活性纳米氧化铜的制备_李树新
纳米氧化铜的制备
贵州师范大学化学与材料科学学院专业选修课程《无机合成化学》课题研究申报表成绩：课题名称：沉淀转化法合成纳米氧化铜的研究负责人：韩英年级：2008级化学专业所在院：化学与材料科学学院指导教师：王光彦课题成员：陈丹陈友娜辛金津张艾平日期：2011年6月课题组成员具体分工表摘要一、研究内容纳米 CuO 由于具有独特的电、磁和催化等特性, 受到了广泛关注。
[1]沉淀法是液相反应合成纳米CuO最常用的方法之一，包括直接沉淀法、[2]沉淀转化法、[3]络合沉淀法[4]。
本报告采用沉淀转化法合成纳米CuO，主要以CuSO4为原料,通过在反应中引入合适的助剂,制备出活性纳米CuO。
研究了助剂加入量、加碱时间、反应物的质量浓度、反应温度等因素对产品质量的影响,通过实验确定了最佳反应条件。
[5]二、预期成果及指标1. 撰写结题研究报告。
2.合成纳米CuO粉体。
3. 分析得出合成纳米CuO的最佳条件关键词纳米；氧化铜；沉淀转化法；报告正文一、选题依据与研究内容（一）课题的选题依据1、研究意义纳米粒子由数目较少的原子或分子组成, 表现出独特的尺寸效应和表面效应, 具有较高比表面积 , 吸附和催化活性高, 在 21 世纪催化领域中展现了一个生机盎然的应用领域。
它不但在改善催化反应活性、反应速率和选择性方面被认为是很有效的催化剂, 而且对光、电和气体吸附十分敏感 , 能迅速引起电导和其他信号变化, 也特别适合作气敏材料。
[6]粒径处于1～ 100nm 的粉体称为纳米粉体。
随着物质的超细化, 其表面分子排列及电子分布结构和晶体结构均发生变化, 产生了块(粒)状材料所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观隧道效应等, 从而使得纳米粉体与常规块状材料相比具有一系列优异的物理、化学及表面与界面性质。
目前, 纳米材料已成为材料科学领域中的研究热点。
[7]纳米CuO是一种重要的多功能精细无机材料 ,广泛应用于印染、陶瓷、玻璃及医药等领域。
一种基于超声处理技术的纳米氧化铜制备方法
一种基于超声处理技术的纳米氧化铜制备方法在纳米材料的制备中，氧化铜（CuO）具有广泛的应用潜力。
然而，传统的制备方法往往受限于工艺复杂、成本高昂等问题。
本文介绍了一种基于超声处理技术的纳米氧化铜制备方法，该方法具有简单易行、高效快速、低成本等优点，为纳米氧化铜的制备提供了一种新的解决方案。
1. 原理及步骤超声处理技术利用声波的机械作用和声空化效应，可以在液体中产生强烈的物理涡流和折射、扩散效应，从而促进液体中溶质的均匀混合和反应。
该技术通过将铜盐与氧化剂在超声场中反应，实现纳米氧化铜的制备。
步骤：1.1 准备超声反应器：选择一个合适容积的超声反应器，确保反应器具备良好的抗腐蚀性和耐高温性能。
1.2 配制反应体系：按照一定的配比将铜盐和氧化剂分别溶解在适量的溶剂中，得到两个溶液。
1.3 超声处理：将两个溶液分别注入超声反应器中，开启超声器，并调节适当的超声功率和处理时间。
1.4 分离与洗涤：待超声处理完成后，将反应产物通过离心或过滤等方法分离出来，并用适量的溶剂进行洗涤，去除杂质。
1.5 干燥和表征：将洗涤后的纳米氧化铜样品进行干燥，并利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等手段对其进行表征。
2. 优势与应用2.1 优势2.1.1 简单易行：该方法操作简便，不需要复杂的设备和条件，适用于实验室和工业生产中的纳米氧化铜制备。
2.1.2 高效快速：超声处理技术可以显著提高反应速率和效率，减少制备时间和耗能。
2.1.3 低成本：相较于传统方法，超声处理技术的设备和耗材成本较低，使得纳米氧化铜制备更加经济可行。
2.2 应用2.2.1 催化剂：纳米氧化铜在催化领域具有重要应用价值，可以用于有机反应、水处理、废气净化等方面。
