硝酸铜的应用和制备方法

背景及概述^[1]

硝酸铜化学式Cu(NO₃)₂，白色粉状物。易潮解，易溶于水，0℃时溶解度为45g，加入浓硝酸，可重新沉出。红热时分解成氮的氧化物和氧化铜，被盐酸所分解。常见水合物有六水合物Cu(NO₃)₂·6H₂O和三水合物Cu(NO₃)₂·3H₂O。前者为蓝色晶体，相对密度为2.074，在温度为26.4℃时失去三分子结晶水而成三水合物，65℃时分解生成碱式盐。后者为暗蓝色三棱形晶体，相对密度为2.32，熔点为114.5℃，潮解，易溶于水或醇，浓溶液绿色，稀溶液淡蓝色；溶于中等浓度的硝酸，114.5℃时溶于其结晶水中，并于170℃分解失去硝酸。硝酸铜用于镀铜，制农药和搪瓷等。可用氧化铜或铜块与稀硝酸作用来制取。

应用^[2-4]

硝酸铜可用作媒染剂，上光剂、杀虫剂、分析试剂、氧化剂、荧光粉的激活剂和光敏电阻材料，也用于制造烟火、涂料和感光纸等。

1）制备纳米体碱式硝酸，包括如下步骤：(1)配制下述反应液：硝酸铜水溶液、烧碱溶液及硝酸铵溶液，并对硝酸铜水溶液和烧碱溶液进行超滤处理；(2)将硝酸铵溶液置于设有超声波搅拌装置的反应器内，将超滤后的硝酸铜溶液和烧碱溶液经混液高压喷雾装置送入上述反应器内进行反应；(3)当反应器内的pH值达到6.2~6.3时，加入硝酸，至pH值为4.2~4.3时停止；(4)继续搅拌40~60分钟，至pH值为4.3~4.5，终止反应得合成液；(5)将上述合成液静置，去除灌内上部清液，用水洗涤沉淀；(6)分离所得沉淀，并烘干，即得所述纳米体碱式硝酸铜。本发明简化了后处理工艺，产品的燃烧和催化性能很好，消除了普通碱式硝酸铜的应用和推广缺陷。

2）制备一种多级结构硝酸铜负极材料，包括以下步骤：取100-200g硝酸铜粉末，溶解在500ml蒸馏水中，待完全溶解后，加入1-5g碳纤维，高速搅拌30分钟后升温到60-80℃，接着加入50-100ml乙醇和5ml、1mol/L的冰醋酸，搅拌3分钟后，加入1-2g碳黑，继续搅拌直至溶液挥发完全；接下来，将所得的初产物放入烘箱在60℃下烘24小时，取出产物并研磨成粉，所得产物即多级结构的硝酸铜负极材料。该方法的优点是获得的硝酸铜负极材料具有稳定的多级复合结构，这种多级复合结构使得硝酸铜负极材料具有高容量和长寿命的特性。

3）由硝酸铜和氯化镓制备铜镓硒光电薄膜，属于太阳电池用光电薄膜制备技术领域，通过如下步骤得到，首先清洗玻璃基片，然后将硝酸铜、氯化镓、二氧化硒放入溶剂中，并调整pH值为4.0~7.0，用旋涂法在玻璃片上得到前驱体薄膜，烘干，放入有水合联氨的可密闭容器，使前驱体薄膜样品不与联氨接触，并将装有样品的密闭容器装入烘箱进行加热和保温处理，最后取出样品进行干燥，得到铜镓硒光电薄膜。本发明不需要高温高真空条件，对仪器设备要求低，生产成本低，生产效率高，易于操作。所得铜镓硒光电薄膜有较好的连续性和均匀性，主相为铜镓硒相，这种新工艺容易控制目标产物的成分和结构，为制备高性能的铜镓硒光电薄膜提供了一种成本低、可实现工业化的生产方法。

制备^[5-6]

方法1：一种以硝酸剥挂液制备硝酸铜的方法，包括以下步骤：

(1)浸出：以质量百分浓度为20％～80％的硝酸剥挂液对含铜电子物料进行浸出，反应体系液固比为3∶1～10∶1；浸出时间为1h～5h；浸出反应后经液固分离得到浸出溶液和锡渣；在具体实施例中，硝酸剥挂液与含铜电子物料在密封反应釜中反应，反应产生的NO、NO2通过吸收装置生成硝酸，经吸收装置生成的硝酸返回至密封反应釜中对粉末进行浸出。其中，浸出反应原理如下：

尾气吸收的反应原理如下：

吸收装置为氮氧化物吸收制稀硝酸的装置，浸出反应后分离得到的浸出溶液在下一步骤中进行除铅操作，以回收金属铅。而经液固分离得到的锡渣的主要成分为偏锡酸，其中含有未反应的贵金属。锡渣可以作为附加价值高的粗产品销售。

(2)除铅：在浸出溶液中加入理论量1～1.8倍的稀硫酸，搅拌，并在常温下反应1h～5h，过滤分离水洗得到硝酸铜溶液及硫酸铅沉淀。除铅反应原理如下：

硫酸铅实现了对铅的回收利用，且反应得到的硝酸又可返回至浸出步骤以重复利用。

(3)结晶：对硝酸铜溶液进行结晶得到工业级硝酸铜。其中结晶后的母液循环利用。

方法2：一种杂质含量低、纯度高的光谱纯硝酸铜的制备方法，采用以下技术方案：

1、电解铜与硝酸反应：将切成片状的99.9％的电解铜，放置在玻璃烧杯中，用稀硝酸洗浸，稀硝酸是由相对密度为1.40的硝酸200mL加200mL的蒸馏水配制而成，将洗浸后的硝酸及污物倾出，用蒸馏水洗涤，倾出，除去表面杂质，然后将其放在通风橱中，加蒸馏水，电解铜与蒸馏水的重量份数比为1∶0.6～1，再缓缓加入高纯硝酸，高纯硝酸的相对密度为1.40，蒸馏水与高纯硝酸的体积份数比为1∶0.6～1，待反应减缓后，加热，加热温度为50～100℃，直至不再溶解，反应结束后，过滤，得溶液A；

2、除杂质：将溶液A用硝酸调节pH值为3～3.5，通入硫化氢气体15～20分钟，静置3～5小时，过滤，得溶液B；

3、制得光谱纯硝酸铜：将溶液B倒入玻璃烧杯中，浓缩，浓缩温度为170～190℃，当相对密度达到1.80～1.85后，停止加热，冷却结晶，温度保持在25～30℃，甩干，为保证硝酸铜的纯度，重结晶，制得光谱纯硝酸铜。

主要参考资料

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷

[2] CN201310094741.6一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法

[3] CN201510307888.8一种多级结构硝酸铜负极材料的制备方法

[4] CN201610438431.5一种由硝酸铜和氯化镓制备铜镓硒光电薄膜的方法

[5] CN201711167160.5一种用硝酸剥挂液制备硝酸铜的方法

[6] CN200910070549.7一种光谱纯硝酸铜的制备方法