氧化亚铜制备及其工艺优化研究

氧化亚铜制备及其工艺优化研究

作者：黄钰杰

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第01期

摘要：现阶段，氧化亚铜在多个领域中得到广泛的应用，其中包括涂料、玻璃、陶瓷、农业等方面，具有较强的应用地位。但是，利用现有的技术进行制备存在诸多问题，难以符合当前新型工业标准，因此对此项技术进行优化成为大势所趋。本文将采用电解法以及亚硫酸钠还原硫酸铜的形式，对制备的工艺进行优化研究。

关键词：氧化亚铜；制备方式；工艺优化

由于现阶段使用的氧化亚铜制备技术存在较大的局限性，使得所制备的物质与新型工业标准不相符合，存在适用范围较窄、产业化前景模糊等问题。对于此种状况，实施工艺优化，使氧化亚铜的含量提升、杂质含量降低显得十分必要。本文将采用电解法对氧化亚铜进行制备，以此来促进工业化生产效率的提升。

1 实验内容

1.1实验设备和原料

该实验过程中，主要应用的设备有：J-2电动搅拌器、JQ20001型电子天平、发射电子显微镜、恒温电阻炉等。主要应用原料为：碳酸钠、硫酸铜、盐酸、氢氧化钠等。

1.2实验方案

1.2.1电解法制备氧化亚铜

利用此种方式进行氧化亚铜的制备时，通常将铜板当做阳极，将铅板当做阴极。在实验过程中所应用的电解液，主要为化学试剂与蒸馏水相融合而成，利用恒温水浴槽对实验温度进行控制，电解的时间通常为3h，将电解过后的样品实施分离，然后利用蒸馏水对其进行过滤和洗涤，反复多次之后，利用浓度为2%的葡萄糖液体再次清洗，最终将其放置在干燥器当中，6h后将得到表面呈现紫红色的氧化亚铜粉末。在对实验所得的粉末中，Cu含量、氧化亚铜含量等进行检测后，对该工艺进行具体的优化。首先，在样品洗涤方面，将所得粉末利用无水乙醇进行反复的清洗，然后利用浓度为2%葡萄糖液体再次洗涤。在样品干燥方面，经过多次清洗的粉末实施分离之后，将其放置在温度为80℃的干燥箱中晾干。在样品保存方面，将样品放置与干燥器中进行密封储存。在样品检测方面，对实验获得的氧化亚铜粉末采用电镜扫描的形式进行分析，并且也可以利用X射线衍射的方式进行研究。

1.2.2亚硫酸钠还原硫酸铜

利用此种方式进行氧化亚铜的制备，主要步骤为：选取适当的亚硫酸钠以及硫酸铜溶液，对二者进行逐一预热，然后融合在一起并搅拌，放置0.5h之后，将浓度为26%的氢氧化钠溶液加入其中，对反应液体的pH值进行控制，当充分反应完毕后，利用乙醇对其进行反复的洗涤，然后将浓度为2%的葡萄糖溶液加入洗涤，将其放置在温度为80℃的干燥箱中晾干，最终得到表面呈现紫红色的氧化亚铜粉末。对于该工艺进行优化的步骤为：在预热方面，选择适当的硫酸铜与亚硫酸铜溶液，将二者放置在烧杯当中，并且利用恒温浴锅将其加热到合适的温度。其中，前者的温度为60℃左右，后者的温度为50℃左右。在混合反应方面，两种液体在烧杯中相融合之后，加入浓度为20%的氢氧化钠溶液对pH值进行调整。在样品洗涤方面，利用无水乙醇进行反复的清洗，然后利用浓度为2%葡萄糖液体再次洗涤。在样品干燥方面，经过多次清洗的粉末实施分离之后，将其放置在温度为80℃的干燥箱中晾干。在样品保存方面，将样品放置与干燥器中进行密封储存。在样品检测方面，对实验获得的氧化亚铜粉末采用电镜扫描的形式进行分析，并且也可以利用X射线衍射的方式进行研究。

2 实验结果与分析

2.1电解法制备氧化亚铜

在利用氯化钠碱性水溶液对铜进行电解，进而制备出氧化亚铜的过程中，阴极与阳极的总电极反应式为：2Cu+H2O=H2+Cu2O，从该式中能够看出，当阳极铜在电解液中溶解之后，氢氧化亚铜离子将发生反应，并且形成氧化亚铜。从总电极反应式来看，电解的过程中只是对水以及阳极铜进行了消耗，其中的pH值仍然处于恒定的数值，因此在具体的电解过程中，只需要将其中不断的加入水分，便能够帮助电解液不发生改变。另外，为了能够保障氧化亚铜含量增加，也可以采用将适当的重铬酸钠加入其中，但是为了环保起见，可以采用葡萄糖酸钙代替其进行使用，这样对实验所得的粉末中，Cu含量、氧化亚铜含量等进行检测后，发现实现了对该工艺进行的优化。

2.2 亚硫酸钠还原硫酸铜

此种方式对氧化亚铜进行制备，受反应温度的影响较大，通常情况下，反应温度与氧化亚铜含量之间存在正比例关系。因此，反应温度的上升将有利于促进该反应的进行。但是，温度与金属铜、硫酸盐含量之间存在反比例关系，当其处于低温的状态下时，由于硫酸铜溶液没有得到均匀的溶解，没有实现向氧化亚铜的转变。在溶液颜色方面，在80℃的温度下颜色呈现出浅蓝色，这说明其中还存在着部分铜离子没有完成反应，这将使得部分溶液的pH值降低，对氧化亚铜的形成产生了不利影响。由此可见，温度对于反应速率能够产生较大的影响。另外，在反应过程中可以适当的将温度升高，这样不但能够使反应速率提升，还能够防止二氧化硫的挥发，避免氧化亚铜受到氧化反应的不良影响。因此，要想实现对该工艺的优化，可以将反应温度控制在100℃左右，以沸腾的状态进行氧化亚铜的制备。

3 结束语

综上所述，随着我国工业的不断发展，新工业标准中对氧化亚铜提出了新的要求，这将使得对该物质的制备工艺进行优化和调整。通过本文的相关实验研究发现，在电解法制备的过程中，可以加入适当葡萄糖酸钙的方式，来提升氧化亚铜的含量；在亚硫酸钠还原硫酸铜的方式中，可以将反应温度控制在100℃左右，以此来达到对该工艺的优化，增强氧化亚铜含量，使其能够符合新时期的工业需求，促进工业发展。

参考文献：

[1]王胜广.氧化亚铜制备及其工艺优化研究[D].成都：电子科技大学，2016.