一種堿式硝酸銅的制備方法與流程

本發(fā)明屬于無機功能材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種堿式硝酸銅的制備方法。

背景技術(shù)：

堿式硝酸銅用途廣泛，是一種重要的化工原料，其可作為生產(chǎn)氧化銅產(chǎn)品的中間體，還可用于制造煙花、催化劑、推進劑等，并可用做制備安全氣囊發(fā)生劑的氧化劑。

隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料特殊微納米結(jié)構(gòu)所帶來的特性結(jié)構(gòu)效應(yīng)，使其具有了獨特的物理化學(xué)性能，并極大拓展了其實際應(yīng)用領(lǐng)域。因此，制備具有形貌可控且粒徑可調(diào)的堿式硝酸銅具有重要的科學(xué)價值和現(xiàn)實意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，制備堿式硝酸銅的方法存在諸多問題，如原材料價格高、對設(shè)備要求苛刻、生產(chǎn)工藝復(fù)雜等，這些因素導(dǎo)致了堿式硝酸銅不僅生產(chǎn)成本高，而且產(chǎn)率偏低。此外，目前市售的堿式硝酸銅大多只是硝酸銅和氫氧化銅的簡單混合，其性質(zhì)不穩(wěn)定，易分解，難以長期保存。因此，亟需研究開發(fā)一種能夠以較低成本簡單、便捷、高效制備性質(zhì)穩(wěn)定的堿式硝酸銅的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中堿式硝酸銅制備方法存在的成本高、工藝復(fù)雜、對設(shè)備要求苛刻、產(chǎn)品性質(zhì)不穩(wěn)定等缺陷，提供一種堿式硝酸銅的制備方法。該方法工藝簡單易行、流程短、條件溫和、收率高、成本低、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，通過控制條件參數(shù)還可實現(xiàn)對堿式硝酸銅形貌和粒徑的調(diào)控。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述堿式硝酸銅的制備方法包括以下步驟：

（1）0~40℃下，將硝酸銅水溶液與胺類化合物的水溶液進行反應(yīng)；

（2）將步驟（1）所得反應(yīng)混合物于10~70℃下靜置；

（3）過濾，將濾餅洗滌、干燥，即可。

其中，所述的胺類化合物為烴類化合物分子中的一個或多個氫原子被-nh2取代的化合物。較佳地，所述的胺類化合物為c2~c5的烷烴分子中連接在不同碳原子上的2個氫原子分別被-nh2取代的化合物；優(yōu)選1,3-丙二胺和/或1,4-丁二胺。更佳的為1,3-丙二胺。

進一步地，所述步驟（1）中的反應(yīng)溫度較佳的為20~25℃。所述步驟（1）中硝酸銅水溶液的濃度較佳的為0.1~5mol/l；更佳的為0.75mol/l。所述步驟（1）中胺類化合物的水溶液濃度較佳的為0.001~5mol/l；優(yōu)選0.004~0.012mol/l。所述步驟（1）中銅離子與胺類化合物的摩爾比較佳的為1~250:1；優(yōu)選1~150:1。所述步驟（1）中的反應(yīng)時間較佳的為0~2h；優(yōu)選10min。

所述步驟（2）中靜置的溫度較佳的為20~60℃，優(yōu)選20~25℃或60℃。所述步驟（2）中靜置的時間較佳的為1~10h，優(yōu)選2h。

所述步驟（3）中干燥的溫度較佳的為40~80℃；優(yōu)選60℃。所述步驟（3）中干燥的時間較佳的為3~24h，優(yōu)選12h。

本發(fā)明中，通過控制反應(yīng)條件參數(shù)可實現(xiàn)對堿式硝酸銅形貌和粒徑的調(diào)控。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述胺類化合物為1,3-丙二胺；所述步驟（1）中的反應(yīng)溫度為常溫，硝酸銅水溶液的濃度為0.75mol/l，1,3-丙二胺水溶液的濃度為0.012mol/l，銅離子與1,3-丙二胺的摩爾比為250:3，反應(yīng)時間為10min；所述步驟（2）中靜置的溫度為室溫，靜置的時間為2h；所述步驟（3）中干燥的溫度為60℃，干燥的時間為12h。得到堿式硝酸銅的形貌為花狀，平均粒徑為6μm，收率為72%。

