[发明专利]一种由铜废料制取纳米氧化铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用铜废料制取纳米氧化铜的方法，属于炼铜行业的综合利用。

背景技术

氧化铜(CuO)是一种铜的黑色氧化物，稍有吸湿性。分子量为79.55，密度为6.3-6.9 g/cm³，熔点1326℃。不溶于乙醇和水，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解。在过度态金属氧化物中，铜氧化物以其重要的性质和用途备受关注。在很多化学反应中，氧化铜作为非均相催化剂表现出极高的催化活性:高氯酸的分解、一氧化二氮的降解、选择性还原一氧化氮和超临界水中氧化一氧化碳,碳水化合物和苯酚。同时作为一个具有较窄波带的重要过渡金属氧化物，氧化铜是一种具有高温超导的异常特性材料。氧化铜还应用于搪瓷的红绿色颜料、光学玻璃的磨光剂、农药、杀真菌剂、冶金试剂、油漆的防皱、气体传感器、磁性存贮媒介以及备置太阳电池和锂离子二次电池的重要材料。而纳米氧化铜的粒径尺寸介于微观粒子和宏观区域间，由于表面效应、小尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应等，作为催化剂时具有极高的催化活性，在磁性、光吸收、化学活性、热阻、熔点、溶解度等方面也表现出特殊的物理和化学性质。因此，纳米氧化铜的制备和应用引起了人们的广泛关注。

纳米氧化铜的备置方法有干式化学法、水热法、电化学法、氧化法等制造方法。干式化学法是利用Cu(II)的化合物与NaOH一步室温固相反应直接合成颗粒均匀，粒径约为20 nm的CuO纳米粉体。该制备过程是按化学计量比将原料置于研钵中充分研磨，由浅蓝色完全变为黑色，继而用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤数次后自然干燥。该方法虽然合成方法简单、产率高、但颗粒分布不均匀，容易引进杂质。水热法是将1.0 M的硝酸铜溶液按物质的当量比为2:1 加入浓度为1.0 M的尿素溶液，在100～125℃ 下高压反应槽中一步合成纳米氧化铜粉体。此法操作简便，原料易得，但需高温反应。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种由铜废料制取纳米氧化铜的方法。

本发明所述方法的工艺步骤如下：

（1）将含铜量5-50wt%的铜废料浸于浓度为15-30%的氯酸溶液中，固体与液体的重量比为1:1-5，取澄清后的氯化铜上层液；

（2）将上述氯化铜溶液含铜量调节控制在0.5wt%-10wt%，并将氯化铜溶液酸碱值控制在pH=0-2；

（3）将步骤（2）得到的氯化铜溶液置于含有氢氧化钠反应液的反应槽中，调节氢氧化钠的pH值，使终反应pH值为9-12，反应槽中温度控制在60-90℃，反应槽中搅拌时间0.5-2小时；

（4）将步骤（3）得到的黑色沉淀物，过滤并水洗，去除反应物中的钠和氯，得到黑色纳米级氧化铜。

本发明的有益效果：本发明所述一种由铜废料制取纳米氧化铜的方法简单有效、成本低、污染少、纯度高。

附图说明

图1为实施例一制备的黑色纳米级氧化铜的X射线粉末衍射图；

图2为实施例二制备的黑色纳米级氧化铜的透射电子显微镜图。

具体实施方式

实施例一：

（1）将含铜量20wt%的铜废料浸于浓度为15%的氯酸溶液中，固体与液体的重量比为1：5，取其澄清氯化铜CuCl₂上层液；

（2）将氯化铜CuCl₂溶液含铜量调节控制在0.5wt%，并将氯化铜CuCl₂溶液酸碱值控制在pH=2；

（3）将步骤（2）得到的氯化铜CuCl₂溶液置于含有氢氧化钠NaOH反应液的反应槽中，调节氢氧化钠NaOH的pH值，使终反应pH值为9，反应槽中温度控制在60℃，反应槽中搅拌时间0.5小时；

（4）将步骤（3）得到的黑色沉淀物，过滤并水洗，去除反应物中的钠Na和氯Cl，得到黑色纳米级氧化铜。

图1为本实施例条件下制备的黑色纳米级氧化铜之X射线粉末衍射图。

实施例二：

（1）将含铜量40wt%的铜废料浸于浓度为30%的氯酸溶液中，固体与液体的重量比为1：4，取其澄清氯化铜CuCl₂上层液；

（2）将氯化铜CuCl₂溶液含铜量调节控制在10wt%，并将氯化铜CuCl₂溶液酸碱值控制在pH=0；