10031-43-3 / 硝酸銅的應用和制備方法

背景及概述^[1]

硝酸銅化學式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。前者為藍色晶體，相對密度為2.074，在溫度為26.4℃時失去三分子結晶水而成三水合物，65℃時分解生成堿式鹽。后者為暗藍色三棱形晶體，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，稀溶液淡藍色；溶于中等濃度的硝酸，114.5℃時溶于其結晶水中，并于170℃分解失去硝酸。硝酸銅用于鍍銅，制農藥和搪瓷等。可用氧化銅或銅塊與稀硝酸作用來制取。

應用^[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行超濾處理；(2)將硝酸銨溶液置于設有超聲波攪拌裝置的反應器內，將超濾后的硝酸銅溶液和燒堿溶液經混液高壓噴霧裝置送入上述反應器內進行反應；(3)當反應器內的pH值達到6.2~6.3時，加入硝酸，至pH值為4.2~4.3時停止；(4)繼續攪拌40~60分鐘，至pH值為4.3~4.5，終止反應得合成液；(5)將上述合成液靜置，去除灌內上部清液，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。本發明簡化了后處理工藝，產品的燃燒和催化性能很好，消除了普通堿式硝酸銅的應用和推廣缺陷。

2）制備一種多級結構硝酸銅負極材料，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，繼續攪拌直至溶液揮發完全；接下來，將所得的初產物放入烘箱在60℃下烘24小時，取出產物并研磨成粉，所得產物即多級結構的硝酸銅負極材料。該方法的優點是獲得的硝酸銅負極材料具有穩定的多級復合結構，這種多級復合結構使得硝酸銅負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領域，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，并調整pH值為4.0~7.0，用旋涂法在玻璃片上得到前驅體薄膜，烘干，放入有水合聯氨的可密閉容器，使前驅體薄膜樣品不與聯氨接觸，并將裝有樣品的密閉容器裝入烘箱進行加熱和保溫處理，最后取出樣品進行干燥，得到銅鎵硒光電薄膜。本發明不需要高溫高真空條件，對儀器設備要求低，生產成本低，生產效率高，易于操作。所得銅鎵硒光電薄膜有較好的連續性和均勻性，主相為銅鎵硒相，這種新工藝容易控制目標產物的成分和結構，為制備高性能的銅鎵硒光電薄膜提供了一種成本低、可實現工業化的生產方法。

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：以質量百分濃度為20％～80％的硝酸剝掛液對含銅電子物料進行浸出，反應體系液固比為3∶1～10∶1；浸出時間為1h～5h；浸出反應后經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釜中反應，反應產生的NO、NO2通過吸收裝置生成硝酸，經吸收裝置生成的硝酸返回至密封反應釜中對粉末進行浸出。其中，浸出反應原理如下：

尾氣吸收的反應原理如下：

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

(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。除鉛反應原理如下：

硫酸鉛實現了對鉛的回收利用，且反應得到的硝酸又可返回至浸出步驟以重復利用。

(3)結晶：對硝酸銅溶液進行結晶得到工業級硝酸銅。其中結晶后的母液循環利用。

方法2：一種雜質含量低、純度高的光譜純硝酸銅的制備方法，采用以下技術方案：

1、電解銅與硝酸反應：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，然后將其放在通風櫥中，加蒸餾水，電解銅與蒸餾水的重量份數比為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比為1∶0.6～1，待反應減緩后，加熱，加熱溫度為50～100℃，直至不再溶解，反應結束后，過濾，得溶液A；

2、除雜質：將溶液A用硝酸調節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℃，當相對密度達到1.80～1.85后，停止加熱，冷卻結晶，溫度保持在25～30℃，甩干，為保證硝酸銅的純度，重結晶，制得光譜純硝酸銅。

主要參考資料

[1] 中國中學教學百科全書·化學卷

[2] CN201310094741.6一種納米體堿式硝酸銅的生產方法

[3] CN201510307888.8一種多級結構硝酸銅負極材料的制備方法

[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