[發(fā)明專利]一種高純硫化亞銅的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711152135.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN107673396B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑞祥;趙鑫;李棉;廖春發(fā);梁凱;程琍琍;李啊林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G3/12
• 分類號(hào): C01G3/12
• 代理公司: 贛州凌云專利事務(wù)所 36116
• 代理人: 曾上;盧和炳

本發(fā)明公開了一種高純硫化亞銅的制備方法，首先將硫酸銅和硫化鈉配制為溶液反應(yīng)沉淀后得到硫化銅，將硫化銅經(jīng)過濾、真空干燥和研磨后得到硫化銅粉末，其次將硫化銅粉末置于坩堝內(nèi)，在硅酸鈉保護(hù)層和氮?dú)鈿夥盏臈l件下進(jìn)行高溫熔煉，制備出純凈的硫化亞銅，經(jīng)破碎球磨后得到粒度均勻的硫化亞銅粉末。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，成本低，過程易于控制，制備的硫化亞銅純度高，雜質(zhì)少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硫化亞銅的制備技術(shù)，具體公開了一種用硫酸銅和硫化鈉作為原料制備硫化亞銅的方法。

背景技術(shù)

硫化亞銅(Cu₂S)在自然界中以輝銅礦的形式存在，是含銅量成分較高的煉銅工業(yè)原料之一，在造锍熔煉過程中Cu₂S與FeS和其他少量的金屬硫化物形成重要的冰銅熔體，同時(shí)硫化亞銅作為一種新型的半導(dǎo)體物質(zhì)，因其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、催化性和光電性能而廣泛應(yīng)用于催化劑的生產(chǎn)、太陽能電池和光電器件材料等領(lǐng)域。

目前制備硫化亞銅的方法有很多種，如銅硫混合真空加熱法、氫和硫化氫混合氣體還原硫化銅、硫酸銅和硫代硫酸鈉溶液共熱—真空煅燒沉淀制備硫化亞銅前驅(qū)體等方法，上述方法雖然可以制備出硫化亞銅，但是得到的硫化亞銅中含有未反應(yīng)銅，伴隨有一定量的氧化銅或者氧化亞銅，降低了硫化亞銅的純度，且工藝過程相對(duì)繁瑣，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低的高純硫化亞銅的制備方法，采用反應(yīng)沉淀—高溫熔煉的技術(shù)，以分析純硫酸銅和硫化鈉作為原料，將硫酸銅和硫化鈉配置為溶液反應(yīng)沉淀后，得到的硫化銅經(jīng)過濾、真空干燥和研磨后在高溫下熔煉，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)破碎球磨得到純凈且粒度均勻的硫化亞銅粉末。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種高純硫化亞銅的制備方法，包括以下步驟：(1)將分析純硫酸銅和硫化鈉各配置成溶液反應(yīng)沉淀，過濾后經(jīng)真空干燥、研磨得到硫化銅粉末；(2)將步驟(1)得到的硫化銅粉末置于剛玉坩堝內(nèi)壓實(shí)，在分析純硅酸鈉熔煉保護(hù)層和氮?dú)鈿夥盏臈l件進(jìn)行熔煉，溫度由室溫升高至850～1300℃，在850～1300℃溫度保溫1～2小時(shí)；(3)熔煉結(jié)束溫度降低至室溫后，將步驟(2)得到的硫化亞銅經(jīng)破碎球磨得到粒度均勻的硫化亞銅粉末。

步驟(1)中分析純CuSO₄·5H₂O和Na₂S·9H₂O各配制成體積為500mL、濃度均為0.2～1mol/L的溶液；然后將Na₂S溶液緩慢加入到CuSO₄溶液中至混和溶液藍(lán)色消失。

所述CuSO₄溶液和Na₂S溶液的濃度均優(yōu)選為0.2～0.5mol/L。

步驟(1)中混和溶液時(shí)，CuSO₄溶液置于恒溫水浴鍋內(nèi)，在溫度為20～50℃、轉(zhuǎn)速為200～300r/min的條件下加入Na₂S溶液。

步驟(2)中分析純硅酸鈉添加到硫化銅粉末的上面，使硫化銅與硅酸鈉在剛玉坩堝內(nèi)的厚度比在1:1～1:3之間。

硫化銅與硅酸鈉的厚度比優(yōu)選為1:1.5。

步驟(2)中熔煉升溫優(yōu)選為兩個(gè)階段：第一階段由室溫升高到850℃，在850℃溫度保溫30分鐘，使硅酸鈉完全變成熔體覆蓋在硫化銅粉末表面，防止生成氧化銅、氧化亞銅等其他物質(zhì)；第二階段由850℃升高到1100℃～1300℃之間，在1100℃～1300℃溫度保溫1～1.5小時(shí)。

步驟(2)中氮?dú)獗Ｗo(hù)在熔煉開始前通入，使得高溫爐內(nèi)不存在氧氣，控制氮?dú)馔ㄈ肓髁繛?～5L/min，且氮?dú)獗Ｗo(hù)持續(xù)到溫度降低到室溫。

步驟(3)中將步驟(2)得到的硫化亞銅經(jīng)破碎后在滾筒球磨機(jī)里球磨，采用氧化鋯球珠，球磨時(shí)間2小時(shí)，得到硫化亞銅粉末的粒度均在74μm。