硫化铜矿物表面弛豫与结构重构
形貌可控硫化铜的制备与表征
形貌可控硫化铜的制备与表征杨戈【摘要】纳米结构的硫化铜( CuS)是一种性能良好的合成材料，广泛应用于太阳能电池、超导材料以及高能量锂离子电池等众多领域。
分别采用了均匀沉淀法和溶剂热法合成硫化铜纳米粉体，并利用控制变量法，通过改变铜源和硫源及其化学计量比以及溶剂的不同配比，来探究不同实验条件对于硫化铜纳米材料形貌特征的影响。
实验结果表明，反应物配比不同，会得到纳米花(球)和棱柱等不同形貌的硫化铜粉体。
%Nanostructure Copper Sulfide ( CuS) is one kind of composed materials, it is used in many different fields such as solar batteries, superconductivity materials and cathode with high power capacity of Li -ion batteries. Homogeneous precipitation method and solvothermal method, respectively, were used to synthesize CuS nano-particles. In order to find out the various effects on morphology of CuS nano-particles, different kinds and stoichiometric ratios of Cu and S resources were used during experiments, as well as adding different solvents and changing their proportioning. The result demonstrated that the obtained CuS materials had various morphologies within different reaction time, reactant and proportioning of solvant, including nano-flower ( sphere) and hexagonal.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)020【总页数】2页(P97-98)【关键词】硫化铜;均匀沉淀法;溶剂热法【作者】杨戈【作者单位】嘉科工程上海有限公司，上海 200122【正文语种】中文【中图分类】TQ125CuS是一类重要的过渡金属硫化物及独特的P型半导体材料[1]，具有良好的可见光吸收、催化活性、光致发光等性能[2-3]，在光电转换开关、太阳能电池、气敏传感器等领域的使用远景可观[4]，且其高温下具有快离子导电性，这些优异的性质引起了广大科研人员对其进行更为深入的研究[5]。
硫化铜矿物电子结构的第一性原理研究
硫化铜矿物电子结构的第一性原理研究陈建华;王进明;龙贤灏;郭进【摘要】Using the DFT plane-wave pseudopotentials program, the electronic structures of chalcopyrite, chalcocite, covellite and bornite were calculated, and the relationship between electronic structure and flotation property was discussed. Different active positions of copper sulfide in chemical reactions and the reason for different reaction products on copper sulfide surface with xanthate were explored through Fermi level. The results show that chalcopyrite is a direct band-gap p-type semiconductor with band gap of 0.99 eV, while chalcocite, covellite and bornite are all conductor. On the basis of frontier orbital theory, the oxidation differences of four copper sulfides can be well explained. The research results provide new theory reference for ascertaining flotation properties of copper sulfide and screening copper sulfide flotation reagent%基于密度泛函理论的平面波赝势方法,计算黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿的电子结构性质,并讨论硫化铜矿物电子结构与其可浮性之间的关系.利用费米能级讨论不同硫化铜矿物参与化学反应的活性位置及其与黄药作用生成不同产物的原因.计算结果表明:黄铜矿禁带宽度为0.99 eV,属于直接带隙p型半导体,而辉铜矿、铜蓝、斑铜矿则为导体.前线轨道计算结果能够很好地解释4种硫化铜矿物氧化性差异.为进一步认清硫化铜矿物可浮性的差异及硫化铜矿物新药剂开发提供理论参考.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)012【总页数】6页(P3612-3617)【关键词】硫化铜;第一性原理;前线轨道;浮选【作者】陈建华;王进明;龙贤灏;郭进【作者单位】广西大学资源与冶金学院,广西南宁,530004;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙,410083;广西大学资源与冶金学院,广西南宁,530004;广西大学物理科学与工程技术学院,广西南宁,530004【正文语种】中文【中图分类】TD923铜及铜合金由于其优异的物理和力学性能被广泛应用于电子、机械、国防等领域，对国民经济和科技发展起着重要的作用[1]。
