硫酸铜还原制备铜粉【文献综述】.doc

毕业论文文献综述高分子材料与工程硫酸铜还原制备铜粉1. 引言目前，关于超细颗粒（超微颗粒）的规定是根据所研究超细微粉的制备、观察、基木 特性及应用的难易程度的不同，规定其粒径在5 m以下、lnm以上的微粉均可以称为 超细微粉我国冃前所研究的超细粉末的尺寸主要是1 Um以下，O」um以上的微米、 亚微米超细粉同时，国内外把颗粒尺寸在lnm〜lOOnm之间的粉末材料称为纳米材料 在工程学上，把小于0.5 Um的粒子称为超细颗粒，如黄培云在粉末冶金或贵金属粉末 的制备中也以0.5 u m为限超细微粒高的表面能和大的比表面，使它具有许多奇特的 物理化学性质，并在冶金、化工、轻工、电子、国防、核技术和航空航天等领域表现岀 极其重要的应用价值如超细铜粉可作高效催化剂、导电涂料，还可用作导电复合材料 原料、电极材料、添加剂等因此，制备性能良好的超细铜粉是实现它优异性能最最关 键的一步⑴超细铜粉是指粒径介于10-9〜10勺“之间微小的铜粒子，包括微细铜颗粒（粒径在 10一7〜lO'm之间）和纳米铜颗粒（粒径在10力〜IOJti之间）由于超细铜粉存在表面界面 效应、小尺寸效应、量子尺度效应和量子隧道效应等基本特征，所以它具有与许多相同 成分的常规材料不同的性质，在力学、屯学、化学等领域有许多特殊性能和极大的潜在应 用价值。

超细铜粉是一种棕色或略带紫色的微细粉末,纳米铜粉则呈褐红色，它们都具有 很高的活性其制备与应用的研究已引起了人们的广泛关注⑵一般对超细铜粉的要求 是:产物纯度高，粒径分布均匀且较窄，颗粒未团聚，表面没被氧化，结晶性好等超细铜粉的应用非常广泛，如可用作（1）：导电填料，随着涂料工业的迅速发展, 涂料已经不仅用于各种产品的保护和装饰，而且一些具有特殊功能的涂料也相继问世， 导屯涂料就是其中的一种近几十年来，随着科学的发展和技术的进步，特别是屯子工 业的迅速发展，需要涂料具有导电性的场合越来越多，例如，用于取暖和冬季汽车玻璃 防霜等的加热漆，用于消除静电的防静电漆，以及近十儿年兴起的用于电子设备屏蔽电 磁波干扰的导电涂料等获得导电涂料最简便易行的方法是在普通的涂料基料中掺入一 定量导电填料以超细铜粉作填料制备的导电浆料在电子工业中的应用越来越广导电 涂料最早应用于20世纪初，铜系导屯涂料是20世纪8()年代后才开始进入实用化阶段, 其发展速度也十分引人注目，但由于铜系导电涂料中，超细铜粉颗粒表面很容易在空气 中形成一层氧化膜而得不到低电阻的聚合物，导电性和稳定性都受到影响，因此对超细 铜粉导电涂料的应用开发特别重视。

近年来，随着抗氧化技术的提高，对铜粉导电涂料 的应用也逐渐增多冃前，采用抗氧化技术主要是用抗氧化剂对超细铜粉进行表而改性 处理或用不活泼金属覆盖铜粉表面，从而提高超细铜粉的导电性、稳定性2)复合 材料：铜/石墨复合材料具有良好的导电性、导热性以及优越的润滑性能，被广泛用作电 刷材料和电触头材料由于电刷工作条件特殊，要求材料具有高导电、导热、耐磨性和 一定的强度,但目前还很难同时满足这些高性能的要求镀铜石墨/铜复合材料组织致密, 石墨细小弥散分布均匀，金属铜包覆石墨形成空间细小的二维网络，这种组织状态充分 发挥了铜和石墨各自的优势，使复合材料的导电、导热和耐磨性得到提高为获得高导 电性和耐磨性，铜/石墨的组织最好为铜包覆石墨，形成均匀连续的空间三维网络，并使 石墨均匀弥散分布用化学镀方法在石墨粉表面先涂覆金属铜，再与铜粉混合，然后烧 结制备成镀铜石墨铜基复合材料，其导电性显著提高，与国内同成分市售商品相比，电 阻率可降低45%,抗折强度明显提高，是优良的电刷材料3)微电子材料：现代手 机中通常有300多个陶瓷电容器，每辆汽车有5 000多个陶瓷电容器这些电容器的厚 度约为1〜2mm,内部具有复杂的层状结构，通常有几百层到上千层。

