＊王碩 石舒悅 周博宇 劉亮

（遼寧石油化工大學(xué) 遼寧 113001）

改多孔Cu2O材料的合成及表征

＊王碩 石舒悅 周博宇 劉亮

（遼寧石油化工大學(xué) 遼寧 113001）

以銅粉和碳酸鹽為原料，根據(jù)混合物的比例，經(jīng)過(guò)擠壓、燒結(jié)和去除碳酸鹽工藝步驟，如制備各種基體孔孔隙度。分析銅粉和碳酸鈣粉的比例,銅粉粒度、壓制壓力和燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)對(duì)銅的制備多孔材料的孔隙率的影響,利用SEM,EDS研究粉末粒子的結(jié)合在燒結(jié)過(guò)程和微觀結(jié)構(gòu)演化,并測(cè)試銅基材的力學(xué)性能。

Cu2O材料合成；表征的方法；原料配比；產(chǎn)品性能

1.概述

研究表明，利用該技術(shù)可以成功制備60%～85%多孔Cu2O材料的孔隙度，具有大孔隙和微孔的基材，大孔孔徑100～100微米，微孔孔徑1～5微米之間; 依照按壓孔隙壓力的效果，人們發(fā)現(xiàn)，與壓力的孔隙率增加，粉末壓塊銅的體積分?jǐn)?shù)越低，壓實(shí)壓力的樣品的孔隙率的燒結(jié)的影響是變化，大小銅粉末具有一定的孔隙率的影響，相同的其它條件下，銅粉末的粒徑，容易后燒結(jié)，燒結(jié)，孔隙率越低，孔隙率是65%的電阻多孔銅材料至40MPa的壓縮，孔隙率是基于銅20MPa的多孔材料的壓縮強(qiáng)度的85%。多孔金屬多功能復(fù)合材料的新材料的摘要是在過(guò)去的20年的類(lèi)型的雙快速發(fā)展的功能和結(jié)構(gòu)特征。此外，金屬本身的材料具有優(yōu)異的性能，而且還具有一些特殊的結(jié)構(gòu)特征，如低密度，高比剛度，沖擊能量的吸收，降低噪音，電磁屏蔽，熱，流動(dòng)和良好的阻尼特性，被廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車(chē)，建筑，冶金工業(yè)，新能源，環(huán)保和電化學(xué)。由于其優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，并且它們被廣泛用于熱耗散，電動(dòng)機(jī)的電氣和電子部件的組裝。同時(shí)，多孔銅和具有比鎳更便宜的，具有明顯的對(duì)基板材料的電池電極的導(dǎo)電延展性的優(yōu)點(diǎn)。由于基本結(jié)構(gòu)特征和銅無(wú)害材料的特性良好，使之成為醫(yī)療濾波器，如血液透析和水凈化過(guò)濾器材料的優(yōu)良材料。

2.實(shí)驗(yàn)部分

具有＞99.9%的純度，粒度為50～75純銅的原料粉末，含有30～48m和20（包括38個(gè)米，碳酸鹽形成劑（純度＞99，小于100）。銅粉的粒度不是關(guān)鍵的，但應(yīng)該比灰塵顆粒碳酸鹽的顆粒小得多。

銅粉和碳酸鹽的粉末混合物在體積的一定比例。銅為代表的15%至50%。的粉末混合以高效攪拌器，然后加入少量乙醇的。將混合的粉末壓制成35毫米Ф×20mm的預(yù)成型件制造，放置在烘箱中，然后燒結(jié)在830～860℃4至6小時(shí)，將樣品在水中冷卻水解，溶解的碳酸鹽后除去在干燥過(guò)程之后等待中所示特定制備工藝多孔銅。根據(jù)阿基米德原理，多孔材料的孔隙率，并使用計(jì)算精細(xì)尺度使用測(cè)定后的機(jī)械測(cè)試技術(shù)組合物和樣品的SEM分析的樣品的微觀結(jié)構(gòu)，樣本大小為20mm，20mm時(shí)，25mm以下。

圖1 多孔銅的制備工藝過(guò)程

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

多孔材料的孔隙率百分比取決于在銅粉末混合物的百分比變化而變化。在其他條件相同時(shí)，粉末的大小，加壓的壓力的變化也影響所生產(chǎn)的材料的孔隙率。

多孔材料中，較大的顆粒粉末的體積分?jǐn)?shù)相同的條件下的孔隙率的顆粒尺寸的影響的制備是多孔材料的燒結(jié)后得到的孔隙率變。在相同的燒結(jié)條件描述，銅材料的更細(xì)的顆粒更容易燒結(jié)致密化。

