一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法及超纯铜粉材料

1.本发明属于金属粉末制造技术领域，具体涉及一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法及超纯铜粉材料。


背景技术：

2.铜粉材料由于具有良好的延展性、高导电性、大比表面积等优异特性，在催化、润滑、导电油墨、电工电子等很多领域有重要应用前景。目前，铜粉的制备方法主要有气相沉积法、电解法、化学还原法、机械研磨法、电弧等离子体法等。其中，化学还原法由于具有设备简单、成本低廉、制备高效等特点，得到了广泛研究。相对于贵金属元素粒子，铜粉由于具有较高的化学活性更容易被氧化，因此在制备和储存过程中需要采取稳定剂进行保护。如中国专利公开了一种稳定的纳米铜粒子的制备方法（公开号cn101143387a），该方法将硝酸铜溶解于含有乙醇的水溶液中，在搅拌下加入十六烷基三甲基溴化铵，然后滴加硼氢化钠和氢氧化钠的混合水溶液；再加入含硫化合物的乙醇溶液，10-30 min后加三氯甲烷萃取；分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入乙醇，静置，离心得到产物，烘干，得到棕黑色固体为铜粉。该方法中，由于稳定剂十六烷基三甲基溴化铵和含硫化合物对铜粉的强结合作用，需要用三氯甲烷萃取才能剥离稳定剂。然而，仍可能存在残留，稳定剂的存在会大幅降低铜粉的低温烧结性能，严重影响烧结产物的导电性，对其在导电油墨、电工电子等方面的使用带来不利影响。此外，由于前驱体铜盐中通常存在少量杂质金属盐，导致制备的铜粉中的杂质金属与铜形成原电池，加速铜粉的氧化。
3.另外，利用铜离子或氢氧化铜（氧化铜）还原制备铜粉的温度依赖于还原剂，常用的还原剂包括醇类（例如甲醇、乙醇、乙二醇等）。醇类，例如乙二醇，不但可作为还原剂，还可作为溶剂制备铜粉，但其制备温度通常需要达到180℃以上。水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸等试剂也是常用还原剂。尽管这些试剂还原温度较低，但水合肼具有毒性，硼氢化钠价格昂贵，抗坏血酸还原性能有限。采用上述还原剂还会带来进一步的污染。氢气作为还原剂绿色环保，且能有效减少杂质引入。然而，氢气还原铜离子或氧化铜通常需要250℃以上的高温。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一是提供一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，解决了现有技术中微纳尺度铜粉制备过程中还原温度过高的技术问题。
5.本发明的目的之二是提供一种超纯铜粉材料，解决现有技术中制备的微纳尺度铜粉存在导电性差、易氧化的缺陷的技术问题。
6.本发明实现上述目的采取的技术方案如下。
7.本发明提供一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，步骤如下：步骤一、将聚乙烯吡咯烷酮（pvp）、修饰剂、铜盐溶解于醇类有机溶剂中，得到pvp-铜盐有机溶液；步骤二、将碱金属氢氧化物溶解于醇类有机溶剂中，得到碱金属氢氧化物有机溶
液；步骤三、将步骤一得到的pvp-铜盐有机溶液与步骤二得到的碱金属氢氧化物有机溶液混合均匀，得到前驱体溶液，氢气氛围下，升温至100℃-240℃反应0.1h-12 h，得到反应产物；步骤四、先将反应产物在超纯水中经截留分子量为500-2000的透析袋处理，将离子透析至超纯水中，然后将透析袋内溶液在超纯水中经截留分子量为30000-800000的透析袋处理，将铜粉与pvp分离，最后取含有铜粉的溶液经离心分离，干燥，得到超纯铜粉；或者，先将反应产物在超纯水中经截留分子量为30000-800000的透析袋处理，将铜粉、小分子和离子透析至超纯水中，然后取透析袋外溶液在超纯水中经截留分子量为500-2000的透析袋处理，将小分子和离子透析至超纯水中，最后将透析袋内溶液离心分离，干燥，得到超纯铜粉；所述前驱体溶液中的铜元素与oh-的摩尔浓度比为铜元素：oh-=1:2.1-1:2.8；所述聚乙烯吡咯烷酮、醇类有机溶剂、铜盐、碱金属氢氧化物的纯度均为5n级。
8.优选的是，步骤一中，先将pvp溶解于醇类有机溶剂中，然后将修饰剂溶解于醇类有机溶剂中，最后将铜盐溶解于醇类有机溶剂中，得到pvp-铜盐有机溶液。
9.优选的是，步骤一中，所述pvp的分子量范围为2000-1300000。
