RU2429107C2 - Способ получения высокодисперсных порошков меди - Google Patents
Способ получения высокодисперсных порошков меди Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429107C2 RU2429107C2 RU2009137701/02A RU2009137701A RU2429107C2 RU 2429107 C2 RU2429107 C2 RU 2429107C2 RU 2009137701/02 A RU2009137701/02 A RU 2009137701/02A RU 2009137701 A RU2009137701 A RU 2009137701A RU 2429107 C2 RU2429107 C2 RU 2429107C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- copper
- cathode
- discharge
- ions
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 28
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 238000001919 Rayleigh scattering spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 101710186153 S-adenosylmethionine synthase 2 Proteins 0.000 description 1
- 101710167557 S-adenosylmethionine synthase isoform type-2 Proteins 0.000 description 1
- 102100035947 S-adenosylmethionine synthase isoform type-2 Human genes 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения высокодисперсных порошков меди. Способ включает растворение материала анода из меди, погруженного в электролит, содержащий ионы меди, их восстановление с получением порошка меди. При этом используют электролит, содержащий ионы меди с концентрацией, обеспечивающей максимальную электропроводность, над поверхностью электролита на расстоянии, достаточном для зажигания разряда между катодом и электролитом, располагают катод. Восстановление ионов меди осуществляют в электролите электронами, поступающими с катода, при зажигании разряда между катодом и электролитом. Техническим результатом является повышение эффективности процесса. 1 ил.
Description
Данное изобретение относится к области нанотехнологий. В последние годы высокодисперсным и ультрадисперсным порошкам и способам их получения уделяется большое внимание в связи с бурным развитием нанотехнологий. Ожидается на их основе получение материалов с уникальными механическими, электрическими, магнитными, оптическими и другими свойствами [1]. Основными областями потребления высокодисперсных (ультрадисперсных) материалов в настоящее время являются: электроника, производство катализаторов и сорбентов, оптоэлектроника и магнитные изделия, фармакология и медицина.
Существует принципиальная возможность получения в высокодисперсном (ультрадисперсном) состоянии самых разнообразных материалов - чистых металлов, интерметаллических соединений, окислов, гидридов и др. Для этих целей используют различные методы: испарение в вакууме и инертном газе, химическое и электрохимическое осаждение из растворов, плазмохимический синтез, распыление и в разряде [2, 3].
Нами разрабатывался способ выделения из раствора металлической фазы под действием электрического разряда.
Известен электрохимический способ получения высокодисперсных порошков меди, включающий растворение материала анода из меди, погруженного в электролит, содержащий ионы меди, с получением в нем ионов меди, восстановлением их на катоде с получением порошка меди [4]. В данном способе анод и катод погружены в электролит.
Предлагаемый способ предназначен для решения технической задачи получения высокодисперсных порошков меди, включающий растворение материала анода из меди, погруженного в электролит, содержащий ионы меди, с получением в нем ионов меди, восстановление их с получением порошка меди, отличающийся тем, что используют электролит, имеющий максимальную электропроводность, а над поверхностью электролита на расстоянии, достаточном для зажигания разряда между катодом и электролитом, располагают катод, восстановление ионов меди осуществляют в электролите электронами, поступающими с катода, при зажигании разряда между катодом и электролитом.
Сущность предлагаемого способа состоит в восстановлении в объеме электролита ионов меди электронами, поступающими в электролит с электрода, расположенного над поверхностью электролита и являющегося катодом. Анод располагается в электролите и выполняется из того же материала, что и растворенный металл. Таким образом, на аноде идет растворение металла
Me0 - e- → Me+,
а в объеме электролита ионы металла восстанавливаются до металла
Ме+ + е- → Ме0
Созданная на этом принципе установка использовалась для получения высокодисперсных порошков меди. Анод был изготовлен из электролитической меди, а электролитом служил водный раствор азотнокислой меди. Катод также изготавливался из меди. Если не принимать специальных мер, то после восстановления медь реагирует с водой с образованием гидроокиси меди Cu(OH)2 и выпадает в осадок в виде голубой студенистой массы. При нагревании гидрооксид превращается в оксид меди черного цвета CuO.
Оксид меди обладает окислительными свойствами. При нагревании с различными органическими веществами CuO окисляет их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород в воду и восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются при элементном анализе органических веществ для определения содержания в них углерода и водорода.
