络合沉淀法合成纳米氧化铜粉体及其性能表征

Ｆｇ １ Ｇ－ Ａ ｃ ｒｅ ｆ ｕＯＨ ２ ｉ． Ｔ ＤＴ ｕ ｖｓ （ ） ｏＣ
３２ 产 品结 构性 能 表征 ． ３２１ 热 重 分 析 ．． 前 驱物 沉淀 的 煅烧 是合 成纳 米 Ｃ Ｏ 的重 要 一步 ，温 度过 低 ，时间 过 短 ，沉 淀 不 能完 全 ｕ 分 解 ． 度 过高 ，时 间过长 ， Ｃ Ｏ颗 粒会 增大 ．图 １ Ｃ （ ） 前 驱体 的 Ｔ — Ｔ 图－由 图 温 ｕ 是 ｕＯＨ ２ ＧＤ Ａ 显 示 Ｃ （ Ｈ ２在 １０ ４０ Ｃ左 右 有一 个 失重 段 ，相应 的 Ｄ Ａ 曲线上 有 一个 宽 吸 热 峰，说 明 ｕＯ ） ７— ０。 Ｔ
４ｎ 分散性好 、 率高． ０ ｍ， 收
关 键 词 ： 络合 沉 淀 法 ｉ纳 米 粉 体 ；氧 化 铜 文 献 标 识 码 ：Ａ 中 图 分 类 号 ：ＴＢ ８ ３３
Ｉ 引言
高 性 能 材 料 的 广 泛 应 用 越 来 越 取 决 于 对 组 成 材 料 颗 粒 的 大 小 和 形 貌 的 控 制 ．氧 化 铜 粉
８ ０ １０Ｅ ０ ８ ０ ６０ －
辞、
兰 ∞
当４ ０
２ ０
粉 体 热 处 理 温 度 为 ４ ０ Ｃ ２。 ．
３２２ ．． Ｘ 射 线 衍 射 分析 不 同络 合 剂制 得 的 氧化铜 粉体 的 Ｘ 射线 衍 射 图如 图 ２ 由图 可以 看 出 ，产 品特 征 衍 射 峰 ， 的 ｄ值 与 标 准 衍 射 卡 ４ —５完 全 一 致 并 且 纯 度 很 高 ．其 衍 射 峰 尖 锐 ，说 明 其 结 晶 性 良好 ． １２ 由衍 射 峰 的 半高 峰 宽 （）根 据 Ｓ ｈｒ ｒ ， ｃｅｒ 公式 ： 口：ｋ ／ ｏＯ 以 计 算 出粉 体 平 均粒 径 ，如 ｅ Ａ Ｄｃｓ 可
能 进 行 了 表 征 ．探 讨 了 氨 水 ，柠 檬 酰 ， 乙二 胺 三 种 不 同 络 合 荆 对 粉 体 粒 径 的 影 响 ，三 种 络 合 剂 得 到 粉 体 平 均 粒 径 在 ４ ￣６ ｎ 之 间 ， 粉体 的粒 径 随 着 络 和 物 稳 定性 的 增 加 而 增 大 ． 获 得 了 以 ０ ０ｍ 氨 水 为 络 合 剂 制 备 纳 米 氧 化 铜 粉 体 的 最 佳 工 艺 条 件 ，以 氨 水 为 络合 荆所 得 Ｃｕ 粉 体 平 均 粒 径 Ｏ
体 广泛 地 用 于 玻璃 、催化 剂 、载 体 及 电极 活性 材料 【 等 领 域 ．粒 子 的超 细 化 ，可 以显 著 的 Ｊ 改 善氧 化 铜 的 应用 性 能 ． 文献 报道 制备 纳 米 氧化铜 的 方法 有喷雾 法 、固相 合 成法 【 等 ． 】 喷雾 法操 作要 求较 高 ， 固相 法 操 作简 单 ， 容 易 引进 杂质 ，颗粒 分 布不均 匀 本文 首次 采 用络 合 沉淀法 制 备 纳 米级 但 氧 化铜 粉体 ，研 究 了 络合 物 稳 定性 对 粉体 粒径 的影 响 ，并探 讨 了 以硝 酸铜 、 氨水 、氢 氧 化 钠 为 原 料 制 备 纳 米 氧 化 铜 的 工 艺 条 件 ．