10.优选的是，步骤一中，所述修饰剂为氨基羧酸盐类络合剂、有机磷酸盐络合剂、巯基类络合剂中的一种或多种；更优选的是，所述修饰剂为氨三乙酸三钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠、二巯基丙醇、十八硫醇中的一种或多种。
11.优选的是，步骤一中，所述铜盐为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种。
12.优选的是，步骤一中，所述pvp与修饰剂的质量比为5:1-20:1。
13.优选的是，步骤一中，所述pvp-铜盐有机溶液中，pvp的质量百分比为2%-30%，铜元素的摩尔浓度为1 mmol/l-300 mmol/l。
14.优选的是，步骤一和步骤二中，所述醇类有机溶剂分别独立的为乙二醇、乙醇、甲醇、丙三醇中的一种或多种。
15.优选的是，步骤二中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
16.优选的是，步骤二中，所述碱金属氢氧化物有机溶液中oh-的摩尔浓度为100 mmol/l-1500 mmol/l。
17.优选的是，步骤三中，所述氢气压力为0.1 mpa-5 mpa。
18.优选的是，步骤三中，前驱体溶液中的铜元素与oh-的摩尔浓度比为铜元素：oh-= 1:2.3-1:2.6，更优选的是，铜元素：oh-=1:2.4-1:2.5。
19.优选的是，步骤四中，经截留分子量为500-2000的透析袋处理6h-48h；经截留分子量为30000-800000的透析袋处理48h-120h。
20.本发明还提供上述氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法合成的超纯铜粉材料，该超纯铜粉材料的平均粒径在5 nm-5 μm，铜元素占超纯铜粉中金属元素总质量的比例大于99.99%。
21.优选的是，所述超纯铜粉材料的平均粒径为5 nm-2 μm。
22.本发明的原理为：本发明提出的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法及超纯铜粉材料，以醇类有机溶剂为湿热反应溶剂及还原剂，氢气为辅助还原剂，铜盐作为反应前体，pvp和修饰剂为形貌控制剂，碱金属氢氧化物为沉淀剂，两步透析法去除离子和使产物粒径单一分散，制备超纯铜粉材料。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提出的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，采用的醇类有机溶剂既是溶剂也是还原剂，结合氢气作为辅助还原剂使用，有利于对铜粉的粒径进行控制，同时降低了反应温度，节能环保。
24.本发明提出的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，利用铜离子和杂质离子间的化学活性差异，在所选择的较低反应温度下可以抑制杂质金属元素的还原，有利于获得超纯铜粉材料。
25.本发明提出的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，修饰剂可以结合杂质金属离子，有利于获得高纯铜粉，同时采用pvp与修饰剂共同作为形貌控制剂，有利于铜粉材料的形貌调控。
26.本发明提出的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，透析法可以去除残留的金属盐和稳定剂，有利于获得高纯铜粉，且透析法可以对产物中级别的铜粉的粒径进行筛分，调整其产物尺寸。
27.本发明提出的超纯铜粉材料球形度好、尺寸均一、稳定性好、纯度高，粒径在5μm-5nm之间连续可调，金属基纯度（铜元素占铜粉中金属元素总质量比例）大于99.99%，具有良好的导电性和抗氧化性，适用于电工电子、导电油墨等领域。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例1中制备的超纯铜粉的紫外-可见光吸收光谱；图2为本发明实施例1中制备的超纯铜粉的激光粒度结果图谱；图3为本发明实施例1中制备的超纯铜粉的透射电镜照片；图4为本发明实施例1中制备的超纯铜粉的x射线衍射图谱；图5为本发明实施例2中制备的超纯铜粉的激光粒度结果图谱；图6为本发明实施例3中制备的超纯铜粉的激光粒度结果图谱；图7为本发明实施例4中制备的超纯铜粉的激光粒度结果图谱；图8为本发明实施例5中制备的超纯铜粉的扫描电镜照片；图9为本发明实施例5中制备的超纯铜粉的激光粒度结果图谱。
