背景及概述
硫化亚铜(Cuprous Sulfide),分子式Cu₂S,分子量159.16,CAS号22205-45-4,是铜(+1价)与硫(-2价)组成的重要无机硫化物,自然界以辉铜矿形式存在,为黑色或灰黑色结晶/粉末,因优异导电性、半导体特性与高温稳定性,在冶金、能源、光电、催化领域核心应用。
理化性质
硫化亚铜为黑色正交/六方晶系晶体或粉末,具金属光泽,质硬而脆。低温(<104℃)为单斜晶系(α型),密度5.785g/cm³;高温为六方晶系(β型),密度5.6g/cm³,熔点1100-1130℃。不溶于水、丙酮、稀酸,微溶于氨水,溶于氰化钾、浓硝酸与热浓硫酸,遇强酸分解释放有毒硫化氢。属p型半导体,禁带宽度约1.2eV,导电性优良,化学计量比极窄(Cu₁.₉₉₇S-Cu₂.₀₀₀S),稳定性强。

图1 硫化亚铜的性状图
制备方法
直接合成法:铜粉与硫粉摩尔比2:1混合,真空封管450℃加热1小时,或铜在硫蒸气中1000℃反应,硫化亚铜纯度高。
还原法:硫化铜在氢/硫化氢气流中700℃还原,或硫酸铜与硫代硫酸钠溶液共热沉淀制备硫化亚铜。
沉淀-熔炼法:硫酸铜与硫化钠反应生成硫化铜,过滤干燥后850-1300℃氮气氛围熔炼,得高纯硫化亚铜粉末。
应用
硫化亚铜用作锂/钠离子电池电极,理论容量高、成本低;为p型半导体,用于薄膜太阳能电池、光电探测器、热电材料。参考文献[1]报道硫化亚铜/四针状氧化锌晶须纳米复合材料的制备及其光催化性能研究。硫化亚铜催化加氢脱硫、CO₂还原、析氢反应,纳米Cu₂S因活性位点丰富,光催化降解污染物、制氢效果优异。高温固体润滑剂、导电油墨填料、防污涂料、抗菌与气敏元件,提升材料耐磨、导电与抗菌性能。
参考文献
[1]吴德智.范希梅.代佳,等.硫化亚铜/四针状氧化锌晶须纳米复合材料的制备及其光催化性能.[期刊论文]-《催化学报》.2012年5期.