專利名稱：一種制備氯化亞銅的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種制備氯化亞銅的方法，具體的說是涉及一種在低共熔溶劑中制備 氯化亞銅的方法。
背景技術(shù)：
氯化亞銅是一種在有機合成中應用較廣的催化劑，同時還可以在石油化學工業(yè)作 為脫色劑和脫硫劑等；在酞青藍、活性翠綠、酞青綠和苯胺類染料生產(chǎn)工藝里作為實效型氣 體吸收劑。另外，它也被廣泛應用在冶金工業(yè)、電鍍工業(yè)及醫(yī)藥化工和農(nóng)藥工程、電池工業(yè)、 橡膠工業(yè)等眾多行業(yè)中。高活性納米級氯化亞銅由于同樣具有小尺寸效應、表面與界面效應、量子尺寸效 應，外型物理結(jié)構(gòu)比較復雜等特點，使其化學活性高，故通過一定工藝合成的納米級氯化亞 銅在催化工藝中的催化效能將有效提高，應用也將更為廣泛。目前氯化亞銅的制備工藝很多，傳統(tǒng)的工藝有廢銅氯氣直接氧化法、廢銅絲空氣 氧化法、廢銅鹽酸法、硫酸銅法、食鹽復分解再還原等方法，雖然一些工藝在工業(yè)上已經(jīng)成 熟，而且已經(jīng)得到應用制得成品，但是這些制備工藝中都在一定程度上存在環(huán)保、安全、設 備腐蝕的防護成本高、生產(chǎn)效率不高的缺點。此外，中國專利CN 1850612A公開了一種使用水熱還原技術(shù)制備氯化亞銅的方 法，該方法是將一定濃度的水溶性二價銅鹽和水溶性的氯化物配成混合溶液，用相應酸調(diào) 節(jié)混合液的[H+]的濃度，將料液轉(zhuǎn)入耐壓耐腐蝕反應釜中，然后再計量加入還原劑，密閉加 熱至> 50°C，水熱反應< 48小時，直接得到氯化亞銅晶體。但是該種方法由于其水熱反應 的高溫高壓性從而使其具有很大的危險性。中國專利CN 101024508A公開了一種利用離子液制備氯化亞銅的方法，該方法主 要是將原料加入到離子液中進行反應，從而降低了對環(huán)境的污染。但是，由于離子液體制備 成本、生物降解性能及制備過程中產(chǎn)生廢棄物等問題，化學界對其綠色性仍存在一定爭議。1999年，英國Leicester大學的Abbott教授首次提出了低共熔溶(Eutectic Solvents)劑的概念，從結(jié)構(gòu)上看，離子液體是完全由離子組成的單一液體，而低共熔溶劑 是由兩種或多種成分組成的低共熔混合物。與離子液體相比，低共熔溶劑對某些反應物溶 解有限且液態(tài)溫度范圍小。因此，限制了純低共熔溶劑作為反應溶劑的應用范圍。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用低共熔溶劑制備氯化亞銅的方法。該方法由于使 用了低共熔溶劑，降低了氯化亞銅成本，并且從源頭上減少了對環(huán)境的污染。一種制備氯化亞銅的方法，包括反應過程、分離過程和產(chǎn)物處理過程，其特征在 于反應過程是在低共熔溶劑中進行。本方法中低共熔溶劑由尿素和氯化膽堿混合形成。尿素和氯化膽堿的摩爾比為 1:1-3:1。將氯化銅粉末加入到低共熔溶劑中，再將還原劑銅粉分批的加入其中，經(jīng)過一段反應時間后，當所有的銅粉都被充分氧化后，加入稀鹽酸溶液將白色的氯化亞銅晶體 沉淀出來，經(jīng)過離心、醇洗、干燥等處理方法得到目標產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果如下在制備氯化亞銅的過程中所用的溶劑為價格低廉的低共 熔體，由于使用的溶劑是由尿素等與氯化膽堿構(gòu)成的低共熔體系，合成氯化亞銅過程具有 反應環(huán)境溫和，易于控制的優(yōu)點；在離子液體中的合成能夠?qū)崿F(xiàn)合成過程中無廢物排放，完 全為綠色合成，此方法具有很大的社會效益和經(jīng)濟效益；同時可以為納米材料提供一種新 的合成方法，即為低共熔體系中離子熱合成法，對新材料的合成具有一定的理論指導意義。
圖1為所得產(chǎn)物氯化亞銅晶體的XRD圖譜，符合JCPDS標準卡片77-1996的氯化 亞銅晶體的標準圖譜。
具體實施例方式實施例一稱取9. 45g的尿素和10. 99g的氯化膽堿(摩爾比為2:1)，將它們混合并在研缽 中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其放 置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在25°C，稱取5. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中，再 將1. 694g的銅粉等量分成六份，每隔IOmin加入一份。反應時間為4h后，得到棕色溶液。 向棕色溶液緩慢加入50mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化亞銅 晶體析出，離心分離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放置到真 空烘箱中，25°C下干燥lh，得到粒徑為49. Snm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符合JCPDS 標準卡片77-1996的氯化亞銅晶體的標準圖譜。實施例二稱取9. 45g的尿素和10. 99g的氯化膽堿(摩爾比為2 1)，將它們混合并在研缽 中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其放 置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在40°C，稱取5. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中，再 將1.694g的銅粉等量分成六份，每隔5min加入一份。反應時間為6h后，得到棕色溶液。向 棕色溶液緩慢加入50mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化亞銅晶 體析出，離心分離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放置到真空 烘箱中，25°C下干燥lh，得到粒徑為125. 4nm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符合JCPDS 標準卡片77-1996的氯化亞銅晶體的標準圖譜。實施例三稱取9. 45g的尿素和10. 99g的氯化膽堿(摩爾比為2 1)，將它們混合并在研缽 中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其放 置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在75°C，稱取5. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中，再 將1.694g的銅粉一次性加入其中。反應時間為4h后，得到棕色溶液。