具体实施方式
30.为了进一步理解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
31.本发明的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，步骤如下：步骤一、将pvp、修饰剂、铜盐溶解于醇类有机溶剂中，得到pvp-铜盐有机溶液；步骤二、将碱类氢氧化物溶解于醇类有机溶剂中，得到碱类氢氧化物有机溶液；步骤三、将步骤一得到的pvp-铜盐有机溶液与步骤二得到的碱类氢氧化物有机溶液混合均匀，得到前驱体溶液，氢气氛围下，升温至100℃-240 ℃反应0.1h
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12 h，得到反应产物；步骤四、先将反应产物在超纯水中经截留分子量为500-2000的透析袋处理，将离子透析至超纯水中，然后将透析袋内溶液在超纯水中经截留分子量为30000-800000的透析袋处理，将铜粉与pvp分离，最后取含有铜粉的溶液经离心分离，干燥，得到粒径单一分布的超纯铜粉；或者，先将反应产物在超纯水中经截留分子量为30000-800000的透析袋处理，将铜粉、小分子和离子透析至超纯水中，然后取透析袋外溶液在超纯水中经截留分子量为500-2000的透析袋处理，将小分子和离子透析至超纯水中，最后将透析袋内溶液（酒红色）离心分离，干燥，得到粒径单一分布的超纯铜粉。
32.上述技术方案，步骤一中，优选先将pvp溶解于醇类有机溶剂中，然后将修饰剂溶解于醇类有机溶剂中，最后将铜盐溶解于醇类有机溶剂中，得到pvp-铜盐有机溶液。
33.上述技术方案，步骤一中，pvp与修饰剂共同作为形貌控制剂。pvp的分子量范围优选为2000-1300000，更优选为8000-1300000。修饰剂优选为氨基羧酸盐类络合剂、有机磷酸盐络合剂和巯基类络合剂中的一种或多种；更优选为氨三乙酸三钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠、二巯基丙醇、十八硫醇中的一种或多种。pvp与修饰剂的质量比优选为5:1-20:1，更优选6:1-18:1。需要说明的是，本领域技术人员公知的其他修饰剂也适用于本发明。
34.上述技术方案，步骤一中，铜盐作为反应前体。铜盐优选为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种。需要说明的是，本领域技术人员公知的其他铜盐也适用于本发明。
35.上述技术方案，步骤一中，pvp-铜盐有机溶液中，pvp的质量百分比优选为2%-30%，更优选5%-20%，尤其优选10%-20%，铜元素的摩尔浓度优选为1 mmol/l-300 mmol/l，更优选为2 mmol/l-100 mmol/l。
36.上述技术方案，步骤一和步骤二中，醇类有机溶剂为湿热反应溶剂及还原剂。醇类有机溶剂优选分别独立的为乙二醇、乙醇、甲醇、丙三醇中的一种或多种。需要说明的是，本领域技术人员公知的其他醇类有机溶剂也适用于本发明。
37.上述技术方案，步骤二中，碱金属氢氧化物为沉淀剂。碱金属氢氧化物优选为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。需要说明的是，本领域技术人员公知的其他碱金属氢氧化物也适用于本发明。
38.上述技术方案，步骤二中，碱金属氢氧化物有机溶液中oh-的摩尔浓度优选为100 mmol/l-1500 mmol/l，更优选为200 mmol/l
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1000 mmol/l。
39.上述技术方案，步骤三中，氢气为辅助还原剂，氢气和醇类有机溶剂协同还原制备铜粉，通过反应温度和氢气压力调整铜粉粒径。氢气压力优选为0.1 mpa-5 mpa，更优选为1mpa-2mpa，尤其优选为1.5mpa。
40.上述技术方案，步骤三中，前驱体溶液中，铜元素与oh-的摩尔浓度比为铜元素：oh-=1:2.1-1:2.8，优选为1:2.3-1:2.6，更优选为1:2.4-1:2.5。
41.上述技术方案中，步骤三中，反应温度优选为110℃-180℃，更优选为130 ℃-160 ℃，反应时间优选为0.5 h-10 h，更优选为4 h
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8h。