络 合 沉 淀 法 中 ，硝 酸 铜 不 是 直 接 和 沉 淀 剂 反 应 而 是 通 过 由 硝 酸 铜 生 成 的 络 合 物 与 沉 淀 剂 反 应 ，络 合 物 转 化 成 沉 淀 是 整 个 反 应 的 控 制 步 骤 ， 因 而 不 会 造 成 溶 液 中 反 应 物 浓 度 的 局 部 过 高 ．构 晶 离 子 均 匀 的 分 布 在 溶 液 的 各 个 部 分 ， 因 此 ，能够 确保 在 整个 溶液 中均 匀 的分 布 生 成 沉 淀 ．此 方 法 操 作 简 便 、原 料 易 得 、生 产 成 本 低 、产 物 纯 度 高
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１Ｏ ２８
无
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１ ６卷
先 将 Ｃ （ Ｏａ 配 成浓 度 为 ０ ｍｏ Ｌ的溶液 ，在 一 定温 度和 充分搅 拌的 条 件 下，缓 慢 滴 ｕＮ ） ２ ． ｌ ５ ／ 加络 合 剂 ．逐 步 生 成铜 络合 物 ．然 后 在不 断 搅拌情 况 下 ，滴 加沉 淀剂 ．反 应完 全 后抽 摅 ，沉 淀先 用 蒸馏 水 洗 涤 ，再用 乙醇 洗 涤 ，经 ８ 。 ０Ｃ真 空干燥 ２ ， 热 处理得 到 纳 米 Ｃ Ｏ粉 体 －不 ｈ再 ｕ
鞋 睡 ＿ ＿
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１１ ２０
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ｌ ６卷
（ 均粒 径 ４ ｎ ； ３ 。 平 ０ ｍ） 而 ０ Ｃ时 收率 最 大 ，结果 如 图 ５ 示 ．因此 ， ３ 。 所 ０Ｃ为最 佳反 应 温度
８ Ｏ ７ ８
７ ６ ７ ４ ７ ２ ｌ Ｏ０
ａ：Ｃｉｒｃ ａ ｄ；ｂ：Ｅｔ ｅ ａ ｉ ；ｃ ｔ ｉ ｃｉ ｈｙｌｎｅｄｉ ｍ ｎｅ ：Ａ ｍ ｍ ｏｎｉ ａ ｗ ａ ｅ ｄ ｔｒ
３３ 以 氨 水 为 络台 剂 合成 纳 米 Ｃｕ 粉 体 的 条件 ． Ｏ
３３１ 反 应 物 配 比 的 影 响 ．．
考 虑 到此 反应 是 由络 合物 到 沉淀物 的一种 转化过 程 ． 合物 有一 定 的稳 定性 ． 了使 反 络 为 应 进行 完 全 ， Ｎａ Ｈ 乙醇 溶液 必 须过 量．在其 他 条件 一定 的情 况 下 选择 Ｃ （ Ｏｓ￣ Ｎ ＯＨ Ｏ ｕＮ ） 与 ａ 之 比 为 ： １１、 １２， １３、 １４分 别 实 验 ， 结 果 如 图 ４所 示 ． 由 图 可 知 ，配 比 为 １３时 产 率 ： ： ： ： ： 已接 近 最高 ，从 产率 和 原 料 的消 耗综 合考 虑 ． １ ： 最佳 配 比． ３为 ３３２ 反 应 温 度 的 影 响 ．．
２ 实验
２ｉ 试 剂 和 仪 器 ．