向棕色溶液緩慢加 入50mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化亞銅晶體析出，離心分 離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放置到真空烘箱中，25°C下 干燥lh，得到粒徑為231nm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符合JCPDS標準卡片77-1996的氯化亞銅晶體的標準圖譜。實施例四稱取15. 52g的尿素和12. 73g的氯化膽堿(摩爾比為2. 8 1)，將它們混合并在研 缽中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其 放置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在85°C，稱取5. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中， 再將1.694g的銅粉一次性加入其中。反應時間為8h后，得到棕色溶液。向棕色溶液緩慢加 入50mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化亞銅晶體析出，離心分 離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放置到真空烘箱中，25°C下 干燥lh，得到粒徑為325nm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符合JCPDS標準卡片77-1996 的氯化亞銅晶體的標準圖譜。實施例五稱取9. Olg的尿素和13. 96g的氯化膽堿(摩爾比為1. 5 1)，將它們混合并在研 缽中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其 放置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在95°C，稱取6. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中， 再將1. 694g的銅粉等量分成六份，每隔5min加入一份。反應時間為13h后，得到棕色溶 液。向棕色溶液緩慢加入50mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化 亞銅晶體析出，離心分離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放 置到真空烘箱中，25°C下干燥lh，得到粒徑為273. 5nm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符 合JCPDS標準卡片77-1996的氯化亞銅晶體的標準圖譜。實施例六稱取18. 02g的尿素和13. 96g的氯化膽堿(摩爾比為3:1)，將它們混合并在研 缽中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其 放置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在90°C，稱取7. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中， 再將1. 92g的銅粉等量分成十份，每隔5min加入一份。反應時間為20h后，得到棕色溶液。 向棕色溶液緩慢加入60mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化亞銅 晶體析出，離心分離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放置到真 空烘箱中，25°C下干燥2h，得到粒徑為425. 9nm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符合JCPDS 標準卡片77-1996的氯化亞銅晶體的標準圖譜。實施例七稱取6. Olg的尿素和13. 97g的氯化膽堿(摩爾比為1 1)，將它們混合并在研 缽中充分研磨，然后將其放入燒杯中攪拌直至成為透明且流動性較好的低共熔溶劑。將其 放置在恒溫水浴槽中加熱攪拌，溫度控制在80°C，稱取5. Og的氯化銅粉末加入到燒杯中， 再將1. 47g的銅粉等量分成七份，每隔5min加入一份。反應時間為20h后，得到棕色溶液。 向棕色溶液緩慢加入50mL稀鹽酸溶液，溶液顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，并有大量白色氯化亞銅 晶體析出，離心分離后，用稀鹽酸洗滌三次后再用無水乙醇洗滌三次。然后將產(chǎn)品放置到真 空烘箱中，25°C下干燥2h，得到粒徑為357nm的氯化亞銅。產(chǎn)品經(jīng)XRD法測試，符合JCPDS 標準卡片77-1996的氯化亞銅晶體的標準圖譜。
權(quán)利要求
一種制備氯化亞銅的方法，在低共熔溶劑中加入氯化銅粉末和銅粉進行反應，隨后加入稀鹽酸溶液，得到氯化亞銅晶體，其特征在于低共熔溶劑由尿素和氯化膽堿混合形成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于還包括后處理過程，將 得到的氯化亞銅晶體進行醇洗和干燥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于尿素和氯化膽堿 的摩爾比為1 1-3 1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于先將氯化銅粉末 加入低共熔溶劑中，然后再加入銅粉。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于銅粉一次加入或 分次加入到低共熔溶劑中。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于氯化銅粉末與銅 粉的摩爾比為1.1 1-2 1。
7.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于反應溫度為 20-95 "C。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于反應時間為4-24 小時。
9.如權(quán)利要求1或2所述的一種制備氯化亞銅的方法，其特征在于氯化亞銅晶體的 粒徑為40-500nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氯化亞銅的制備方法，包括反應過程、分離過程和產(chǎn)物處理過程，其中反應過程是在由尿素和氯化膽堿混合形成的低共熔溶劑中進行的。低共熔溶劑下制備氯化亞銅具有反應條件溫和、成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點。
文檔編號C01G3/05GK101928034SQ20101028005
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者儲剛, 劉春生, 張少華, 秦永航, 羅根祥, 賴君玲, 韓春玉 申請人:遼寧石油化工大學