42.上述技术方案中，优选经截留分子量为500-2000的透析袋处理6h-48h；经截留分子量为30000-800000的透析袋处理48 h-120 h。
43.上述技术方案中，pvp、有机溶剂、铜盐、碱金属氢氧化物的纯度均为99.999%（5n级）上述技术方案中，步骤四中，经截留分子量为30000-800000的透析袋处理后所取的含有铜粉的溶液取自透析袋内或外视铜粉与pvp分子的大小而定。
44.本发明提出的氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法合成的超纯铜粉材料，球形度好、尺寸均一、稳定性好、纯度高，粒径在5μm-5nm，优选2μm-2nm之间连续可调，金属基纯度（铜元素占铜粉中金属元素总质量比例）大于99.99%。
45.在本发明中所使用的术语，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义，除非另有说明。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明作进一步的详细介绍。
46.在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
47.以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
48.先将分子量为8000的pvp（纯度5n级）溶解于乙二醇（eg，纯度5n级）溶液中，配制pvp质量分数为20%的pvp/eg溶液，然后加入乙二胺四亚甲基膦酸钠（edtmps），控制pvp与edtmps的质量比为10:1，再加入纯度为5n级的二水氯化铜，配置成铜元素浓度为11.7 mmol的pvp-铜盐/eg溶液。将纯度为5n级的氢氧化钠溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）中，配置成浓度为100 mmol的oh-/eg溶液。在搅拌下，将14.7 ml的oh-/eg溶液加入50 ml的pvp-铜盐/eg溶液中，配置成前驱体溶液，将前驱体溶液放入反应釜中，用氢气洗气5遍后充入0.5 mpa的氢气，升温至240℃反应0.1 h，得到反应产物。将反应产物放入截留分子量为1000的透析袋中在流动超纯水中处理48 h，随后取透析袋内水溶液转移入截留分子量为30000的透析袋中在超纯水中处理96 h，将透析袋内的水溶液离心分离、干燥后，得到铜红色的超纯铜粉。
49.将步骤一得到的超纯铜粉分散于乙二醇中测试紫外-可见光吸收光谱。如图1所示，光谱在567 nm处出现吸收峰，与酒红色外观对应。超纯铜粉的激光粒度测试结果如图2所示，超纯铜粉的平均粒径为15.7 nm。超纯铜粉的透射电镜照片如图3所示，再次确认了超纯铜粉的粒径在15 nm左右，且无其他物相存在。超纯铜粉的x射线衍射图谱（xrd）如图4所示，可以看出，超纯铜粉由单相面心立方铜组成。对所得超纯铜粉采用激光烧蚀icp法测定纯度。经测定，铜以外的其它金属含量低于90 ppm，其金属基纯度≥99.991%。
实施例2
50.先将分子量为1300000的pvp（纯度为5n级）溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）溶液中，配制pvp质量分数为10%的pvp/eg溶液，然后加入氨三乙酸三钠（nta），控制pvp与nta的质量比5:1，再加入纯度为5n级的无水硫酸铜，配置成铜元素浓度为5.9 mmol的pvp-铜盐/eg溶液。将纯度为5n的电子级氢氧化钾溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）中，配置成浓度为200 mmol的oh-/eg溶液。在搅拌下，把3.7 ml的oh-/eg溶液加入50 ml的pvp-铜盐/eg溶液中，配置成前驱体溶液，将前驱体溶液放入反应釜中，用氢气洗气5遍后充入1 mpa的氢气，升温至180 ℃反应4 h，得到反应产物。将反应产物放入截留分子量为500的透析袋中在流动超纯水中处理48 h，随后取透析袋内溶液转移入截留分子量为600000的透析袋中在超纯水中处理72 h，将透析袋外的水溶液离心分离，干燥后，得到超纯铜粉。如图5所示，所得超纯铜粉采用激光粒度测试，测得其平均粒径为42.1 nm。所得超纯铜粉经激光烧蚀icp法测定纯度。经测定，铜以外的其它金属含量低于50 ppm，其金属基纯度≥99.995%。
实施例3