试剂 ： Ｃ （ ３ ， ａ ， ｕＮ０ ） Ｎ ＯＨ 氨水 ，柠檬 酸 ，乙二胺 ，草酸 ，所 用试 剂 均 为分 析 纯 ．仪 器 ： ２ 日本 理 光 公 司 Ｍ１Ｘ０ ８ 型 ｘ 射 线 衍 射 仪 ， 日本 Ｈ ６ ０型 透 射 电镜 ，美 国 Ｐ 公 司 ＴＧＡ一 －０ Ｅ ７型
表 １所 示 ． ３２３ 透 射 电 镱 分 析 ．．
以 不 同络 合 剂 制得 的 Ｃ Ｏ 粉 体 的 Ｔ Ｍ 照片 见 图 ３ 三 种 络 台 剂 制得 的 Ｃ Ｏ 粉体 均 为 ｕ Ｅ ． ｕ 球 形 ，由 图 ３可 见 ，三 种 样 品 的 粒 径 在 ４ ￣６ｎ 之 间 ，其 分 散 性 以 ａ与 Ｃ样 较 好 ．以 氨 水 和 ０ ０ｍ 柠檬 酸 为络 合 剂制 备 的纳 米 Ｃ Ｏ 粉体 粒径 基 本相 同，但 由于 以氨水 为 络合 剂 制 备纳 米 Ｃ Ｏ ｕ ｕ 粉 体 成 本较 低，适 宜于 工 业化 生产 ，故 本文 探索 了 以氨水 为 络合 剂 的制 备 条 件 ．
反 应 温 度 对 原 料 的 利 用 率 及 产 品 的 质 量 都 能 产 生 影 响 ．温 度 过 高 ，会 使 浓 氨 水 损 失 量 增 大 ， 络 台 反 应 不 完 全 ． ２—５ 。 的 实 验 结 果 表 明 ，此 范 围 内 氧 化 铜 粒 子 大 小 无 明 显 区 别 ０ ０ｃ
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第１ ６卷
第 ６期
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Ｖｏ ． １ Ｎｏ．６ １ ６．
Ｎｏｖ ． ０ １ ＇ ２ ０
２０ ０ １年 ｌ １月
Ｊ ｕ ｎａ ｎ ｒ ａ ｉ ａ ｅ ｉ ｌ ｏ ｒ ｌ Ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ Ｍ ｔ ｒａ ｓ ｏｆ
文章 编号： ０ ０３ ４ ２０ ）６１０ －４ １０－２ Ｘ（０ １０ —２ ７０
同 反 应 剂 见 表 １所 示 ．
衰 ｌ 不 同 络 台 剂 对 粉 体 粒 径 的 影 响
Ｔａｂｌ Ｅｆｅｃ ｆｖａ ｉ ｅ １ ｆ ｔ ｏ ｒ ｏｕｓ ｃ ｍ ｐｌ ｘｌ ｏ ｅ ｎｇ ｇｅ ａ ｎｔ ｏｎ ｒｔｃ ｅ ｓ ｚ ｓ ｐａ ｉ ｌ ｉ ｅ
蚕 蕊
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６期
李 冬 梅 ，夏 席 ：络 台 沉 淀 法 合 成 纳 米 氧 化 铜 粉 体 及 其 性 能 表 征
１０ ２９
Ｃ （ Ｈ） 的 分解 主要 发 生 在 这 一 阶段 ， ４ ０Ｃ几 乎 分解 完全 ．因此 ．本 实验 选 择 Ｃ （ ） ｕＯ ２ ０。 ｕＯＨ ２ 热处 理 温度 为 ４ ０ Ｃ 时间 为 ２ ． 氧化铜 分解 为 氧化铜 理论 失重率 为 １．％． 际失 重率 为 ０。 ｈ氢 ８ ３ 实 １ ．％， 能 是 样 品 含 有 少 量 吸 附 水 所 致 ．依 据 Ｃ Ｃ￣ ９７ 可 ｕ Ｏ４粉 体 ＴＧ ＤＴ 图 （ 略）选 择 Ｃ Ｃ Ｏ４ — Ａ 图 ． ｕ ２
