氧化亚铜,化学式为Cu2O,为一价铜的氧化物,呈鲜红色粉末状固体,几乎不溶于水,在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质,在湿空气中逐渐氧化成黑色的氧化铜。氧化亚铜主要用于制造船底防污漆(用来杀死低级海生动物)、杀虫剂,以及各种铜盐、分析试剂、红色玻璃,还用于镀铜及镀铜合金溶液的配制。
一、氧化亚铜的物理性质
1、性状:红色或暗红色八面立方晶系结晶性粉末。在水中迅速变蓝,在湿空气中逐渐氧化成黑色氧化铜。
2、密度(g/mL,25/4℃):6.0
3、相对蒸汽密度(g/mL,空气=1):4.9
4、熔点(ºC):1235
5、沸点(ºC,常压):1800
6、折射率:2.705
7、闪点(ºC):1800
8、溶解性:不溶于水和醇,溶于盐酸、氯化铵、氨水,微溶于硝酸。溶于盐酸生成白色氯化亚铜结晶粉末。遇稀硫酸和稀硝酸生成铜盐。在空气中会迅速变蓝。能溶于浓碱、三氯化铁等溶液中。
二、氧化亚铜的用途
氧化亚铜用于制船底防污漆(杀死低级海生动物)。用作杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂、红色玻璃染色剂,还用于制造各种铜盐、分析试剂及用于电器工业中的整流电镀、农作物的杀菌剂和整流器的的材料等。氧化亚铜也常用于催化剂作用于有机物合成。
三、氧化亚铜的制备方法
氧化亚铜制备方法主要有以下几种:
1、干法:铜粉经除杂质后与氧化铜混合,送入煅烧炉内加热到800~900℃煅烧成氧化亚铜。取出后,用磁铁吸去机械杂质,再粉碎至325目,制得氧化亚铜成品。
2、葡萄糖还原法:将硫酸铜溶液与葡萄糖混合后加入氢氧化钠溶液进行反应,生成氧化亚铜,经过滤、漂洗、烘干粉碎制得氧化亚铜产品。
3、电解法在铁:制壳体内衬聚氯乙烯的电解槽中,以浇铸铜板作阳极,紫铜板作阴极,用铬酸钾作添加剂,食盐溶液作电解液,其中含氯化钠为290~310g/L、铬酸钾为0.3~0.5g/L、温度70~90℃、pH8~12、电流密度1500 A/m2的条件下进行电解,生成氧化亚铜,经沉淀分离、漂洗、过滤、干燥制得氧化亚铜。
4、肼还原法:将3~5mL 20%的肼水溶液倒入50mL高浓度乙酸铜水溶液中,使二价的铜离子还原。溶液最初变为绿色,并产生氮气,放置一段时间后则沉淀出黄色至橙黄色的氧化亚铜。沉淀用水、乙醇和乙醚洗涤。
5、菲林溶液的葡萄糖还原合成法:将50g五水合硫酸铜和75g酒石酸钾钠分别溶解于200mL冷水中,在溶液冷至室温时将二者混合。另将75g氢氧化钠溶解在200mL水中,配制成碱溶液。在搅拌混合溶液的情况下,缓慢地加入碱溶液,要小心地保持溶液温度,不使该溶液的温度上升,让溶液变成深蓝色。将这个二价铜盐溶液加热煮沸,并添加10%的葡萄糖溶液直至蓝色消失,析出红色的氧化亚铜。然后将其放到1L的冷水中,静置约15min后,弃去上层澄清液;再加水搅拌,倾析后,用布氏漏斗过滤;沉淀物用15mL清水洗涤两次,接着用乙醇洗涤三次,最后在空气浴中干燥。
6、金属铜的直接氧化法:用铂丝将金属铜吊在竖式管状电炉中,在含1%(体积分数)氧的氮气氛中,于1000℃加热24h则得氧化亚铜。或将金属铜和氧化铜的化学计算量混合物封闭于真空管中,在1000℃加热5h使其反应而得到氧化亚铜。
四、氧化亚铜的性质与稳定性
如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免氧化物、水分/潮湿、空气。
不遇稀硫酸和稀硝酸生成铜盐。在空气中会迅速变蓝。能溶于浓碱、三氯化铁等溶液中。剧毒!
氧化亚铜在干燥的空气中虽然稳定,但在湿空气中会慢慢氧化,生成氧化铜,故可作为除氧剂使用;另外,用还原剂容易使其还原为金属铜。氧化亚铜不溶于水,与氨水溶液、浓氢卤酸形成络合物而溶解,极易溶解于碱性水溶液。
氧化亚铜是一种具有较低直接带隙能(~2.17eV)、较高激子结合能(140meV)的P型半导体,具有独特的物理化学性质,在气体传感、光伏器件、催化、杀菌、一氧化碳氧化和薄膜晶体管等方面具有广泛的应用。
英格尔检测提醒氧化亚铜作为一种重要的过渡金属氧化物,近年来氧化亚铜纳米材料的制备和性能研究受到大家的广泛重视,研究人员开发了多种氧化亚铜纳米材料的合成技术和方法,相较于体相材料,氧化亚铜纳米材料的物理、化学性质发生了很大变化,研究表明纳米材料的形貌及其微观结构对性质具有显著的影响。
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