2.2.2 电子器件：纳米氧化铜作为电极、传感器材料，可应用于电池、超级电容器、储能器件等。
2.2.3 纳米复合材料：纳米氧化铜可以与其他纳米材料进行复合，开发出具有特殊性能的新型材料，如导电性、抗菌性等。
纳米氧化铜的制备及应用前景
（１）以硝酸铜为原料、氢氧化钠．碳酸钠混合溶液为沉淀剂，采用直接沉淀法，通过反应沉淀、过滤、洗涤、干燥、焙烧，制备纳米氧化铜的工艺技术是可行的。
通过单因素、正交试验分析，综合考虑产品粒径和制备过程铜收率，得到沉淀反应过程适宜的工艺条件组合是：反应温度２５℃，沉淀剂浓度Ｏ．５ｍｏｌ／Ｌ，反应时间２０ｍｉｎ，沉淀剂用量1.5:1 ；适宜的焙烧条件是：４００℃下焙烧２小时；此时铜收率可达９７％以上，产品粒径可达14nm（２）以硬脂酸钠为改性剂对纳米氧化铜粉体进行表面改性处理，各工艺条件较适宜的取值范围为：改性剂用量６～８％；改性时间２０～３０ｍｉｎ；改性温度５５～６５℃：ｐＨ值７．５～８．０。
以十二烷基苯磺酸钠为改性剂对纳米氧化铜粉体进行表面改性处理，各工艺条件较适宜的取值范围为：改性剂用量６～ｌＯ％；改性时间２０～３０ｍｉｎ；改性温度２５～３５℃；ｐＨ值７．５～８．０。
第一章综述１．１纳米氧化铜的性质、用途及国内外研究现状１．１．１纳米粒子的基本物理效应㈣’１∞当粒子的尺寸进入纳米数量级（１～１００ｍ）时，其本身就会具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而表现出许多一般固体材料所不具备的奇特物性，主要包括光学、电学、磁学、热学、催化和力学等性质。
１．表面效应粒子表面原子与内部原子所处的环境不同，当粒子减小，粒子直径进入纳米数量级时，表面原子的数目及作用就不能忽略，而且这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都会发生很大的变化。
人们把由此引起的特殊效应统称为表面效应。
一般情况下，随着粒径的减小，粒子的表面原子数迅速增加，比表面积急剧变大，表面效应不容忽略。
从物理概念上讲，表面原子与体内原子不～样，表面原子的能量比体内原子要高，因此纳米粉体具有高的表面能。
以纳米铜微粒为例，当铜微粒粒径由１００ｍ逐渐减小为１ｍｎ时，纳米铜微粒的比表面积、表面原子数分率和比表面能随粒径的变化如表１．１所示。
一种纳米氧化铜的电化学制备方法
纳米氧化铜（CuO）是一种具有潜在应用前景的纳米材料，它在能源存储、催化剂、光电子器件等领域都有着重要的应用。
在当前的制备方法中，电化学方法因其简单、环保、成本低廉等优点而备受关注。
本文将就一种纳米氧化铜的电化学制备方法进行全面评估，以便读者能对这一研究领域有更深入的了解。
1. 传统制备方法传统的制备纳米氧化铜的方法包括化学气相沉积、溶胶-凝胶法、湿法化学法、热分解法等。
这些方法通常需要昂贵的原料和复杂的工艺，而且过程中还会产生大量的废水和废气，对环境造成严重污染。
人们开始寻求一种更加环保和经济的制备方法，电化学方法应运而生。
2. 电化学制备方法的原理电化学制备纳米氧化铜是利用电化学反应在电极表面沉积纳米颗粒。
通过控制电解液中的溶质浓度、电极材料和电流密度等参数，可以实现对纳米氧化铜的粒度、形貌和结晶度的调控。
相比传统方法，电化学制备更加环保和可控，因此备受关注。
3. 常见的电化学制备方法（1）阳极氧化法阳极氧化法是一种常见的电化学制备纳米氧化铜的方法。
通过在阳极材料上施加一定电压和电流密度，将阳极材料表面氧化生成纳米氧化铜。
这种方法制备的纳米氧化铜具有较好的纯度和形貌控制能力，但设备成本较高，且操作较为复杂。
（2）电沉积法电沉积法是利用外加电流使阳离子在电极表面还原沉积形成纳米材料的方法。
相比阳极氧化法，电沉积法的设备要求较低，操作也相对简单，因此在实际应用中更加广泛。
