硫化铜为黑色至墨绿色无定形粉末或结晶,相对分子质量 95.6,密度约 4.6 g/cm³,熔点高、高温下分解;几乎不溶于水和稀盐酸,溶于热硝酸和氰化钾溶液,具有 p 型半导体特性,导电性和化学稳定性良好。它主要用作催化剂和光催化材料,用于有机污染物降解、光解水及部分有机合成反应;也用于锂/钠离子电池和超级电容器电极材料、太阳能电池与光电薄膜、导电涂料、陶瓷着色剂、润滑油极压抗磨添加剂,以及分析化学中铜离子的沉淀分离。其优势是带隙适中、光响应范围宽,催化活性和电化学性能好,原料易得、成本低、毒性相对较低,纳米化后可显著提高比表面积和反应活性。储存应置于阴凉、干燥、密封的库房,防潮防雨,远离强酸(遇酸会释放硫化氢)、强氧化剂和火源,避免长期暴露于空气中氧化。
基本信息
中文名:硫化铜(硫化铜(II))
英文名:Copper(II) sulfide、Cupric sulfide、Copper monosulfide
别名:硫化高铜、油溶品蓝、Copper Blue
化学名称:硫化铜;结构 CuS(铜(II) 与硫以 1:1 组成)
分子式:CuS;分子量:95.61
CAS:1317-40-4;
EINECS:215-271-2
物理化学性质
外观:黑褐色至蓝黑色粉末,有金属光泽(天然靛铜矿为靛蓝色)
熔点:220 ℃ 分解(转变为硫化亚铜 Cu₂S)
密度:4.6 g/cm³(25 ℃)
折射率:1.45;晶系:六方(空间群 P6₃/mmc)
溶解性:不溶于水、乙醇、稀酸和碱液;溶于硝酸、热浓盐酸、浓硫酸、氰化钠/氰化钾溶液;微溶于硫化铵溶液
溶度积:Ksp 约 8.0×10⁻³⁷(pKsp 35.2),极难溶
稳定性:干空气中稳定;湿空气中逐渐氧化为硫酸铜;与强酸、强氧化剂不相容;受热分解产生 SOₓ 和含铜烟尘
导电性:优于硫化亚铜,具半导体性质
储存:阴凉、干燥、密封、防潮;与酸、氧化剂分开
主要用途(分领域)
应用领域 | 作用 | 典型场景 |
颜料、着色 | 黑色颜料 | 复写纸、圆珠笔油墨着色;船底防污涂料 |
催化剂 | 催化组分 | 混合催化剂、苯胺黑染料显色、有机合成与光催化 |
分析化学 | 沉淀试剂 | 利用极难溶性分离/测定 Cu²⁺(Ni²⁺、Zn²⁺ 混合液中除铜) |
冶金 | 炼铜原料 | 硫化铜精矿闪速熔炼生产铜锍/粗铜 |
功能材料 | 半导体材料 | 太阳能电池吸收层、电极/超级电容器材料、纳米光热材料(研究/新兴应用) |
分析化学应用:微酸性条件下通 H₂S 或加 Na₂S,CuS 定量沉淀,可将铜与其他金属离子分离。
材料应用:CuS 为 p 型半导体,带隙约 2 eV,纳米化后比表面积大、催化/光热性能突出。
安全信息(毒性与储存)
危险分类:一般化工品;GHS 仅列 H413(可能对水生生物造成长期持续有害影响),无信号词;通常不按危险货物运输
职业接触限值:ACGIH TWA 1 mg/m³(以 Cu 计);NIOSH IDLH 100 mg/m³
毒理:CuS 极难溶,急性经口毒性低;主要风险来自粉尘吸入及受热分解产生的铜烟、SOₓ
健康危害:粉尘刺激眼、呼吸道;长期吸入铜粉尘可致金属烟热、呼吸道刺激;误服大量铜化合物可致胃肠不适
防护:防尘口罩、护目镜、丁腈手套、工作服;通风、避免扬尘;高温操作需排烟
急救:眼——清水冲洗 ≥15 min 就医;皮肤——清水冲洗;吸入——移至新鲜空气处;误服——漱口、饮水、就医
泄漏:扫集或吸附收集,避免扬尘;防止进入下水道和水体(对水生生物有长期影响)
灭火:不燃;火场产生有毒含铜、硫氧化物烟雾,消防人员需佩戴呼吸器
储存:阴凉、干燥、通风、密封防潮;与强酸、强氧化剂分开;避免长期潮湿导致氧化变质
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