10031-43-3 / 硝酸銅的應(yīng)用和制備方法

背景及概述^[1]

硝酸銅化學(xué)式Cu(NO₃)₂，白色粉狀物。易潮解，易溶于水，0℃時溶解度為45g，加入濃硝酸，可重新沉出。紅熱時分解成氮的氧化物和氧化銅，被鹽酸所分解。常見水合物有六水合物Cu(NO₃)₂·6H₂O和三水合物Cu(NO₃)₂·3H₂O。前者為藍(lán)色晶體，相對密度為2.074，在溫度為26.4℃時失去三分子結(jié)晶水而成三水合物，65℃時分解生成堿式鹽。后者為暗藍(lán)色三棱形晶體，相對密度為2.32，熔點為114.5℃，潮解，易溶于水或醇，濃溶液綠色，稀溶液淡藍(lán)色；溶于中等濃度的硝酸，114.5℃時溶于其結(jié)晶水中，并于170℃分解失去硝酸。硝酸銅用于鍍銅，制農(nóng)藥和搪瓷等。可用氧化銅或銅塊與稀硝酸作用來制取。

應(yīng)用^[2-4]

硝酸銅可用作媒染劑，上光劑、殺蟲劑、分析試劑、氧化劑、熒光粉的激活劑和光敏電阻材料，也用于制造煙火、涂料和感光紙等。

1）制備納米體堿式硝酸，包括如下步驟：(1)配制下述反應(yīng)液：硝酸銅水溶液、燒堿溶液及硝酸銨溶液，并對硝酸銅水溶液和燒堿溶液進(jìn)行超濾處理；(2)將硝酸銨溶液置于設(shè)有超聲波攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)，將超濾后的硝酸銅溶液和燒堿溶液經(jīng)混液高壓噴霧裝置送入上述反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；(3)當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的pH值達(dá)到6.2~6.3時，加入硝酸，至pH值為4.2~4.3時停止；(4)繼續(xù)攪拌40~60分鐘，至pH值為4.3~4.5，終止反應(yīng)得合成液；(5)將上述合成液靜置，去除灌內(nèi)上部清液，用水洗滌沉淀；(6)分離所得沉淀，并烘干，即得所述納米體堿式硝酸銅。本發(fā)明簡化了后處理工藝，產(chǎn)品的燃燒和催化性能很好，消除了普通堿式硝酸銅的應(yīng)用和推廣缺陷。

2）制備一種多級結(jié)構(gòu)硝酸銅負(fù)極材料，包括以下步驟：取100-200g硝酸銅粉末，溶解在500ml蒸餾水中，待完全溶解后，加入1-5g碳纖維，高速攪拌30分鐘后升溫到60-80℃，接著加入50-100ml乙醇和5ml、1mol/L的冰醋酸，攪拌3分鐘后，加入1-2g碳黑，繼續(xù)攪拌直至溶液揮發(fā)完全；接下來，將所得的初產(chǎn)物放入烘箱在60℃下烘24小時，取出產(chǎn)物并研磨成粉，所得產(chǎn)物即多級結(jié)構(gòu)的硝酸銅負(fù)極材料。該方法的優(yōu)點是獲得的硝酸銅負(fù)極材料具有穩(wěn)定的多級復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種多級復(fù)合結(jié)構(gòu)使得硝酸銅負(fù)極材料具有高容量和長壽命的特性。

3）由硝酸銅和氯化鎵制備銅鎵硒光電薄膜，屬于太陽電池用光電薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，通過如下步驟得到，首先清洗玻璃基片，然后將硝酸銅、氯化鎵、二氧化硒放入溶劑中，并調(diào)整pH值為4.0~7.0，用旋涂法在玻璃片上得到前驅(qū)體薄膜，烘干，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，并將裝有樣品的密閉容器裝入烘箱進(jìn)行加熱和保溫處理，最后取出樣品進(jìn)行干燥，得到銅鎵硒光電薄膜。本發(fā)明不需要高溫高真空條件，對儀器設(shè)備要求低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，易于操作。所得銅鎵硒光電薄膜有較好的連續(xù)性和均勻性，主相為銅鎵硒相，這種新工藝容易控制目標(biāo)產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)，為制備高性能的銅鎵硒光電薄膜提供了一種成本低、可實現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)方法。