4. 个人观点和展望在未来的研究中，我认为电化学制备纳米氧化铜的方法将继续受到重视。
随着人们对环保和可持续发展的关注，电化学方法因其绿色环保的优势将会成为纳米材料制备的重要趋势。
我也希望未来的研究能够进一步探索电化学制备方法的机理，提高纳米氧化铜的稳定性和性能，推动其在能源存储、催化剂等领域的应用。
总结回顾通过本文的全面评估，我们对纳米氧化铜的电化学制备方法有了更深入的了解。
传统的制备方法存在环境污染和成本高的问题，而电化学制备方法因其环保和可控的特点备受关注。
活性纳米氧化铜的制备
Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｆａ ｔｖ ｔ ｄ ｎ ｎ ｍ ｅ ｅ — ｉｅ ｕ ｒｃｏ ｉ ｅ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ｉ ａ ｅ ａ ｏ ｔ ｒ ｓｚ ｄ ｃ ｐ ｉ ｘ ｄ —
ＬＩＳｈｕ ｘｉ ， — ｎ ＣＵ Ｉ Ｙ ｕ —ｉ ｎ ｌ 。
（１ Ｔａ ｓ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｔｔ ｔ ｆＬｉ ｎ ｓ ｒ Ｔａ ｇｓ ａ ｅｂ ｉ０６ ０ ． ｎｇ ｈａ ｓ ａ ｃ ｎｓｉｕ ｅ ｏ ｇｈｔＩ ｄｕ ｔ ｙ， ｎ ｈｎＨ ｅ ３ ００．Ｃｈｉａ； ． ｌｅ ｎ ２ Ｃｏ ｌｇｅｏｆＣｈｅ ｉａ ｎ ｍ ｃ ｌａ ｄ Ｐｈａ ｍ ａ ｅｕ ｉａ ｒ ｃ ｔｃ ｌ
摘 要 ： 以硫 酸 铜 为 原 料 ， 过 在 反 应 中 引入 合 适 的 助 剂 ， 用 沉 淀 转 化 法 制 备 出 活性 纳 米 氧 化 铜 通 采
产 品 。研 究 了助 剂加 入 量 、 加碱 时 间、 应 物的质 量浓度 、 反 反应 温度 等 因素对产 品质量 的影响 ， 过 通
第 ２ ７卷 第 ４期
２１ ０ ０年 ７月
河 北 工 业 科 技
Ｈｅ ｅ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＩ ｄ ｓ ｒａ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｂ ｉ ｏ ｒ ａ ｎ ｕ ｔ ｉｌ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ Ｓ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ４ １２ ． ． Ｊ ｌ Ｏ ０ ｕｙ２ ｌ
Ｅｎ ｉｅｒｎ ，Ｈｅ ｅ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈｊ ｚ ｕ ｎ ｂ ｉ ５ ０１ ．Ｃｈｎ ） ｇｎ ｅ ｉｇ ｂｉ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ．Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ Ｈｅ ｅ ０ ８ ｙ ｉ ０ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｃｉａｅ ａ ｏ ｔｒｓ ｅ ｕ ｒ ｘｄ ｓｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｐｅ ｉｉａｉｎ ｔａ ｓｏｍａｉｎ ｍｅｈ ｄ ｓｒ ｃ ： ｅａ ｔｖ ｔｄ ｎ ｎ ｍｅｅ－ｉ ｄｃ ｐ ｉ ｏ ｉｅｗａ ｒｐ ｒｄ ｂ ｒ ｃｐｔ ｔ ｒ ｎ ｆｒ ｔ ｔ ｏ ．Ｄｕ ｉｇ ｔ ｉ ｒａ — ｚ ｃ ｏ ｏ ｒｎ ｈｓ ｅｃ
纳米氧化铜的制备方法及应用进展