Размер получаемых частиц определялся в Менделеевском институте методом Релеевского рассеивания. В осадке наблюдался спектр частиц со средним размером ≈4 мкм. К моменту измерения частицы успевали коагулировать, и приведенная цифра относится к размеру агрегатов, составленных из начальных ультрадисперсных частиц.
Параметры установки
Эксперименты проводились в установке, выполненной из стекла объемом 1,5 литра. Анод изготавливался из листовой электролитической меди размером 10×1 см и толщиной 0,2 мм, катод - из медной проволоки диаметром 3 мм. Концентрация CuNO3 составляла 0,05÷0,1 N.
Разряд зажигался при напряжении 400÷500 В, зазор между раствором и катодом регулировался. Для зажигания разряда использовался барботаж.
Источником тока служил трансформатор типа ОС-2/0,5, выходная обмотка которого была перемотана на напряжение 1000 В. Выпрямитель выполнялся по мостовой схеме на диодах Д248 Б по 3 штуки в каждом плече. Диоды шунтировались сопротивлениями МАТ-2 на 75 кΩ. Эксперименты проводились с током 2÷4 А. В стационарных условиях количество выделившегося металла q за время τ связано с током I следующим соотношением:
где А - г-атом вещества, a z - заряд иона.
Для меди A=63 г/моль, а z=1.
Выделение меди сопровождается выделением тепла, которое требуется отводить.
График распределения частиц по размерам изображен на чертеже.
Следует отметить, что предлагаемый способ пригоден не только для получения порошков меди, но и других металлов, в том числе и не реагирующих с водой. Медь в данном случае взята лишь для примера. Кроме того, электролитом могут быть любые электропроводящие среды, в которых растворяется материал анода. Суть предложения заключается в том, что ионы металла в электролите восстанавливаются электронами, поступающими в электролит с катода, расположенного вне электролита (в нашем случае в газовой фазе над его поверхностью), а анод выполнен из того же материала, что и растворенный металл.
Литература
1. Доклады по нанотехнологиям на XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (раздел «Химия материалов, наноструктуры и нанотехнологии»), Москва, 23-28 сентября, 2008 г.
2. И.Д.Морохов, Л.И.Трусов, С.П.Чижик. «Ультрадисперсные металлические среды». Москва, Атомиздат, 1977.
3. А.Ф.Гайсин, И.М.Нуриев, А.З.Гумеров. «Способ получения металлического порошка (варианты)». RU 2332280, 27.08.2008.
4. Томилов А.П. «Прикладная электрохимия». М.: Химия, 1984, с.429, 430.
Claims (1)
- Способ получения высокодисперсных порошков меди, включающий растворение материала анода из меди, погруженного в электролит, содержащий ионы меди, их восстановление с получением порошка меди, отличающийся тем, что используют электролит, содержащий ионы меди с концентрацией, обеспечивающей максимальную электропроводность, над поверхностью электролита на расстоянии, достаточном для зажигания разряда между катодом и электролитом, располагают катод, а восстановление ионов меди осуществляют в электролите электронами, поступающими с катода, при зажигании разряда между катодом и электролитом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137701/02A RU2429107C2 (ru) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Способ получения высокодисперсных порошков меди |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137701/02A RU2429107C2 (ru) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Способ получения высокодисперсных порошков меди |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009137701A RU2009137701A (ru) | 2011-04-20 |
| RU2429107C2 true RU2429107C2 (ru) | 2011-09-20 |
Family
ID=44050941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009137701/02A RU2429107C2 (ru) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Способ получения высокодисперсных порошков меди |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2429107C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557398C2 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им Д.И. Менделеева) | Способ электрохимического получения металлического порошка |
| RU2558809C2 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" | Электроплазменный способ получения наночастиц заданного размера |
| RU2736108C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-11-11 | Акционерное общество "Уралэлектромедь" | Способ получения медного ультрадисперсного электролитического порошка |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1243907A1 (ru) * | 1983-03-03 | 1986-07-15 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ получени медного порошка электролизом |