51.将分子量为1300000的pvp（纯度为5n级）溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）溶液中，配制pvp质量分数为5%的pvp/eg溶液，加入二巯基丙醇（bal），控制pvp与bal的质量比6:1，加入纯度为5n级的三水硝酸铜，配置成铜元素浓度为2.9 mmol的pvp-铜盐/eg溶液。另外将纯度为5n的电子级氢氧化钾溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）中，配置成浓度为100 mmol的oh-/eg溶液。在搅拌下把3.7 ml的oh-/eg溶液加入50 ml的pvp-铜盐/eg溶液中配置成前驱体溶液，将溶液放入反应釜中，用氢气洗气5遍后充入2 mpa的氢气，升温至160 ℃反应10 h。将反应产物放入截留分子量为100000的透析袋中在超纯水中处理72 h，随后取透析袋外溶液转移入截留分子量为2000的透析袋中在流动超纯水中处理24 h，将透析袋内的水溶液离心分离，干燥后得到超纯铜粉。如图6所示，所得超纯铜粉采用激光粒度测试，测得其平均粒径为6.2 nm。所得超纯铜粉经激光烧蚀icp法测定纯度。经测定，铜以外的其它金属含量低于70 ppm，其金属基纯度≥99.993%。
实施例4
52.将分子量为8000的pvp（纯度为5n级）溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）溶液中，配制pvp质量分数为20%的pvp/eg溶液，加入十八硫醇，控制pvp与十八硫醇的质量比18:1，加入纯度为5n级的无水硫酸铜，配置成铜元素浓度为300 mmol的pvp-铜盐/eg溶液。另外将纯度为5n的电子级氢氧化钾溶解于乙二醇（eg）中，配置成浓度为1500 mmol的oh-/eg溶液。在搅拌下把25 ml的oh-/eg溶液加入50 ml的pvp-铜盐/eg溶液中配置成前驱体溶液，将溶液放入反应釜中，用氢气洗气5遍后充入0.1 mpa的氢气，升温至130 ℃反应0.5 h。将反应产物放入截留分子量为500的透析袋中在流动超纯水中处理48 h，随后取透析袋内溶液转移入截留分子量为80000的透析袋中在超纯水中处理72 h，将透析袋内的水溶液离心分离，干燥后得到超纯铜粉。如图7所示，所得超纯铜粉采用激光粒度测试，测得其平均粒径为111.1 nm。所得超纯铜粉经激光烧蚀icp法测定纯度。经测定，铜以外的其它金属含量低于50 ppm，其金属基纯度≥99.995%。
实施例5
53.将分子量为2000的pvp（纯度为5n级）溶解于乙二醇（eg，纯度为5n级）溶液中，配制pvp质量分数为20%的pvp/eg溶液，加入十八硫醇与bal修饰剂，十八硫醇与bal质量比为2:1，控制pvp与修饰剂的质量比10:1，加入纯度为5n级的二水氯化铜，配置成铜元素浓度为100 mmol的pvp-铜盐/eg溶液。另外将纯度为5n的电子级氢氧化钠溶解于乙二醇（eg）中，配置成浓度为1000 mmol的oh-/eg溶液。在搅拌下把12.5 ml的oh-/eg溶液加入50 ml的pvp-铜盐/eg溶液中配置成前驱体溶液，将溶液放入反应釜中，用氢气洗气5遍后充入2 mpa的氢气，升温至110 ℃反应8 h。将反应产物放入截留分子量为500的透析袋中在流动超纯水中处理48 h，随后取透析袋内溶液转移入截留分子量为30000的透析袋中在超纯水中处理72 h，将透析袋内的水溶液离心分离，干燥后得到超纯铜粉。如图8所示，超纯铜粉的扫描电镜照片表明，获得的铜粉尺寸均匀、球形度好。如图9所示，所得超铜粉采用激光粒度测试，测得其平均粒径为1.1 μm。所得超纯铜粉经激光烧蚀icp法测定纯度。经测定，铜以外的其它金属含量低于60 ppm，其金属基纯度≥99.994%。
对比例1
54.按照实施例1的路线进行湿热反应，反应后产物不经两步透析，即所得反应产物直接进行干燥，得到铜粉。所得铜粉经激光烧蚀icp法测定纯度，金属基纯度≥99.6%。该结果表明透析可有效去除金属中的杂质离子，提高铜粉的金属基纯度。