氧化铜
[CAS 1317-38-0]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 无机盐 >> 氧化物和过氧化物 >> 金属氧化物
• 产品名称: 氧化铜
• 英文名: Cupric oxide
• 别名: Copper(II) oxide; C.I. 77403; Copper brown; Pigment black 15
• 分子式: CuO
• 分子量: 79.54
• CAS 登录号: 1317-38-0
• EC 号码: 215-269-1
• 分子行输入简码SMILES: [O-2].[Cu+2]

物理化学性质

• 密度: 6.315 g/mL (实验值)
• 熔点: 1326 °C (实验值)
• 溶解度: 水中不溶 (实验值)

安全数据

• 危险品标志: GHS09 警告
• 危害标签: H400-H410
• 防护标签: P273-P391-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
对水生环境急性有害	Aquatic Acute	1	H400
对水生环境长期有害	Aquatic Chronic	1	H410
对水生环境长期有害	Aquatic Chronic	3	H412
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H336
呼吸道致敏	Resp. Sens.	1	H334
自反应物质或混合物	Self-react.	F	H241
急性毒性	Acute Tox.	2	H332
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H371
急性毒性	Acute Tox.	2	H312
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	2	H373
吸入危险	Asp. Tox.	1	H304
易燃固体	Flam. Sol.	2	H228
皮肤致敏	Skin Sens.	1A	H317
急性毒性	Acute Tox.	2	H302
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	1	H370
皮肤致敏	Skin Sens.	1	H317
自热物质或混合物	Self-heat.	2	H252

chemBlink 化学品故事

铜的黑色氧化物与常见的红色氧化物并不是同一种物质。氧化铜 CuO 中铜处于 +2 氧化态，氧化亚铜 Cu₂O 中则为 +1。颜色的显著差异，反映了电子结构和晶体结构的不同。CAS 1317-38-0 对应的 CuO，是说明“元素相同而氧化态不同，材料性能便会改变”的典型例子。

自然界中，CuO 以黑铜矿存在。它通常具有单斜晶体结构，而氧化亚铜的天然矿物赤铜矿具有立方结构。人工 CuO 可以通过铜的氧化或适当含铜前体的热转化制备，也可以先沉淀前体，再进行加热。这些方法不一定得到相同的粉末：原料和热处理历史会改变晶粒尺寸、孔隙以及暴露的表面。

一个熟悉的实验室反应，是加热氢氧化铜沉淀，使其转化为黑色 CuO 和水。可见的颜色变化，把化学转化与固体结构变化联系起来。CuO 也能与酸反应生成铜(II)盐，或者在还原反应中转变为较低氧化态的物质。因此，这种黑色固体既适合说明金属氧化物的酸碱行为，也适合说明氧化还原化学；两种用途都要求区分不同铜氧化物。

CuO 的半导体行为，使它成为重要的材料研究对象。它通常被描述为 p 型半导体，正电荷载流子与缺陷化学有关。光吸收和电荷输运取决于固体电子结构，而器件表现还受到接触电极、界面和制备方法的影响。因此，薄膜或纳米线的测量响应，属于具体制备样品及测试配置的性质，不能作为所有 CuO 粉末的统一规格。

Qiaobao Zhang 等人在 2014 年发表的综述，系统讨论了 CuO 纳米结构的制备及其潜在用途，涉及气体传感、催化、储能和光学器件。纳米尺度会提高表面及输运距离的重要性：较小颗粒通常具有较大的单位质量表面积，多孔或线状结构则可能改变气体或电解液的进入方式。这些结构效应解释了研究人员为何不仅关注组成，也关注形貌。

气体传感提供了一个具体例子。半导体氧化物表面的吸附，可以改变其电学行为，器件据此产生信号。然而，湿度、工作温度及其他气体也可能影响响应。因此，对目标气体的灵敏度只是一项指标，选择性、恢复能力和稳定性是另外的问题。称 CuO 为传感材料，是指出一种研究平台，并不等于它天然就是可直接使用的检测器。

组成与构造的区别在这里尤其明显。两个电极即使都含相同氧化物，颗粒间电连接、电解液可达性，以及工作时结构变化所需空间，也可能不同。

储能研究提出了不同的挑战。氧化铜在电化学循环中可能发生显著化学转变，因此，电极构造和机械完整性与储存电荷的能力同样重要。某种工程化复合材料的优异结果，不能直接归于未经改性的块体 CuO。在这些应用中，CuO 的吸引力来自易于开展的铜化学、独特的电子结构以及可以人为调节的表面。简单的分子式只是材料描述的起点，而不是全部。

参考文献：
1. PubChem. Copper oxide (CuO), CID 164827; CAS 1317-38-0. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/164827
2. Handbook of Mineralogy. Tenorite, CuO. Mineral Data Publishing. https://handbookofmineralogy.org/pdfs/tenorite.pdf
3. Zhang Q et al. CuO nanostructures: Synthesis, characterization, growth mechanisms, fundamental properties, and applications. Prog Mater Sci. 2014;60:208-337. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2013.09.003. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.09.003

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