壓制壓力制成的多孔材料的孔隙率的影響，體積分?jǐn)?shù)的相同的條件下，壓制壓力越大，片的密度越高燒結(jié)工作，燒結(jié)后得到的多孔材料是較低的孔隙率。說(shuō)明增加的壓力可以提高塵埃粒子的氣密性，顆粒之間的空間減小，并由此提高燒結(jié)密度，降低燒結(jié)后得到的多孔材料的孔隙率。高壓比的樣品對(duì)低體積分?jǐn)?shù)的銅的影響的樣本的體積分?jǐn)?shù)越大。因此，所期望的多孔材料可通過(guò)調(diào)節(jié)添加銅粉末的添加量的孔隙率來(lái)獲得。

圖2是應(yīng)力-應(yīng)變曲線的材料不同孔隙率下的多孔Cu2O，抗壓強(qiáng)度孔隙率降低時(shí)，銅的物質(zhì)基礎(chǔ)65%至85%的40的孔隙率的壓縮強(qiáng)度-20兆帕。具有應(yīng)力-應(yīng)變曲線階段和表觀塑性變形彈性的樣品的65%。在彈性變形的過(guò)程中，彈性和壓縮主孔，當(dāng)壓力可以恢復(fù)到原來(lái)的形式被去除。玻爾塑性變形階段，完成塑性變形，按壓逐漸斷裂宏觀采樣出現(xiàn)中等應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其是具有能量吸收的良好特性，其形成有不同的孔隙率的多孔Cu2O材料。

4.樣品的表征

(1)光催化性能表征。所制備樣品的光催化性能以降解羅丹明嘴液來(lái)評(píng)價(jià)。在燒杯中加入100mL濃度為10mg·L的羅丹明B溶液和0.5g的銅氧化物/氧化鋅納米粉體,在降解過(guò)程中用磁力攪拌使之混合均勻。在紫外燈照射下,每隔20min～少量混合液,離心除去其中的催化劑后,用722N紫外一可見(jiàn)分光光度計(jì)在羅丹明B最大吸收波長(zhǎng)(…=554nm)處測(cè)試樣品的吸光度A，光照分解前羅丹明B的吸光度為A0，其降解率為：

圖2

以此得出方法得出制備的樣品對(duì)羅丹明B溶液有較好的降解能力。

(2)氣敏性能表征。將制備出的粉體制作成燒結(jié)型旁熱式氣敏元件,采用WS-30A氣敏測(cè)試系統(tǒng)并采用靜態(tài)配氣法對(duì)該元件的氣敏性能進(jìn)行測(cè)試。得出的結(jié)論是加入不同的銅氧化物制備出的樣品具有不同的光催化及氣敏性能。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)粉末壓制，燒結(jié)，除去碳酸酯的方法，多孔材料的孔隙率成功60%至85%的Cu2O制備。通過(guò)按孔隙度的壓力的影響，我們發(fā)現(xiàn)，與壓力的孔隙率增加，在較低的緊湊體積的一小部分的銅粉末，在燒結(jié)的樣品的高孔隙率的壓制壓力的變化的影響;大小銅粉末具有一定的孔隙率的影響，相同的其它條件下，銅粉末顆粒尺寸，燒結(jié)，燒結(jié)，低孔隙率之后更容易,孔隙度是65%的多孔Cu2O材料的抗壓強(qiáng)度高達(dá)40MPa,孔隙率是85%的多孔Cu2O材料的抗壓強(qiáng)度20MPa。Cu2O多孔材料的光催化性能稍好一些,并對(duì)水、甲苯、二甲苯表現(xiàn)出一定的靈敏性;僅對(duì)甲醇表現(xiàn)出靈敏性。

[1]陳文革,張強(qiáng)．泡沫金屬的特點(diǎn)、應(yīng)用、制備與發(fā)[J]．粉末冶金工業(yè),2005,15(2):37．

[2]羅遠(yuǎn)輝．泡沫銅制備工藝研究[j]．有色金屬，2002，54( 4) : 17．

[3]張秋利,楊志懋,丁秉鈞．電沉積法制備泡沫金屬銅[j]．有色金屬，2009，61( 1) : 30．

(責(zé)任編輯 王躍梅)

Synthesis and Description of Porous Cu20 Materials

Wang Shuo, Shi Shuyue, Zhou Boyu, Liu Liang
（Liaoning University of Petroleum and Chemical Technology, Liaoning, 113001）

Take the copper powder and carbonate as the raw materials and take the stops of extrusion, sintering, and removal of carbonate, such as the preparation of various matrix porosity, according to the proportion of mixture. Analyze the proportion of copper powder and carbonate and the in fl uence of the technical parameters, like copper powder granularity, pressing pressure and sintering temperature etc. on the porosity of porosity materials prepared by copper, besides, take advantage of SEM and EDS to study the evolution of powder particles combination in the sintering process and micro structure, apart from that, test the mechanical property of copper substrate.

Cu2O material synthesis；description method；raw material matching；products property

T

A

王碩（1997～），男，遼寧石油化工大學(xué)；研究方向：化工，石油加工。