德国用化学沉淀 法开发岀Micro Tronic超细铜粉这种铜粉具有优异的电导率与热导率，且成本不高， 特别适合做网板卬刷多层陶瓷电容器内部电极的金属糊〔叨铜粉还可以用于催化剂、润 滑油添加剂、工程结构材料领域、医药领域等等⑵2. 铜粉的制备方法传统的电解铜粉由于颗粒较大，一般在10pm以上，不适合用于制作超细铜粉，雾 化法由于抗氧化问题难以解决，难以推广除了传统的电解法和雾化法外，现有制备方 法很多，根据制备过程中是否发生化学反应，分为物理法(球磨法、气相蒸发法、等离 子法(直流电弧等离子体(DC)法、高频等离子体(RF)法及混合等离子体(HybridPlasma) 法)、Y射线辐照一水热结晶联合法、金属蒸发凝聚一原位冷压成形法、冷冻干燥法等) 化学法(甲醛法，水合脐法等)和综合法(两种或几种方法相结合)；根据反应物状态 可分为干法和湿法；根据原料状态划分为固相法、气相法和液相法⑵物理法制备铜粉有的成本高，有的需要的设备庞大，有的工艺复杂，有的合格率及 产量低等缺点高能球磨法制备铜粉的优点是产量较高、工艺简单，能制备常规方法难 以制备的高熔点金属、互不相溶体系的固溶体、纳米金属间化合物及纳米金属，陶瓷复 合材料，缺点是晶粒不均匀、球磨过程中易引入杂质。

用气相蒸发法可制备出尺寸为几 纳米、儿十纳米甚至儿十微米的粒子；还可使粒子在形成过程中的冷却速度不同，形成 包括非晶在内的具有各种非平衡相或平衡相结构粒子，且表面清洁，杂质含量小，操作 简便但是此法受合金组元蒸气压的影响较大，易生产分憾，难以制成所需成分的合金粒 子等离子法中的De法使用设备简单、易操作，生产速度快，几乎可制备任何纯金属 超细粉，但高温下电极易于熔化或蒸发而污染产物；RF法无电极污染、反应速度快、 反应区大，广泛应用于生产超细粉，其缺点是能量利用率低、稳定性差；混合等离子体 法将DC法与RF法结合起来，既有较大的等离子体空间、较高的生产效率和纯度，也 有好的稳定性与其它制备金屈超微粒子方法特别是真空蒸发法相比，Y射线辐照法工 艺简单易行，可在常温常压下操作，易于扩大生产规模，而且超细粉的形成和保护可以 同步进行，从而有效地防止粒子的团聚，特别适于沉积在固体表面的电化学电极，并有 可能制备载有金属微粒的金属氧化物超细粉用甲醛法制得的铜粉铜粉颗粒粗大，均匀 性差高扬仁、于丽华等人将溶有分散剂的硫酸铜溶液和水合脐溶液反应，制得粒径为 10nm左右的铜粉，粒度分布均匀固相法是一种传统的粉化工艺，通过从固相到固相 的变化來制造粉体，用于粗颗粒微细化；气相法制备的产品则纯度较高，表面清洁，分 散性好，粒径分布窄。

