氯化亚铜微晶的制备及其表征

论文摘要

氯化亚铜在有机合成工业中是应用广泛的催化剂,借助其催化作用能生产多种有机化工产品,在石油化工中常用做脱色剂、脱硫剂及脱离剂,并且在冶金工业、电镀工业、医药化工、农药工程、电池工业及橡胶工业等领域中有着广泛的用途。目前其制备方法很多,但得到粒度均一、性能稳定的高活性氯化亚铜微晶的系统研究报道则罕见,据此,本课题进行了影响氯化亚铜粒度、形貌及抗氧化性能的因素的试验研究。本试验首先采用恒温水浴加热方式,研究了利用亚硫酸钠还原硫酸铜制备氯化亚铜的工艺,重点研究了影响氯化亚铜的收率及纯度的因素,获得其最佳工艺条件;然后在获得较优条件范围内,重点探讨了采用微波辐射结晶对制备氯化亚铜微晶的粒度、形貌、抗氧化性能的影响。试验研究结果表明:1.在恒温水浴加热方式下,利用亚硫酸钠还原硫酸铜,采用碳酸钠调节反应溶液的pH值以制备高收率和高纯度的氯化亚铜在技术上是可行的;其最佳工艺为:还原料液铜离子浓度为100g·L-1;还原温度为40℃;还原时间为120min;亚硫酸钠用量为理论量的1.3倍;氯化钠用量为理论量的1.1倍;还原溶液体系pH=2;还原液体成分为前段还原液:V（Na2SO3）/V（Na2CO3）=2:1;后段还原液V（Na2SO3） /V（Na2CO3）=3:1,且前段还原液体积/后段还原液体积=8:2;加液方式为总加液时间为1h的条件下,前段还原液加液时间为50min,后段还原液加液时间为10min;在上述制备氯化亚铜的最优工艺条件下其收率达94.8%,纯度达98.9%;2.还原后液中还存在过量的氯化钠和大量的生成物硫酸钠,必须回收净化处理。还原后液中硫酸钠回收的最佳工艺为:还原后液先用NaOH进行预处理,在真空度为0.06～0.08MPa,温度为50～70℃的条件下进行真空蒸发结晶,所得硫酸钠晶体166g,结晶率达87.4%,结晶母液可返回硫酸铜配液;3.采用微波辐射结晶制备微米级氯化亚铜,其最佳工艺为:微波功率为800W转150W;微波辐射时间为2h;最佳结晶pH=2;铜离子浓度为120g·L-1;添加分散剂PVP及包覆剂磷酸三丁酯,所制备的氯化亚铜平均粒度0.74μm,粒度分布均匀,分散性好,晶体表面无缺陷,抗氧化性强;4.与恒温水浴加热相比,微波辐射结晶可以起到细化晶粒、均化晶粒的作用,微波辐射结晶制备的氯化亚铜单颗晶粒更容易呈现四面体晶形,晶面上氧空洞更少,从而抗氧化性显著增强,并且所须还原结晶时间更短,但微波辐射不会改变晶体的结晶晶形、晶格结构和物相结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 氯化亚铜的性质、用途及其制备方法
• 1.1.1 氯化亚铜的物化性质和用途
• 1.1.1.1 氯化亚铜的物理性质
• 1.1.1.2 氯化亚铜的化学性质
• 1.1.1.3 氯化亚铜的用途
• 1.1.2 氯化亚铜的制备方法
• 1.1.2.1 传统生产氯化亚铜的主要方法
• 1.1.2.2 氯化亚铜制备技术进展
• 1.1.2.3 各种方法的比较
• 1.1.3 氯化亚铜的发展前景
• 1.2 超微粉体的制备方法综述
• 1.2.1 超微粉体的基本概念
• 1.2.2 超微粉体的一般制备方法
• 1.2.2.1 固相法
• 1.2.2.2 气相法
• 1.2.2.3 液相法
• 1.3 湿法炼铜技术发展概况
• 1.4 本文研究的目的、意义与内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 技术路线
• 第二章 微波基础理论及其结晶动力学原理
• 2.1 微波的基本概念
• 2.2 微波加热原理和加热系统
• 2.2.1 微波加热原理
• 2.2.2 微波加热系统
• 2.3 微波加热模式分析
• 2.4 微波的热效应与非热效应
• 2.4.1 微波的热效应
• 2.4.2 微波的非热效应
• 2.5 微波加热特点
• 2.6 微波在冶金中的应用
• 2.6.1 微波辅助浸取
• 2.6.2 微波干燥和分解
• 2.6.3 微波加热矿物还原
• 2.6.4 微波萃取
• 2.7 结晶动力学原理
• 2.7.1 成核动力学
• 2.7.2 增长动力学
• 2.7.3 晶形动力学
• 第三章 恒温水浴加热制备氯化亚铜的工艺研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及设备
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 实验原理
• 3.2.4 实验方法和步骤
• 3.2.5 氯化亚铜的标准及分析检测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 温度、时间、氯化钠及亚硫酸钠用量影响氯化亚铜收率的单因素实验
• 3.3.1.1 还原温度对收率的影响
• 3.3.1.2 还原时间对收率的影响
• 3.3.1.3 氯化钠用量对收率的影响
• 3.3.1.4 亚硫酸钠用量对收率的影响
• 3.3.2 温度、时间、氯化钠及亚硫酸钠用量影响氯化亚铜收率的正交实验
• 3.3.3 pH 值、反应时间、还原液体成分及加液方式影响氯化亚铜收率的单因素实验
• 3.3.3.1 pH 对收率的影响
• 3.3.3.2 还原反应时间对收率的影响
• 3.3.3.3 还原液成分对收率的影响
• 3.3.3.4 加液方式对收率的影响
• 3.3.4 pH 值、反应时间、还原液体成分及加液方式影响氯化亚铜收率的正交实验
• 3.3.5 还原液中铜离子浓度对收率的影响
• 3.4 还原后液中硫酸钠的回收
• 3.4.1 硫酸钠结晶原理
• 3.4.2 实验步骤
• 3.4.3 实验结果与讨论
• 3.4.3.1 真空蒸发结晶制备元明粉
• 3.4.3.2 硫酸钠晶体产量与收率的影响因素
• 3.5 本章小结
• 第四章 微波辐射加热制备氯化亚铜的工艺研究及其表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料及设备
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 实验原理
• 4.2.3.1 成核
• 4.2.3.2 生长
• 4.2.3.3 陈化
• 4.2.4 实验步骤
• 4.2.5 分析检测方法
• 4.2.6 微波辐射加热空白实验的升温特性
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 微波辐射对氯化亚铜微晶的影响
• 4.3.1.1 微波功率对氯化亚铜的影响
• 4.3.1.2 微波时间对氯化亚铜的影响
• 4.3.1.3 pH 值对氯化亚铜的影响
• 4.3.1.4 铜离子浓度对氯化亚铜的影响
• 4.3.1.5 恒温水浴结晶与微波辐射结晶的比较
• 4.3.2 分散剂对氯化亚铜的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