新型热源下超细铜粉的制备及表面活性剂应用研究

论文摘要

随着对超细铜粉特殊性能研究的深入,其应用领域也越来越广泛。主要应用于导电材料、催化剂、润滑油添加剂、纳米晶铜、医药等领域中,大大推进了这些领域的发展。本研究在参考大量国内外文献的基础上,深入了解超细铜粉的各种制备方法及特点,主要研究了液相还原法制备超细铜粉。通过激光粒度分析仪、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）及能谱仪（EDS）等手段对铜粉进行表征。该方法具有设备简单、操作方便、实验室易于实现的特点。本论文的创新之处在于:（1）.采用新型热源进行加热,液相法制备超细铜粉。新型热源为超声场及微波场,分别考察了两种热源的主要影响因素。针对超声场,考察了超声功率、时间、周期等因素;针对微波场考察了功率、时间等影响因素。通过正交试验的方法,分别得到了两种热源影响因素的大小关系及优化工艺条件,同时与一般加热方法进行比较。结论:超声作热源,可在铜粒子形成的初期进行分散,有效的控制了铜粉的粒度及分布,得到的纳米铜粉粒径可控且分布均匀;微波作热源,提高了成核速率,加快了反应速度,提高了制备效率,但对铜粉的粒度有一定影响。（2）.对表面活性剂进行了较为深入的研究,包括:表面活性剂的用量、种类及复配。对非离子表面活性剂及高分子类表面活性剂的单独作用效果及复配作用效果进行了考察。得到在本实验条件下表面活性剂的适宜用量及具有协同效应的复配方法。（3）.选择了还原性强弱不同的两种还原剂对铜盐进行还原,分别考察了两种还原剂对超细铜粉的不同作用效果。（4）.纳米铜粉制备的优化工艺条件:在水浴温度50℃,采用水合肼为还原剂,Cu2+初始浓度为0.08mol/L,超声功率为60W,超声时间为每次4min,周期为2次,加入适量的PVP及SDS的条件下,制备出粒度分布均匀,粒径窄,表面无氧化,晶型良好的纳米铜粉。（5）.在一定的反应条件下,制备出具有一定规则形状的超细铜粉。如棒状,六边形,三角形,蠕虫状等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 超细铜粉的研究进展
• 1.1 超细粉体的特性
• 1.2 超细铜粉的应用
• 1.2.1 电极材料方面
• 1.2.2 催化剂方面
• 1.2.3 润滑油添加剂方面
• 1.2.4 工程结构材料领域
• 1.2.5 医药领域
• 1.2.6 导电胶中的应用
• 1.2.7 电磁屏蔽材料上的应用
• 1.2.8 纳米流体
• 1.2.9 其它领域
• 1.3 超细铜粉的发展方向
• 1.4 超细铜粉的制备方法
• 1.4.1 制备方法的划分
• 1.4.2 固相法
• 1.4.3 气相法
• 1.4.4 液相法
• 1.5 超细铜粉存在的问题及目前的解决方法
• 1.6 超声作用原理及特点
• 1.6.1 超声波作用原理
• 1.6.2 超声波的特点
• 1.7 微波作用原理及特点
• 1.7.1 微波加热原理
• 1.7.2 微波加热特点
• 1.8 本文的主要研究方法及内容
• 第2章 实验原理及铜粉制备
• 2.1 结晶过程理论研究
• 2.1.1 结晶过程热力学
• 2.1.2 结晶过程动力学
• 2.2 纳米粉体团聚机理及解决方法
• 2.2.1 纳米粉体团聚机理
• 2.2.2 消除团聚方法
• 2.3 反应原理
• 2.4 工艺初探
• 2.4.1 超细铜粉的制备
• 2.4.2 超细铜粉的表征
• 2.5 工艺流程的确定
• 2.5.1 工艺流程图
• 2.5.2 工艺流程的确定
• 2.6 实验仪器与试剂
• 2.7 微波条件下超细铜粉的制备
• 2.7.1 微波条件下水合麟还原制备超细铜粉
• 2.7.2 微波条件下次亚磷酸钠还原制备超细铜粉
• 2.8 超声条件下超细铜粉的制备
• 2.8.1 超声条件下水合肼还原制备超细铜粉
• 2.8.2 超声条件下次亚磷酸钠还原制备超细铜粉
• 2.9 表征方法
• 2.9.1 X射线衍射仪（XRD）
• 2.9.2 扫描电镜（SEM）
• 2.9.3 透射电镜（TEM）及能谱仪（EDS）
• 2.9.4 激光粒度分析仪
• 2.9.5 视密度的测定
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 微波作热源
• 3.1.1 水合肼为还原剂正交试验结果与讨论
• 3.1.2 次亚磷酸钠为还原剂正交试验结果与讨论
• 3.1.3 微波场作用效果小结
• 3.2 超声波作热源
• 3.2.1 水合肼为还原剂正交试验结果与讨论
• 3.2.2 次亚磷酸钠为还原剂正交试验结果与讨论
• 3.2.3 对比不同还原剂的作用效果
• 3.2.4 纳米铜粉制备优化条件的筛选
• 3.2.5 超声场作用效果小结
• 第4章 表面活性剂的影响
• 4.1 表面活性剂的分类，结构特点及分散作用原理
• 4.2 水溶性高分子类表面活性剂的特点
• 4.3 表面活性剂的复配
• 4.4 表面活性剂对纳米铜粉的影响
• 4.4.1 表面活性剂的用量对纳米铜粉的影响
• 4.4.2 表面活性剂的种类及复配作用对纳米铜粉的影响
• 第5章 具有一定形状铜粉的制备
• 5.1 前言
• 5.2 次亚磷酸钠为还原剂不同实验条件对铜粉形状的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 附录 B