| JP2000024493A (ja) * | 1993-07-27 | 2000-01-25 | Nanophase Technol Corp | ナノ結晶性材料を合成するための装置 |
| RU2332280C2 (ru) * | 2006-06-30 | 2008-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева | Способ получения металлического порошка (варианты) |
-
2009
- 2009-10-12 RU RU2009137701/02A patent/RU2429107C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1243907A1 (ru) * | 1983-03-03 | 1986-07-15 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ получени медного порошка электролизом |
| JP2000024493A (ja) * | 1993-07-27 | 2000-01-25 | Nanophase Technol Corp | ナノ結晶性材料を合成するための装置 |
| RU2332280C2 (ru) * | 2006-06-30 | 2008-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева | Способ получения металлического порошка (варианты) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТОМИЛОВ А.П. Прикладная электрохимия. - М.: Химия, 1984, с.429, 430. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557398C2 (ru) * | 2013-11-20 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им Д.И. Менделеева) | Способ электрохимического получения металлического порошка |
| RU2558809C2 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" | Электроплазменный способ получения наночастиц заданного размера |
| RU2736108C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-11-11 | Акционерное общество "Уралэлектромедь" | Способ получения медного ультрадисперсного электролитического порошка |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009137701A (ru) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | An efficient symmetric electrolyzer based on bifunctional perovskite catalyst for ammonia electrolysis | |
| CN109906287B (zh) | 包含负载在氧化锡上的贵金属氧化物的电催化剂组合物 | |
| Chen et al. | Modulating oxygen vacancies of TiO2 nanospheres by Mn-doping to boost electrocatalytic N2 reduction | |
| Mao et al. | Delafossite CuMnO2 as an efficient bifunctional oxygen and hydrogen evolution reaction electrocatalyst for water splitting | |
| US20050016840A1 (en) | Method and apparatus for generating hydrogen | |
| CN108779562B (zh) | 用于电催化应用的金属掺杂的氧化锡 | |
| Boukhemikhem et al. | The photocatalytic hydrogen formation and NO2− oxidation on the hetero-junction Ag/NiFe2O4 prepared by chemical route | |
| Yang et al. | Pd/Co bimetallic nanoparticles: coelectrodeposition under protection of PVP and enhanced electrocatalytic activity for ethanol electrooxidation | |
| Ahamed et al. | Synthesis of multifunctional CdSe and Pd quantum dot decorated CdSe thin films for photocatalytic, electrocatalytic and thermoelectric applications | |
| US9676034B2 (en) | Method of manufacturing powder having high surface area | |
| Hamdan et al. | Preparation and characterization of nano size NiOOH by direct electrochemical oxidation of nickel plate | |
| RU2429107C2 (ru) | Способ получения высокодисперсных порошков меди | |
| Cloud et al. | A simple and effective method for controllable synthesis of silver and silver oxide nanocrystals | |
| Mohan et al. | Dependence of (photo) electrochemical properties on geometry factors of hydrothermally synthesized delafossite copper gallium oxide CuGaO2 toward oxygen evolution reaction | |
| Moon et al. | Laser‐Regulated Iridium‐Diffused Nitrogen–Carbon Sites for Enhanced Hydrazine‐Assisted Alkaline Seawater Splitting and Zinc–Hydrazine Batteries | |
| Kuruvinashetti et al. | Shell isolated nanoparticle enhanced Raman spectroscopy for renewable energy electrocatalysis | |
| Zhang et al. | Nanoporous Ag–ZrO2 composites prepared by chemical dealloying for borohydride electro-oxidation | |
| Yu et al. | Anode Glow Discharge Electrolysis Synthesis of Flower‐Like α‐MnO2 Nanospheres: Structure, Formation Mechanism, and Supercapacitor Performance | |
| Feng et al. | Synergy of oxygen vacancies and Bi nanoparticles on BiOBr nanosheets for enhanced photocatalytic H 2 O 2 production | |
| Chen et al. | CMS and Nd Co-Modified PbO2 Electrodes with Enhanced Lifetime and Electrochemical Activity for the Degradation of Bisphenol S | |
| JP5505738B2 (ja) | 低次酸化チタンおよびその製造方法 | |
| JP2024037730A (ja) | ケトン類およびカルボン酸類の製造方法、燃料電池、並びにエネルギー回収システム | |
| US20050217432A1 (en) | Apparatus and method for the reduction of metals | |
| JP2011195420A (ja) | 金属酸化物微粒子の製造方法 | |
| Ulum et al. | Synthesis of Zn (OH) 2 nanoparticles using electrochemical method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111013 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141127 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151013 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161227 |