制備^[5-6]

方法1：一種以硝酸剝掛液制備硝酸銅的方法，包括以下步驟：

(1)浸出：以質(zhì)量百分濃度為20％～80％的硝酸剝掛液對含銅電子物料進(jìn)行浸出，反應(yīng)體系液固比為3∶1～10∶1；浸出時間為1h～5h；浸出反應(yīng)后經(jīng)液固分離得到浸出溶液和錫渣；在具體實施例中，硝酸剝掛液與含銅電子物料在密封反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的NO、NO2通過吸收裝置生成硝酸，經(jīng)吸收裝置生成的硝酸返回至密封反應(yīng)釜中對粉末進(jìn)行浸出。其中，浸出反應(yīng)原理如下：

尾氣吸收的反應(yīng)原理如下：

吸收裝置為氮氧化物吸收制稀硝酸的裝置，浸出反應(yīng)后分離得到的浸出溶液在下一步驟中進(jìn)行除鉛操作，以回收金屬鉛。而經(jīng)液固分離得到的錫渣的主要成分為偏錫酸，其中含有未反應(yīng)的貴金屬。錫渣可以作為附加價值高的粗產(chǎn)品銷售。

(2)除鉛：在浸出溶液中加入理論量1～1.8倍的稀硫酸，攪拌，并在常溫下反應(yīng)1h～5h，過濾分離水洗得到硝酸銅溶液及硫酸鉛沉淀。除鉛反應(yīng)原理如下：

硫酸鉛實現(xiàn)了對鉛的回收利用，且反應(yīng)得到的硝酸又可返回至浸出步驟以重復(fù)利用。

(3)結(jié)晶：對硝酸銅溶液進(jìn)行結(jié)晶得到工業(yè)級硝酸銅。其中結(jié)晶后的母液循環(huán)利用。

方法2：一種雜質(zhì)含量低、純度高的光譜純硝酸銅的制備方法，采用以下技術(shù)方案：

1、電解銅與硝酸反應(yīng)：將切成片狀的99.9％的電解銅，放置在玻璃燒杯中，用稀硝酸洗浸，稀硝酸是由相對密度為1.40的硝酸200mL加200mL的蒸餾水配制而成，將洗浸后的硝酸及污物傾出，用蒸餾水洗滌，傾出，除去表面雜質(zhì)，然后將其放在通風(fēng)櫥中，加蒸餾水，電解銅與蒸餾水的重量份數(shù)比為1∶0.6～1，再緩緩加入高純硝酸，高純硝酸的相對密度為1.40，蒸餾水與高純硝酸的體積份數(shù)比為1∶0.6～1，待反應(yīng)減緩后，加熱，加熱溫度為50～100℃，直至不再溶解，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，得溶液A；

2、除雜質(zhì)：將溶液A用硝酸調(diào)節(jié)pH值為3～3.5，通入硫化氫氣體15～20分鐘，靜置3～5小時，過濾，得溶液B；

3、制得光譜純硝酸銅：將溶液B倒入玻璃燒杯中，濃縮，濃縮溫度為170～190℃，當(dāng)相對密度達(dá)到1.80～1.85后，停止加熱，冷卻結(jié)晶，溫度保持在25～30℃，甩干，為保證硝酸銅的純度，重結(jié)晶，制得光譜純硝酸銅。

主要參考資料

[1] 中國中學(xué)教學(xué)百科全書·化學(xué)卷

[2] CN201310094741.6一種納米體堿式硝酸銅的生產(chǎn)方法

[3] CN201510307888.8一種多級結(jié)構(gòu)硝酸銅負(fù)極材料的制備方法

[4] CN201610438431.5一種由硝酸銅和氯化鎵制備銅鎵硒光電薄膜的方法

[5] CN201711167160.5一種用硝酸剝掛液制備硝酸銅的方法

[6] CN200910070549.7一種光譜純硝酸銅的制備方法