但是固相法和气相法的制备工艺都存在成木较高，设备昂贵，工 艺复杂、易引入杂质等缺点；而液相还原法由于其具有设备简单，工艺流程短，产量大, 易工业化生产等优点，得到了人们的青睐液相化学还原法是利用了氧化■还原反应的 原理，采用具有一定还原能力的还原剂，在液相或非常接近液相的状态下，将二价铜离 子还原至零价态，通过控制各种工艺参数来得到不同粒径、均匀的粉末【⑶还有很多铜 粉制备方法的优缺点在此就不一一介绍了，目前制备铜粉用得最多的方法是液相化学还 原法它是一种新型、高效的方法，该方法制备超细铜粉的优点是：成本低，设备简单、 反应容易控制，可以通过对反应过程中温度、反应时间、还原剂用量等工艺参数的控制 来控制晶形及颗粒尺寸，工艺流程短、工艺过程简单，通过控制其工艺过程，可以制造 出合金超细材料，金属掺杂工艺易于实施，从而达到有目的的掺余，易于实现工业化大 牛产等，使该法的工业化更具有广阔前景，所以该工艺的进一步研究，也引起了人们的 极大兴趣⑶3. 发展前景目前我国超细铜粉产业发展较快，但是,还存在着在工业化之前必须解决的问题及 制备方法进一步开发的问题，并需要对超细铜粉的性能及应用作更深入的研究。

超细铜粉 的制备及改性工艺也一肓是人们普遍关注的问题在现阶段制备超细铜粉方面，可以借 鉴制备其它金属超细粉体的方法，并试着用两种或儿种方法相结合的综合法来制备超细 铜粉目前液相化学还原法采用的还原剂包括甲醛、抗坏血酸、次磷酸钠、硼氢化钠、 水合麟等，但是这些还原剂有的还原能力差，有的成本太高，还有的反应过程易引入其 他朵质，因此，寻找更为合适更环保的还原剂或复合还原剂，研究更为理想的反应体系 成为纳米铜粉制备研究的重要课题此外，由于纳米铜粉的粒径较小，表面活性较大， 易于团聚，并且粉末表面易被氧化成CU20,因此如何改善超细铜粉的分散性及怎样防止 铜粉被氧化也是一个重要研允方向要使超细铜粉的应用领域更加广阔，我们将开发一 种更简单的制备工艺，相信在技术发展和市场需求的刺激下，超细铜粉的生产及应用将 具有广阔的市场前景参考文献[1] 田爱堂，刘维平，成刚.超细铜粉的制备进展卩]・上海有色金2006, 2(27): 39-42.[2] 王玉棉，于梦娇，王胜，侯新刚等.超细铜粉的制备方法、存在问题及应用[J]・材料 导报,2007, (21): 126-129.⑶谭宁，温晓云，郭忠诚，陈步明.液相还原法制备超细铜粉的研究进展[J].云南冶金, 2009, 2(38):71-74.[4] 尹宏月.纳米铜的制备方法[J].化学工程师,2009, (9): 43・44.[5] 张萍,李大成,刘恒，张平等.氧化亚铜的制备[J]. 1995,(3): 6-8.[6] 蔡报珍.超细铜粉的制备及应用卩].江西有色金属,2008, 12,22(4):125-131.[7] 柏振海，罗兵辉等.氧化亚铜粉末的制备[J].粉末冶金材料科学与工程，2001, 12, 6(4): 286-291.[8] 田宪法，耿浩然，崔锋，王保华.硫酸铜二步法制取细铜粉新工艺[J].新技术新工艺 材料与表面处理,2003, 8: 38-39.[9] Ashour Owais. Effect of electrolyte characteristics on electrowinning of copper powder[J]. J Appl Electrochem, 39: 1587-1595・[10] E.R. Birnbaum, M.W. Grinsataff, J.A. Labinger, J.E. Bereaw and H.B.Gray, J. Mol. Catal. A 113 (1996)35.[11] 曹晓虱吴伯麟，钟莲云.直接还原法制备片状铜粉[J].涂料工业，2004, 2(34): 17-19.[12] 蔡报珍.超细铜粉飞制备及应用[J]・江西有色金属,20()& 4(22): 42-44.[13] 吴伟钦.化学法制备超细铜粉的工艺及性能研究[D].昆明：昆明理工大学硕士学 位论文,2005.。