络 合 沉 淀 法 合 成 纳 米 氧 化 铜 粉 体 及 其 性 能 表 征
李 冬 梅 ， 夏 熙
（ 疆大 学应 用化 学 研 究 所， 乌鲁未 齐 ８０４） 新 ３ ０ ６
摘 要 ： 以 Ｃ （ ３２为 原 料 ，采 用 络 合 沉 淀 法 合 成 了 纳 米 级 Ｃ Ｏ 粉 体 并 对 产 品 结 构 性 ｕＮ０ ） ｕ
应大 些 ．
２０
３０
柏
５０
∞
ｊ （） 目。
图 １ 样 品 的 ＴＧ． Ａ 图 ＤＴ
图 ２ 氧 化 铜 粉 体 的 ＸＲＤ 图
Ｆｉ ．２ ｇ ＸＲ Ｄ ａ ｔ ｒ ｓｏ ａ ｏ ｐ ｔｅ ｎ ｆｎ ｎ ｐｈａ ｅ ＣｕＯ ｏ ｄ ｒ ｓ ｐ ｗ ｅｓ
ａ： ｈ ｌ ｎ ｉ ｍ ｉ ｅ ｂ：Ｃｉ ｒ ｃ ｄ ｃ Ｅｔ ｙ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ； ｔ ｉ ａ ｉ ； ：Ａｒ ｃ ｍｎｏ ｎｉ ｔ ｒ ｎ ａ ｗａ ｅ
３ 结 果 和 讨 论
３１ 不 同络 台 剂 的 影响 ．
本实验选择氨水、柠檬酸、乙二胺三种络合剂与 Ｃ （Ｏ ） ｕＮ ￣ ２分别生成 Ｃ （Ｈ） 、 ｕＮ ａ ￣
Ｃ Ｃｔ 、 ｃ （ ｎ 络 离 子 ，他 们的 稳定 常 数 ｌ ｕｉ 一 ｕＥ ） ｇ 分 别 为 １． ２ ６、 １ ． ８ ８０和 ２ ．． １ 实验 结 果 ０ 表 明纳 米 氧 化铜 粉 体 的粒径 随着 络合 物 的 稳定 性增 加而 增大 ，这 是 由于铜 络 离 子 与 沉 淀剂 反应 时 ，如 果 铜 络 离子 稳定 常数 越 大 ，络离子 的稳 定 性越 强，则 络离 子 转 化 为 沉 淀 的速 率 越 慢 ，使 得 成 核 所 需 的过 饱 和 度 越 小 ．过 饱 和 度 小 ，生 长 速 率 占 优 势 ，不 益 于 在 溶 液 中 析 出 细 小 的 晶 粒 【．将 前 驱 体 （ 淀 物 ） 一 定 的 温 度 下 热 处 理 ，得 出 产 物 Ｃ Ｏ 粉 体 的 粒 径 也 相 ３ ］ 沉 在 ｕ
图 ３ 不 同 络 合 剂 制 得 的 Ｃｕ 粉 体 的 ＴＥ 像 Ｏ Ｍ
Ｆｉ ．３ ｇ Ｔ ＥＭ ｍ ａ ｅ ｆｎａ ｏ ａ ｅＣｕＯ ｂｔ ｉ ｅ ｉｈ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｃ ｍ ｐｌｘ ｎ ｇｅ ｔ ｉ ｇ ｓ ｏ ｎ ｐｈ ． ｓ ｏ ａｎ ｄｗ ｔ ｉ ｒ ｎ ｏ ｅ ｉｇ ａ ｎ ｓ
热 重 分析 仪 ．
２２ 合 成 方 法 ．
收 稿 日期 ， ０ ０ １ － １ ２ ０ － ２ ２ ，收 到 修 改 稿 日期 ；２ ０ ２ ２ ０ １ ０ ７
基 盘 项 目 ｔ 国家 自然科 学基 金 （９６ ０ ２ ２９３０ ） 作 者 简 开 ｔ 李 冬 梅 （９ ５ ， ，硬 士 ，讲师 ． １ ６ 一） 女