纳米氧化铜的制备方法及应用进展作者：徐玉玲来源：《科技资讯》 2011年第15期徐玉玲(江西师范大学南昌 330022)摘要:综述了纳米氧化铜制备的各种方法,并对各种方法的优缺点进行了分析,同时简要介绍了纳米氧化铜在催化和传感器方面的应用。
关键词:纳米氧化铜制备方法应用中图分类号:TF11 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0112-01过渡金属氧化物中,铜氧化物因其重要的性质和用途而备受关注。
在很多化学反应中,CuO作为非均相催化剂表现出极高的催化活性,同时作为一个具有较窄波带(Ek＝1.2ev)的重要过渡金属氧化物,氧化铜是一种具有高温超导、巨大的磁子电阻和三个不同磁性阶段的异常特性材料。
纳米粉体材料是指粒径为1nm～100nm的超细粒子材料,具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等常规大尺度粒子不具备的特性,因此,与普通氧化铜相比,纳米氧化铜在磁性、光吸收、化学活性、热阻、催化剂和熔点等方面均表现出超乎寻常的物理化学性能,在传感器、超导材料和热导材料等方面均显示出良好的应用前景。
目前纳米氧化铜的制备方法以固相法和液相法为主,近年来,又出现了很多制备纳米氧化铜的新方法,如:溶胶凝胶法、络合沉淀法、界面沉淀法、水热法、微乳液法、激光蒸凝法、回流沉淀法、电化学法等。
本文将对这些新的制备方法以及应用情况进行综述。
1 纳米氧化铜的制备方法1.1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法又称胶体化学法,包括金属醇盐与非金属醇盐两种方法。
其基本步骤是:在一定条件下使反应物水解成溶胶,此后进一步合成凝胶并干燥、热处理后制得所需要的纳米粒子。
2002年CorrieL等成功采用了改进溶胶凝胶法制备了粒径7nm～9nm、比表面积120～136m2/g的CuO球形颗粒。
该方法需要无水乙醇作溶剂,成本相对较高,但设备简单、所得产物颗粒细小,具有一定的工业潜力。
利用溶胶凝胶法,结合超临界干燥技术制备纳米CuO粉体的基本步骤为:将配好的铜盐溶液(如Cu(N03)2)溶于无水乙醇中,将铜盐的乙醇溶液放人高压反应釜中,程序升温并控制压力(温度和压力应分别高于乙醇的临界温度243℃和临界压力6.38MPa),保温保压一段时间;然后缓慢放气,再通保护气(N2)自然冷却至室温,便制得黑色蓬松的纳米CuO粉末。
一种形貌可控的纳米氧化铜的制备方法与流程
一种形貌可控的纳米氧化铜的制备方法与流程嘿，朋友们！今天咱来聊聊一种特别厉害的东西——形貌可控的纳米氧化铜的制备方法与流程。
这可不像咱平时做饭那么简单哦，这里面的门道可多着呢！你想想看，纳米氧化铜啊，那可是超级小超级小的颗粒。
要想把它弄出来，还得让它长成咱想要的样子，这得多难呀！就好比你要给一群小不点儿排兵布阵，还得让它们整整齐齐地站成你指定的形状。
首先呢，咱得准备好材料。
这就像是做菜得有菜有调料一样，缺了啥都不行。
咱需要一些铜盐，还有一些能帮着反应的东西。
然后把它们放在一起，就像把菜和调料放到锅里一样。
接下来，就是关键的步骤啦！这就好像是炒菜时掌握火候一样重要。
温度啦、时间啦、搅拌的速度啦，都得把握得恰到好处。
温度太高，可能就烧糊啦；时间太短，说不定还没反应够呢；搅拌太快或太慢，也可能会影响最后的结果。
在这个过程中，你得时刻盯着，就像守着一锅正在煮的美味，生怕出啥差错。
有时候你可能会想，哎呀，这得啥时候才能好呀！但别急，耐心等待，就像等待一朵花慢慢开放一样。
等反应结束了，还没完呢！还得把得到的东西好好处理一下，把杂质去掉，把咱想要的纳米氧化铜留下来。
这就好比把做好的菜装盘，得把不好看的边边角角去掉，让它漂漂亮亮地出现在盘子里。
