本發(fā)明屬于無機(jī)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(jìn)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(dú)特的物理化學(xué)性能,并極大拓展了其實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施案例3得到的片狀堿式硝酸銅的透射電鏡照片。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明,但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xì)節(jié)上作出各種變化。