編者語：

“銅(Cu)，作為人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬之一，在文明發(fā)展史上扮演了重要角色。其氧化物——氧化亞銅（Cu2O）和氧化銅（CuO）也因其獨特的性質和廣泛應用而備受關注。”

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Cu的結構與性質

銅（Cu）是原子序數為29的過渡金屬，呈紫紅色，具金屬光澤（圖1）。其晶體結構為面心立方（FCC），賦予銅優(yōu)異的延展性和導電性。銅的熔點為1084.62°C，密度8.96 g/cm3。它還具有良好的耐腐蝕性、耐磨性和加工性。銅在潮濕空氣中會緩慢氧化，形成保護性的銅綠（圖2）。

圖1. Cu的原子序數及顏色

圖2. 銅綠

02

Cu?O結構與性質

氧化亞銅（Cu2O）是銅的一種重要氧化物，銅的化合價為+1。它通常呈紅色或橙紅色粉末狀，晶體結構為立方晶系（圖3），具有半導體性質。

圖3. Cu2O的晶體結構和顏色

氧化亞銅不溶于水和醇，但能溶于鹽酸、氯化銨溶液和氨水。它在高溫下不穩(wěn)定，會分解生成氧化銅和氧氣。作為P型半導體材料，氧化亞銅在光電轉換、催化和傳感等領域有潛在應用。

03

CuO結構與性質

氧化銅（CuO）是銅的另一種常見氧化物，銅的化合價為+2。它通常呈黑色粉末狀，晶體結構為單斜晶系，是一種N型半導體材料。

圖4. CuO的晶體結構和顏色

氧化銅不溶于水和醇，但能溶于酸和氨水。它在高溫下相對穩(wěn)定，可被還原劑還原為銅。氧化銅具有優(yōu)異的催化活性，在許多有機反應中被用作催化劑。它還具有良好的光學性質和電化學活性。

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應用

1.銅的應用

銅因其優(yōu)異的綜合性能，在國民經濟的各個領域都有廣泛的應用：

（1）電力和電子工業(yè)：銅是電線、電纜、電機、變壓器和電路板等電力和電子設備的主要材料。

（2）建筑行業(yè)：銅及其合金因其耐腐蝕性、美觀性和易加工性，被廣泛用于建筑的屋頂、管道和裝飾材料。

（3）交通運輸：汽車、火車、飛機和船舶中都大量使用銅，例如散熱器和電氣線路。

（4）機械制造：銅合金具有良好的耐磨性和強度，常用于制造軸承、齒輪等機械部件。

（5）其他領域：銅還應用于硬幣鑄造、藝術品、廚具以及農業(yè)等領域。

圖5. Cu常見的應用

2.氧化亞銅（Cu?O）的應用

氧化亞銅的應用主要集中在其半導體特性和顏料性質上：

（1）防污涂料：在船舶工業(yè)中，氧化亞銅被用作防污底漆涂料的殺菌劑。

（2）顏料和著色劑：氧化亞銅可用于玻璃工業(yè)，作為紅玻璃和紅瓷釉的著色劑。

（3）半導體材料：由于其良好的導電性能，氧化亞銅常被用作制造二極管、光電器件和太陽能電池等半導體器件的材料。

（4）催化劑：在某些化學反應中，氧化亞銅也可用作催化劑。

圖6. Cu2O的應用

3.氧化銅（CuO）的應用

氧化銅的應用領域廣泛，主要得益于其催化、著色和半導體等特性：

（1）催化劑：氧化銅是重要的催化劑，廣泛應用于有機合成反應、氣體處理和環(huán)境凈化等領域。

（2）顏料和著色劑：氧化銅可用作玻璃和陶瓷的著色劑，賦予其綠色或藍色。

（3）電子工業(yè)：納米氧化銅具有較高的電導率和電化學活性，可用于制造電子器件、傳感器和電池等。

（4）防腐涂料：氧化銅也常被用作防腐涂料的添加劑，以提高涂料的防銹和抗腐蝕性能。

（5）其他：在農業(yè)上，氧化銅可用作殺菌劑；在分析化學中，常用于有機分析中測定碳和氫。

圖7. CuO的應用

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總結

銅及其氧化物是極其重要且應用廣泛的材料，它們各自獨特的結構和性質決定了其在不同領域的應用價值。從作為現(xiàn)代工業(yè)基石的純銅，到在半導體和催化領域大放異彩的氧化亞銅和氧化銅，這些銅的形態(tài)在推動科技進步和改善人類生活中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，銅及其化合物的更多潛在應用將被發(fā)掘，為人類社會帶來更大的福祉。

參考文獻：

1. Sahai, A., Goswami, N., Kaushik, S. D., & Tripathi, S. Cu/Cu2O/CuO nanoparticles: Novel synthesis by exploding wire technique and extensive characterization. Applied Surface Science, 2016, 390, 974-983.

2. Sun, S. Recent advances in hybrid Cu2O-based heterogeneous nanostructures. Nanoscale, 2015, 7(25), 10850-10882.

3. Saleem, M. H., Ejaz, U., Vithanage, M., Bolan, N., & Siddique, K. H. Synthesis, characterization, and advanced sustainable applications of copper oxide nanoparticles: a review. Clean Technologies and Environmental Policy, 2024, 1-26.

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