你说这神奇不神奇？咱就这么一步步地，居然能做出形貌可控的纳米氧化铜！这要是放在以前，谁能想到呀！而且哦，这种纳米氧化铜用处可大啦！可以用在各种高科技领域，帮助我们实现好多以前觉得不可能的事情。
你说咱人类多厉害呀，能想出这么巧妙的办法来制造这么神奇的东西！这可不是随便谁都能做到的哟！所以呀，我们要好好研究，好好探索，让这些神奇的技术为我们的生活带来更多的便利和惊喜。
怎么样，是不是对这种形貌可控的纳米氧化铜的制备方法与流程有了更深刻的认识啦？是不是也觉得很有趣呢？哈哈！。
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第27卷第4期河北工业科技Vo l.27,N o.42010年7月H ebei Journal o f Indust rial Science and T echnolo gyJuly 2010文章编号:1008-1534(2010)04-0245-03活性纳米氧化铜的制备李树新1,崔云丽2(1.唐山轻工业研究所,河北唐山 063000;2.河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄 050018)摘 要:以硫酸铜为原料,通过在反应中引入合适的助剂,采用沉淀转化法制备出活性纳米氧化铜产品。
研究了助剂加入量、加碱时间、反应物的质量浓度、反应温度等因素对产品质量的影响,通过实验确定了最佳反应条件。
经过产品性能检测,产品粒径达到了60nm ,满足了境外某公司对产品性能的要求。
关键词:硫酸铜;活性纳米氧化铜;制备中图分类号:TQ132 文献标志码:APreparation of activated nanometer -sized cupric ox ideLI Shu -x in 1,CU I Yun -li 2(1.T ang shan Research Inst itute of L ig ht Industr y,T angshan Hebei 063000,China;2.College o f Chemical and Pharmaceut ical Engineering ,H ebei U niver sity o f Science and T echno lo gy ,Shijiazhuang H ebei 050018,China)Abstract:T he activ ated nano meter -sized cupric ox ide was prepared by precipit ation tr ansfo rmatio n metho d.During this reac -tio n,cupric sulfate was the mater ial and the quantitative assistant s w ere dr opped.T he effects of reaction temperature,reaction time,assistants and mater ial concentr atio n on the propert y of the product w ere st udied in detail.T he optimum pr epar ing cond-i tio ns w ere deter mined.T he pr operty of the product was analy zed and char acterized,and the par ticle diameter is abo ut 60nm,w hich meets the demand o f so me for eign company.Key words:cupr ic sulfate;activ ated nanometer -sized cupric ox ide;pr epar ation 收稿日期:2010-03-28责任编辑:张士莹作者简介:李树新(1966-),男,河北丰南人,工程师,主要从事橡胶塑料产品开发与检测方面的研究。
