硫氰酸亚铜的特性与合成工艺

2024/10/10 16:24:27 作者:流风

硫氰酸亚铜,英文名为Cuprous thiocyanate,常温常压下为白色至类白色固体粉末,它是一种有机金属络合物,具有较好的化学稳定性并且可在空气中稳定存在。硫氰酸亚铜主要用作无机化学基础化学试剂和合成涂料的基础原料,在船底防污涂料的制备与无机化学基础研究领域中有一定的应用。

硫氰酸亚铜的晶体结构

图1 硫氰酸亚铜的晶体结构

化学结构

至少有两种硫氰酸亚铜的晶型已被X射线晶体学表征。它们都具有四面体配位的铜(I)中心。SCN-配体的硫端是三桥接的,因此铜的配位环境是CuS3N。

特性

硫氰酸亚铜是一种无机化合物,可作船底防污涂料,也用于果树防护,还可作聚氯乙烯塑料的助燃与消烟剂,润滑油、脂的添加剂,非银盐系感光材料以及有机合成催化剂、反应调节剂、稳定剂等。硫氰酸亚铜具有杀菌(防腐)与杀虫活性,可用于配制某些杀虫剂和杀菌剂。硫氰酸亚铜可以和碱金属元素形成复盐,如CsCu(SCN)2。这种复盐仅在浓CsSCN溶液中生成。在低浓度溶液中,复盐会解离出CuSCN沉淀。[7] 有K、Na和Ba的硫氰酸盐存在时,溶液通过浓缩结晶,混合物会析出,它们不是复盐。这只有对于CsCu(SNC)2可以通过浓缩溶液的方法得到。

合成工艺

硫氰酸亚铜由干燥的黑色的硫氰酸铜的自发分解生成,分解反应同时也会产生硫氰,加热有利于分解。在水中硫氰酸铜的分解也会产生硫氰酸亚铜,同时生成硫氰酸和剧毒的氰化氢等物。硫氰酸亚铜通常由Cu2+(如硫酸铜)在亚硫酸的存在下搅拌,缓慢滴加可溶性硫氰酸盐得到,沉淀为白色固体,还原剂也可替换为硫代硫酸盐。

化学应用

制备钙钛矿发光器件

同有机电荷注入材料相比,无机电荷注入材料具有许多优良的性质包括高载流子迁移率,良好的稳定性,制备简单和成本低廉等,其在光电器件中的应用备受瞩目。有研究人员采用硫氰酸亚铜(CuSCN)作为有机金属卤化物钙钛矿发光器件的空穴注入层,研究了在其上涂敷钙钛矿薄膜的形貌,晶体结构和光物理性质并与在普遍采用的导电聚合物空穴注入层上制备钙钛矿薄膜的特性进行了比较,实验结果表明CuSCN对钙钛矿发光具有显著的猝灭作用,在CuSCN与钙钛矿层之间加入有机间隔层能够明显提高钙钛矿薄膜的发光强度,在此基础上制备了以CuSCN作为空穴注入层的发光器件,器件的最大发光效率为11.7 cd/A,较采用导电聚合物作为空穴注入层器件的效率提高了近3倍并且器件驱动稳定性也有一定程度的提高。硫氰酸亚铜是空穴导体,是宽带隙为3.6eV的半导体,因此可以透过可见光和近红外光。它被用于某些第三代电池中的光伏作为空穴传输层,显示出P型半导体和固态电解质的特性,常用于染料敏化的太阳能电池。然而其空穴电导率相对较差(0.01S·m-1),它可以通过多种处理方法改善例如暴露于氯气中或用(SCN)2掺杂。掺有一氧化鎳的硫氰酸亞銅在PVC中可以作为防烟添加剂协同使用,沉淀在碳载体上的硫氰酸亚铜可用于将芳基卤化物转化为芳基硫氰酸酯的反应。[1]

制备防污涂料

硫氰酸亚铜可以用作防污涂料,它与氧化亚铜相比,它是白色的,是更有效的杀菌剂。此外,硫氰酸亚铜是一种优良的船底防污涂料用颜料,由于其稳定性能比氧化亚铜更好且能与有机锡化合物混配使用,故近年来在国外需用量越来越大,随着我国远洋航运渔业捕捞的发展,船底防污漆用量也将迅速增加。[2]

参考文献

[1] 吴燕婷等.以硫氰酸亚铜作为空穴注入层的钙钛矿发光器件[J].发光学报, 2019, 40(4):504-510.

[2李明威,李金汞.硫氰酸亚铜及其应用[J].无机盐工业,1985:38-39.

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