氧化亚铜的制备、表征及其氧化动力学

【摘要】：氧化亚铜是一种重要的无机化工原料,在涂料、玻璃、陶瓷、塑料、农业以及工业催化等领域有广泛的用途。在我国,氧化亚铜的用量逐年增长,近年来对氧化亚铜的研究比较活跃。目前尽管制备氧化亚铜的方法比较多,但很少得到粒径均一,性能稳定的氧化亚铜,同时很多制备方法比较繁琐复杂。 用亚硫酸钠还原硫酸铜原料易得,对设备的要求低,操作方便,产物纯净。但是反应过程中产生的SO_2溶解在反应溶液中,使溶液的酸度加大,使氧化亚铜的产率和含量大大降低。目前该方法常用NaOH或Na_2CO_3来调节反应溶液的pH值,但碱液的加入会导致局部的溶液发生化学反应生成Cu(OH)_2,受热产生CuO,使得到的产品不纯。本文首次在溶液中加入缓冲溶液,调解溶液的pH值。通过多次的试验发现溶液的合适pH值为5.0左右,所以选用HAc-NaAc缓冲体系。 本文分别在常压和水热条件下以HAc-NaAc溶液为缓冲体系,用亚硫酸钠还原硫酸铜制备出了纯净的氧化亚铜。采用化学分析、扫描电子显微镜、X-射线衍射、差热-热重等测试手段对样品进行了表征,确定了在常压和水热条件下制备氧化亚铜的最佳反应条件,并对氧化亚铜进行了氧化动力学研究。 通过常压下的单因素实验和正交实验结果发现影响常压下制备氧化亚铜的主要因素有反应时间、反应温度、缓冲剂的用量和反应物的配比,得出常压下制备氧化亚铜的最佳实验条件为:反应温度368K、反应时间90min、缓冲剂的用量为反应溶液的2倍、反应物的配比为1.2。得到产品的颜色为紫红色,产物较纯净,颗粒在1μm左右,近似为球形。氧化亚铜的产率为86%,用氧化还原法滴定测得氧化亚铜的含量为98.47%,产品的堆积密度为0.6548g/cm~3。 通过水热法制备氧化亚铜的单因素实验和正交实验结果发现,影响水热法制备氧化亚铜的主要因素有反应时间、反应温度、缓冲剂的用量和填充度,得出水热法制备氧化亚铜的最佳实验条件是反应温度353K,反应时间为12h,缓冲剂的用量为反应溶液的4倍,填充度为0.80。得到的氧化亚铜的产率为88%。用