氧化铜(cupric oxide)是一种重要的无机化工产品,属于用途广泛的无机原料之一,活性纳米氧化铜的研究和生产又为氧化铜的应用开辟了一片新的天地。
纳米氧化铜是由数目较少的原子或分子组成,其原子或分子在热力学上处于亚稳态,使得超微粒在保持原物质的化学性质的同时,在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化性能和熔点等各方面表现出奇异的性能。
纳米氧化铜复合材料在化学反应中可用作促进复合固体推进剂中高氯酸铵分解的一种催化剂,具有良好的催化性能。
此外,氧化铜粉末或它与其他化合物的混合物是用于制备超电导材料的物质中较好的物质之一[1-2]。
随着电镀技术的发展,活性纳米氧化铜在电镀行业上又会有一个更加广阔的市场。
笔者开发的活性纳米氧化铜产品主要用于化学镀铜。
化学镀铜是十分重要的镀种,随着电子工业的发展,特别是电子计算机、电子通讯设备以及家用电器的高速发展,使得双面和多层印刷电路板和其他非金属材料(如塑料、陶瓷等)的化学镀铜的需求量很大。
化学镀铜的阴极反应为Cu2++2e y Cu,阳极反应为2H CHO+4OH -y 2HCOO -+H 2+2H 2O+2e 。
在镀铜过程中,随着电镀过程的不断进行,镀液中的铜含量及碱度会逐步降低,必须经常按分析结果或凭经验补充铜盐及NaOH[3],由此会影响产品质量的稳定性,增加了操作难度,难于实现连续、稳定的工业化大生产。
为此,一些发达国家正在推广使用先进的连续镀铜新技术[4-5],直接连续地向镀铜液中补加活性纳米氧化铜,因为活性纳米氧化铜具有高度的化学活性,可保证在加入电解液中的瞬间溶解于电解液中,从而满足连续镀铜新工艺技术的使用要求。
为满足境外某公司对产品质量的要求,笔者与中国台湾某公司共同合作进行了相关实验研究。
1 实验过程1.1 实验原料1)硫酸铜溶液:将工业硫酸铜进行重结晶,然后用蒸馏水配制成一定质量浓度的溶液。
2)NaOH 溶液:选用化学纯NaOH ,用蒸馏水配制而成。
1.2 实验原理在一定反应条件下,将一定质量浓度的硫酸铜溶液和一定质量浓度的NaOH 溶液进行沉淀转化反应生成氧化铜粒子。
通过在反应过程中引入一定量的控制晶体微观结构的助剂,控制氧化铜粒子的形成,从而制得活性纳米氧化铜产品。
其反应式为CuSO 4+2NaOH =Na 2SO 4+CuO |+H 2O 。
1.3 制备过程首先采用重结晶法,对工业硫酸铜原料进行精制,然后用蒸馏水配制成一定质量浓度的溶液待用。
取适量的硫酸铜溶液,加入到三口烧瓶中,再加入一定量的助剂,搅拌并升至合适温度,滴加NaOH 溶液,使铜全部沉淀转化为氧化铜,再经过滤、洗涤、干燥、过筛制得活性纳米氧化铜产品。
其工艺流程简图如图1所示。
图1 活性纳米氧化铜制备工艺流程F ig.1 Flow char t of preparation of activ atednanometer sized cupr ic ox ide1.4 产品活性检测方法测定活性氧化铜的方法如下:在1L 水中,加入16mL 体积分数为98%的硫酸,配制成稀硫酸溶液,然后将10g 氧化铜溶解于此稀硫酸溶液中(不加热),测定完全溶解成澄清溶液的时间。
溶解时间越短,说明活性越高。
外商要求溶解时间在1min 之内。
2 结果与讨论2.1 反应条件的确定在查阅大量氧化铜、纳米材料相关资料的基础上进行了探索实验,筛选出了性能较好的助剂品种,并对助剂加入量、硫酸铜的质量浓度、反应温度、加碱时间等反应因素对活性纳米氧化铜质量的影响进行了实验。
2.1.1 助剂加入量对产品微观结构的影响活性纳米氧化铜的颗粒极小,表面积很大,活性极高,其分散体系在热力学上不稳定,相互碰撞后易凝聚,单纯优化反应条件很难得到质量很好的产品,因此在反应体系中须加入部分助剂,控制和改善晶粒大小、微观结构及凝聚情况,从而得到性能优良的产品。
