沉淀法进行制备，具体步骤如下:
[0009](I)将&1(:12与Na 2C03分别溶解于去离子水中，制得CuCl 2与Na 2C03溶液；
[0010](2)将上述CuCl2溶液与Na2CO3溶液同时滴加到装有水的容器中，控制滴加速率，维持反应液pH在6.5-7.0范围内，同时控制容器中的温度在45-50°C之间；
[0011](3)待原料液滴加完毕后，45_50°C温度下保温静置陈化；
[0012](4)反应结束，过滤，洗涤，干燥后，得到翠绿色Cu2 (OH)2CO3粉末。
[0013]本发明中，步骤⑴中，CuCl2溶液与Na 2C03溶液浓度相同。
[0014]本发明中，步骤(I)中，CuCl2溶液与Na 2C03溶液的摩尔浓度均为0.5-1.0moI/L0
[0015]本发明中，步骤(3)中，静置陈化2_4h。
[0016]本发明中，步骤(4)中，干燥温度80-90°C，时间为5h_6h。
[0017]本发明中控制反应液中的pH在6.5-7.0之间，可以使获得的产物具有更好的结晶度。当pH小于6.5时，CO32与H +结合，进而生成CO 2逸出，产物会掺杂碱式氯化铜，纯度降低；而当PH大于7.0时，晶核表面HO量增加，改变了晶核表面质核比，产物的结晶度降低，而且得不到尺度均匀微球，甚至不形成微球。
[0018]本发明控制原料浓度在一定区间内，浓度过高时，会导致产物剧烈团聚，得不到规则的微球；浓度较低时，在控制的温度范围内，得到的产物不纯，会有部分产物分解为CuO，甚至得不到目标产物。
[0019]本发明的有益效果如下:
[0020](I)制备方法所需要的原料廉价，成本低；
[0021](2)工艺简单，反应条件温和，可重复性好；
[0022](3)制得的产物为规整的微球，形貌均一，纯度高，以Cu2(OH)20)3计，本发明产物的纯度在97.5% -98.5%之间；
[0023](4)不需加入添加剂，工艺环保，无有毒药品及副产物，避免对环境的污染。
【附图说明】
[0024]图1为产物高纯碱式碳酸铜微球的SEM图。
[0025]图2为产物高纯碱式碳酸铜微球的XRD图。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027](I)称取 25.65g CuCl2.2H20 与 19.08g Na2CO3，然后分别溶解于 300mL 与 360mL去离子水中，配制成摩尔浓度均为0.5mol/L的&1(:12与Na 20)3溶液；
[0028](2)将上述CuCl2溶液与Na 2C03溶液于搅拌下同时滴加到含300mL去离子水的三颈烧瓶中，控制三颈烧瓶中的温度在50°C，同时控制两种溶液的滴加速率，以调节反应溶液的PH在6.5-7.0，滴加时间在1min左右；
[0029](3)待原料液滴加完毕后，停止搅拌，让混合浆液慢慢沉降，保持反应液温度不变，静置陈化3h ;
[0030](4)陈化结束后，将混合液过滤，用去离子水洗涤5次后，再用无水乙醇洗涤3次，然后于烘箱中90°C干燥5h后，得到翠绿色Cu2(OH)2CO3粉末。称取少量得到的固体粉末，加入稀盐酸溶液使其全部溶解，再加入去离子水进行稀释定容，采用原子吸收光谱仪(AAS)检测铜含量为56.15 %，铁含量为0.87ppm，铅含量为0.50ppm，锌含量为2.42ppm，钠含量为22.12ppm0
[0031 ] 图1为实施例1的产物高纯碱式碳酸铜微球的SEM图。由图可知，得到的产品是规则的微球状，粒度分布均匀在5-7 μπι。图2为实施例1的产物高纯碱式碳酸铜微球的XRD图。与粉末衍射标准图谱中(JCPDS N0.76-0660)十分匹配，峰形拟合度高，这表明得到的产物是碱式碳酸铜粉末，是单斜晶相，而且纯度高，几乎不含杂质峰，由峰形比较尖锐可知，粉末的结晶度好。
[0032]实施例2
[0033](I)称取 51.20g CuCl2.2H20 与 38.16g Na2CO3，然后分别溶解于 300mL 与 360mL去离子水中，配制成摩尔浓度均为1.0moI/L的&1(:12与Na 20)3溶液；
[0034](2)将上述CuCl2溶液与Na 2C03溶液于搅拌下同时滴加到含300mL去离子水的三颈烧瓶中，控制三颈烧瓶中的温度在45°C，同时控制两种溶液的滴加速率，以调节反应溶液的PH在6.5-7.0，滴加时间在12min左右；
[0035](3)待原料液滴加完毕后，停止搅拌，让混合浆液慢慢沉降，保持反应液温度不变，静置陈化2.5h ;
[0036](4)陈化结束后，将混合液过滤，用去离子水洗涤5次后，再用无水乙醇洗涤3次，然后于烘箱中90°C干燥3h后，得到翠绿色Cu2(OH)2CO3粉末。称取少量得到的固体粉末，加入稀盐酸溶液使其全部溶解，再加入去离子水进行稀释定容，采用原子吸收光谱仪(AAS)检测铜含量为56.32 %，铁含量为1.02ppm，铅含量为0.54ppm，锌含量为3.43ppm，钠含量为25.87ppm。
【主权项】
1.一种高纯碱式碳酸铜微球，其特征在于，其粒度分布均匀在5-7 μπι，铜含量在56.0 % -56.5 %，铁含量小于5ppm，铅含量小于3ppm，锌含量小于lOppm，钠含量小于50ppm。2.—种高纯碱式碳酸铜微球的制备方法，其特征在于，其采用直接沉淀法进行制备，具体步骤如下:(1)将〇1(:12与Na 2C03分别溶解于去离子水中，制得CuCl 2与Na 2C03溶液；(2)将上述CuCU容液与Na 2C03溶液同时滴加到装有水的容器中，控制滴加速率，维持反应液pH在6.5-7.0范围内，同时控制容器中的温度在45-50°C之间；(3)待原料液滴加完毕后，45-50°C温度下保温静置陈化；(4)反应结束，过滤，洗涤，干燥后，得到翠绿色Cu2 (OH) 2C03粉末。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(1)中，CuCl 2溶液与Na 20)3溶液浓度相同。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中CuCl 2溶液与Na 2C03溶液的摩尔浓度均为〇.5-1.0mol/L〇5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)中，静置陈化2-4h。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(4)中，干燥温度80-90°C，时间为 5h_6h。
【专利摘要】本发明公开了一种高纯碱式碳酸铜微球及其制备方法。本方法采用直接沉淀法，其制备过程包括以下步骤：(1)将氯化铜、碳酸钠粉末分别配制成一定浓度的溶液；(2)将氯化铜溶液与碳酸钠溶液同时滴加到含一定量水的容器中；控制原料液的滴加速度，保持混合溶液pH在6.5-7.0，温度在45-50℃；(3)保温静置，过滤，洗涤，干燥，即得到翠绿色碱式碳酸铜粉末。本发明制备的碱式碳酸铜微球形貌规整，粒度分布均匀在5-7μm，纯度高，铜含量在56.0％-56.5％，铁含量小于5ppm，铅含量小于3ppm，锌含量小于10ppm，钠含量小于50ppm。本发明原料易得，成本低、操作简单、反应条件温和，不需加入添加剂，对环境友好。
【IPC分类】C01G3/00
【公开号】CN105293559
【申请号】CN201510817117
【发明人】王莉贤, 杜迎吉, 郭德华, 沈隆, 马柱强
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月23日