在本發(fā)明另一較佳實施例中，所述胺類化合物為1,3-丙二胺；所述步驟（1）中的反應(yīng)溫度為常溫，硝酸銅水溶液的濃度為0.75mol/l，1,3-丙二胺水溶液的濃度為0.008mol/l，銅離子與1,3-丙二胺的摩爾比為125:1，反應(yīng)時間為10min；所述步驟（2）中靜置的溫度為室溫，靜置的時間為2h；所述步驟（3）中干燥的溫度為60℃，干燥的時間為12h。得到堿式硝酸銅的形貌為片狀，平均粒徑為2μm，收率為66%。

在本發(fā)明又一較佳實施例中，所述胺類化合物為1,3-丙二胺；所述步驟（1）中的反應(yīng)溫度為常溫，硝酸銅水溶液的濃度為0.75mol/l，1,3-丙二胺水溶液的濃度為0.004mol/l，銅離子與1,3-丙二胺的摩爾比為250:1，反應(yīng)時間為10min；所述步驟（2）中靜置的溫度為60℃，靜置的時間為2h；所述步驟（3）中干燥的溫度為60℃，干燥的時間為12h。得到堿式硝酸銅微球，形貌為片狀，平均粒徑為10μm，收率為58%。

本發(fā)明中，所述常溫為20℃；所述室溫為25℃。

有益效果：本發(fā)明通過一步法制備堿式硝酸銅，工藝簡單、條件溫和、流程短，收率高、成本低、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，適于工業(yè)化生產(chǎn)。通過控制反應(yīng)條件參數(shù)，還可實現(xiàn)對堿式硝酸銅形貌和粒徑的調(diào)控。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施案例1得到的花狀堿式硝酸銅的掃描電鏡照片。

圖2為本發(fā)明實施案例1得到的花狀堿式硝酸銅的xrd圖。

圖3為本發(fā)明實施案例2得到的片狀堿式硝酸銅的掃描電鏡照片。

圖4為本發(fā)明實施案例3得到的片狀堿式硝酸銅的透射電鏡照片。

具體實施方式

下面通過實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例1：常溫下配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.012mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續(xù)攪拌10min，然后在室溫下靜置2h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅5.3g，收率72%，產(chǎn)物的形貌為花狀，平均粒徑為6μm。產(chǎn)物的掃描電鏡照片、xrd圖分別如圖1、圖2所示。

實施例2：常溫下配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.008mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續(xù)攪拌10min，然后在室溫下靜置2h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅4.8g，收率66%，產(chǎn)物的形貌為片狀，平均粒徑為2μm。產(chǎn)物的掃描電鏡照片如圖3所示。

實施例3：常溫下配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.004mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續(xù)攪拌10min，然后在60℃下靜置2h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅微球4.2g，收率58%，產(chǎn)物的形貌為片狀，平均粒徑為10μm。產(chǎn)物的透射電鏡照片如圖4所示。

實施例4：0℃下，配制40ml濃度為0.1mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入30ml濃度為0.001mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續(xù)攪拌1h，然后在10℃下靜置10h。過濾，洗滌，然后在40℃下干燥24h，得到堿式硝酸銅0.64g，收率67%。

實施例5：40℃下，配制10ml濃度為5mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入40ml濃度為5mol/l的1,3-丙二胺水溶液，繼續(xù)攪拌2h，然后在70℃下靜置1h。過濾，洗滌，然后在60℃下干燥12h，得到堿式硝酸銅10.4g，收率87%。

實施例6：25℃下，配制40ml濃度為0.75mol/l的硝酸銅水溶液，攪拌下，向其中加入25ml濃度為0.008mol/l的1,4-丁二胺水溶液，繼續(xù)攪拌10min，然后在20℃下靜置2h。過濾，洗滌，然后在80℃下干燥3h，得到堿式硝酸銅4.6g，收率64%。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。