液相沉淀法微球氧化铜制备及生产设计(2)
1.1 微球氧化铜的生产工艺
1.1.1微球氧化铜的基本生产工艺
目前，对于微孔氧化铜的生产方法，主要有固相反应法、液相法（沉淀法、水热法等）以及联合法。
①固相反应法：按照一定比例将金属盐与金属氧化物充分混合后，研磨后加入反应器中进行高温煅烧，经充分煅烧反应后直接制得微球氧化铜。如2001年，Wang W.Z.[1]等分别将固体氯化铜与氢氧化钠研磨5min后充分混合，再向该混合物中加入表面活性剂PEG，经过充分研磨30min后，在超声浴中将所得的粉体洗涤后，用乙醇除去PEG，干燥后得到微孔氧化铜，所得微球氧化铜产物的直径为8nm，长400nm。
固相法的优点是操作方便，工艺简单，缺点是生成的粉体易团聚，需要进行二次粉碎，不适合工业生产，易引入杂质。
②直接沉淀法：将沉淀剂直接加入可溶性铜盐溶液中，在一定条件下生成沉淀，再将沉淀物经过滤、洗涤、干燥、热分解等操作后，得到目标产物微球氧化铜。如罗元香[2]等选择以硝酸铜为原料，沉淀剂分别选择氢氧化钠和碳酸钠，利用直接沉淀法制得了单斜晶系微球氧化铜粉体，所得微球氧化铜粉体的平均粒径为23nm和19nm，然而该法制得的氧化铜粉体的团聚严重，所以需要在反应过程中添加聚乙二醇来改善其分散性。
直接沉淀法具有成本低、设备简单、化学计量性好、操作简便易行，化学计量性好、产品的粒度分布范围较宽等优点。但同时也有去除原溶液中的阴离子较困难等缺点。
③沉淀转化法：将沉淀剂加入可溶性铜盐溶液中使其反应，反应生成沉淀后，再将一定量的沉淀转化剂加入所得沉淀中，经过加热回流后，使得原来的沉淀向氧化铜沉淀的方向转化，再将转化后的氧化铜沉淀物进行过滤、洗涤、干燥等操作，从而得到微球氧化铜产物。如刘成雁[3]等选择以硫酸铜溶液为原料，在高温强烈搅拌的条件下向氢氧化钠溶液中快速滴加沉淀剂使其发生沉淀转化反应，通过控制沉淀的PH值来判断反应终点，反应结束后将沉淀过滤，所得滤饼反复洗涤后，用乙醇充分浸泡数小时，再经过过滤干燥后，得到产物微球氧化铜，所得微球氧化铜的直径为2-10nm，长度为0.1-2μm。
将沉淀转化法和其他沉淀法相比较，沉淀转化法省去了前驱体热分解的繁杂过程，而是可以直接从溶液中制得产物，从而大大简化了工艺操作的过程。
④络合沉淀法：该法是让铜盐先与络合剂反应生成络合物，再将所得络合物与沉淀剂发生沉淀反应后生成沉淀物，而后将所得沉淀经过滤、洗涤、干燥、热分解等工艺操作后得到微球氧化铜产物，而不是选择让铜盐直接与沉淀剂反应。如李冬梅[4]等选用硝酸铜为原料，络合剂分别选用氨水，柠檬酸和乙二胺，在一定温度下经充分搅拌后，将络合剂缓慢加入硝酸铜溶液中，经充分反应后生成铜络合物，然后在不断搅拌的条件下，向所得铜络合物中不断滴加沉淀剂氢氧化钠，待反应完全后抽滤，将沉淀经过滤、洗涤、干燥、热处理后等操作后得到产物微球氧化铜。通过以上三种络合物得到的微球氧化铜粉体平均粒径都在40-60nm范围之间。
络合沉淀法具有操作简便、生产成本低、原料易得、产物纯度高等优点。
⑤水热法：在密闭的特制反应釜中，反应介质选用水溶液，加热反应器从而创造出一个反应所需的高温高压的反应环境，使得在通常情况下难溶或不溶的物质能够在该反应环境下溶解并重新结晶。在整个水热过程中，水不止是反应的溶剂，同时也是反应物，水作为一种化学组分参与反应，此外水也是整个反应的压力传递媒介。如Zou G.F.[5]等以氯化铜为原料，沉淀剂选择的是氨水，将二者充分混合使其形成均相溶液后，将此混合均相溶液转移至铁氟龙晶化瓶中，并将铁氟龙晶化瓶置于高压釜中，在140℃的条件下晶化40小时后使其自然冷却，后经洗涤、干燥后得到微孔氧化铜颗粒，所得产物具有较好的晶体结构。