根据大量的探索实验,选定聚乙二醇作为添加助剂,在反应中加入0.10%~0.20%(质量分数,以铜为基准)时所得产品的性能理想。
2.1.2 反应物的质量浓度的影响反应物的质量浓度大小是影响产品质量的重要因素,同时也是影响产量的重要因素。
反应物的质量浓度增加,会增大粒子长大的机会,易造成产品粒度不均一,产品粒径变大,活性降低。
从理论上看,反应物的质量浓度越小越好,但反应物的质量浓度太小,单位反应器的体积产量太低,不经济,缺乏使用价值。
经探索实验,反应物硫酸铜的质量浓度控制在10~20g /L 较理想。
2.1.3 加碱时间的影响在搅拌转速一定时,在氧化铜粒子形成过程中,加碱速度显著影响着产品形态大小及粒度分布。
在一定搅拌转速下,单位能量耗散一定,当单位时间内加碱速度减小,把液滴分散至最小分子尺度所消耗的能量减小,分子扩散更均匀,改变了反应区域的局部非均匀性,即微观混合状态变好,所得产品粒度分布窄;加碱速度较大时,局部非均匀性较大,造成局部过饱和度过大,导致了二次成核,产品粒度分布相应变宽。
探索实验的结果是在反应过程中加碱时间控制为30~60min 时所得到的加碱速度较为适宜。
2.1.4 反应温度的影响在沉淀转化反应过程中,反应温度是影响产品质量的主要因素。
当反应控制在较低温度时,会降低在反应中形成的Cu(OH )2转化成氧化铜的速246河 北 工 业 科 技 第27卷度,造成转化不彻底,严重影响产品的纯度等质量指标;当控制反应温度较高时,会加快反应速度,促进沉淀转化,产生较大颗粒的氧化铜,降低产品活性。
根据探索实验反应,反应温度控制在85~95e时较理想。
2.1.5最佳反应条件的确定在探索实验基础上,最后选用聚乙二醇为助剂,以助剂加入量、反应温度、硫酸铜质量浓度、加碱时间4个因素为主要影响因素进行正交试验设计,各因素均选取3个位级,采用L9(34)正交表进行正交试验,各因素及位级安排见表1。
表1因素及位级安排T ab.1F actor of influence and gr ade位级因素w(助剂)/%反应温度/eQ(硫酸铜)/(g#L-1)加碱时间/min10.1085103020.1590154530.20952060经过正交试验和极差分析可知,反应温度、加碱时间是影响氧化铜活性及粒径的主要因素,而硫酸铜质量浓度和助剂加入量对产品质量的影响居次要地位。
由此确定的最佳条件如下:硫酸铜质量浓度为10g/L,反应温度为90e,助剂加入量为0.15% (质量分数),加碱时间为60min。
按此最佳条件进行了多次重复实验,均得到了理想的活性纳米氧化铜产品。
2.2产品指标在最佳反应条件下得到的实验产品经中国台湾某公司检测,各项指标达到了相关质量要求,其化验检测结果见表2。
2.3产品的微观结构将实验得到的产品放在烧杯中用水溶解,再经超声波乳化后放在透射电子显微镜下观察,测得产品的平均粒径为60nm。
表2活性纳米氧化铜质量检测结果Tab.2Test results of activated nanometer-sized cupric oxide 项目台湾某公司质量要求实验产品指标w(CuO)/%\98.5\98.8w(Cl)/%[100@10-4[95@10-4溶解时间/s[60[43w(Ni)/%[10@10-4[8@10-4w(Pb)/%[30@10-4[10@10-4w(Zn)/%[0.003[0.002w(Fe)/%[50@10-4[45@10-4w(Sn)/%[10@10-4[9@10-4w(硝酸不溶物)/%[50@10-4[20@10-4 w(水)/%[0.5[0.23结语1)以硫酸铜为原料,加入一定量的助剂,采用沉淀法制备活性纳米氧化铜产品,制备方法可行,操作条件易于控制。