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施例的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、将聚乙烯吡咯烷酮、修饰剂、铜盐溶解于醇类有机溶剂中，得到聚乙烯吡咯烷酮-铜盐有机溶液；步骤二、将碱金属氢氧化物溶解于醇类有机溶剂中，得到碱金属氢氧化物有机溶液；步骤三、将步骤一得到的聚乙烯吡咯烷酮-铜盐有机溶液与步骤二得到的碱金属氢氧化物有机溶液混合均匀，得到前驱体溶液，氢气氛围下，升温至100℃-240 ℃反应0.1h-12 h，得到反应产物；步骤四、先将反应产物在超纯水中经截留分子量为500-2000的透析袋处理，将离子透析至超纯水中，然后将透析袋内溶液在超纯水中经截留分子量为30000-800000的透析袋处理，将铜粉与聚乙烯吡咯烷酮分离，最后将含有铜粉的溶液离心分离，干燥，得到超纯铜粉；或者，先将反应产物在超纯水中经截留分子量为30000-800000的透析袋处理，将铜粉、小分子和离子透析至超纯水中，然后取透析袋外溶液在超纯水中经截留分子量为500-2000的透析袋处理，将小分子和离子透析至超纯水中，最后将透析袋内溶液离心分离，干燥，得到超纯铜粉；所述前驱体溶液中的铜元素与oh-的摩尔浓度比为铜元素：oh-=1:2.1-1:2.8；所述聚乙烯吡咯烷酮、醇类有机溶剂、铜盐、碱金属氢氧化物的纯度均为5n级。2.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤一中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量范围为2000-1300000；所述修饰剂为氨基羧酸盐类络合剂、有机磷酸盐络合剂、巯基类络合剂中的一种或多种；所述铜盐为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮与修饰剂的质量比为5:1-20:1。4.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤一中，所述修饰剂为氨三乙酸三钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠、二巯基丙醇、十八硫醇中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤一，所述聚乙烯吡咯烷酮-铜盐有机溶液中，聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为2%-30%，铜元素的摩尔浓度为1 mmol/l-300 mmol/l。6.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤一和步骤二中，所述醇类有机溶剂分别独立的为乙二醇、乙醇、甲醇、丙三醇中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤二中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种，碱金属氢氧化物有机溶液中oh-的摩尔浓度为100 mmol/l-1500 mmol/l。8.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤三中，所述氢气压力为0.1 mpa-5 mpa。9.根据权利要求1所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法，其特征在于，步骤四中，经截留分子量为500-2000的透析袋处理6h-48h；经截留分子量为30000-800000的透析
袋处理48h-120h。10.权利要求1-9任何一项所述的一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法制备的超纯铜粉材料，其特征在于，该超纯铜粉材料的平均粒径在5 nm-5 μm，铜元素占超纯铜粉材料中金属元素总质量的比例大于99.99%。

技术总结
本发明涉及一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法及超纯铜粉材料，属于金属粉末制造领域。解决了现有技术中微纳尺度铜粉的制备过程中还原温度过高，以及制备的铜粉存在纯度低、易氧化的缺陷的技术问题。本发明的方法先将聚乙烯吡咯烷酮、修饰剂、铜盐溶解于醇类有机溶剂中，然后将碱金属氢氧化物溶解于醇类有机溶剂中，再将得到的两种溶液混合，氢气氛围下，升温至100-240℃反应0.1-12 h，得到反应产物，经透析，分离，干燥，得到超纯铜粉。该制备方法绿色环保，成本低，制备的超纯铜粉球形度好、大小均一、尺寸可控、稳定性好、纯度高，可达99.99%以上。以上。以上。


技术研发人员：薛志勇 汪礼敏 冯颂雅 徐洪杰
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/7/22