硫化铜的晶胞结构
硫化铜的晶胞结构好嘞，今天咱们来聊聊硫化铜的晶胞结构。
乍一听好像挺高深的，但别担心，我们就像跟朋友唠嗑一样，一点点拆开说，保证让你听得明明白白，没啥压力。
硫化铜，其实就是由铜和硫两种元素组成的化合物，也就是大家常说的CuS。
看起来是不是挺简单的？但要说到它的晶胞结构，嘿嘿，那可就有点意思了。
想象一下，我们在大街上走，路面上是平平整整的砖石铺路。
每块砖就代表着晶胞，而所有这些砖拼起来，铺成了我们现在的路面。
你说，砖的排列方式肯定有讲究，不是随便摆的，对吧？硫化铜的晶胞也是如此，它有自己的规则。
别看它一个小小的晶胞，里面可是满满当当的有奥秘。
你看它的结构，特别有意思，铜和硫原子按一定的规律，排成了一个个“字母V”一样的形状。
看着就像是一群群“小精灵”站成队，准备开始舞蹈，哈哈，形容一下也不为过吧。
硫化铜的晶胞结构其实挺特别的。
它属于立方晶系，虽然我们大多数时候见到的都是简单的立方结构或者六方结构，但硫化铜这位“调皮的家伙”却有点不同。
它采用的是一种叫“反常立方结构”的排列方式。
说白了，就是铜和硫原子分别站在不同的“位置”，铜原子不是孤立的一个一个站，而是跟硫原子挤在一起，形成一个紧密的格局。
要想明白这一点，其实挺像是我们站队的时候，大家都尽量站得近一些，谁都不想站得太远。
哦，对了，记得是不是有时候为了能站得紧凑点，大家就靠在一起，甚至不顾形象地挤了挤？这就是硫化铜的那种“挤挤更健康”的结构原理。
硫化铜的晶胞可不是平面上的简单排列，它可有三维的错落。
你想啊，它不是单纯的两个元素简单搭配，而是铜和硫原子在空间中相互交织，巧妙地形成了一个类似“宝塔”式的排列。
每个铜原子都像是宝塔的基石，而硫原子就是用来填充空隙的那些“砖块”。
就像拼图一样，硫原子和铜原子彼此依赖，形成一个稳固的结构。
想象一下，这个结构就是那种“滴水不漏”的设计，稳得很。
硫化铜的晶胞结构并不止有美观，它的功能性也不容小觑。
你可别小看这个小小的晶胞，它的稳定性和结构的紧密程度直接影响到硫化铜的物理性质和化学反应性。
硫化铜的光热转化效率
硫化铜的光热转化效率
硫化铜是一种常见的光热转化材料，其光热转化效率取决于多个因素，如光吸收、热传导和热辐射等。
具体的光热转化效率可以通过实验和模拟计算来确定。
一般来说，硫化铜在可见光范围内具有较高的吸收率，能够有效地吸收光能，并将其转化为热能。
其后续的热传导和热辐射过程会影响光热转化效率。
为了提高硫化铜的光热转化效率，可以采取以下措施：
1.优化材料结构：通过调控硫化铜的形貌、晶体结构和界面特性等，可以增强光吸收和热转化效率。
2.表面改性：通过在硫化铜表面引入纳米颗粒、涂覆光吸收层或增加反射层等方法，提高光吸收和光热转化效率。
3.导热性能优化：提高硫化铜的导热性能，可以加速热能在材料内部的传导，减少热损失。
4.光热耦合效应：与其他光热材料或光催化剂结合使用，实现光热协同效应，提高光热转化效率。
需要注意的是，硫化铜的光热转化效率会受到光源特性、温度、材料厚度等因素的影响。
具体的光热转化效率需要在特定实验条件下进行测量或在模拟计算中确定。
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江西东乡铜矿中含铜硫化物的几种微结构及其地质意义
第6卷 第2期 高校地质学报 Vol.6 No.2 2000年6月 G eological Journal of China Universities J une,2000 文章编号:100627493(2000)022*******江西东乡铜矿中含铜硫化物的几种微结构及其地质意义薛纪越1,孙涛1,张文兰2,陈武1(1.南京大学地球科学系,江苏南京210093;2.南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,江苏南京210093)摘 要:根据对江西东乡铜矿矿石矿物的光学显微镜以及电子探针的研究,发现了该矿石中久辉铜矿与蓝辉铜矿呈页片状或互界状的交生构造,同时还存在着斑铜矿—蓝辉铜矿的环带状构造。
这两种构造中的蓝辉铜矿在成分上有明显差异,前一种构造中的蓝辉铜矿不含Fe,而环带构造中的蓝辉铜矿含一定量的Fe。
讨论了两种蓝辉铜矿各自的形成机制及其地质意义。
关 键 词:久辉铜矿;蓝辉铜矿;斑铜矿;页片构造;环带构造;江西东乡中图分类号:P573;P578.21 文献标识码:A1 研究回顾Cu2Fe2S体系中由Cu2S组成的矿物是重要的矿石矿物,其中的Cu2S(辉铜矿)又是Cu2S2 CdS太阳能电池中的重要组成之一,Cu2S体系中一系列矿物之间的关系对了解Cu2S2CdS太阳能电池中的电化学相变是必不可少的,因此对这类矿物的研究不仅具有重要的经济意义,同时还具有极其重要的科技意义。
但由于这一体系矿物相种类较多,且常相互交生,外加它们之间在物理性质上极其相似,因而是成分看似简单,但实则具有相当复杂性的一类矿物相。
早期人们只知道这一体系中的两种矿物相,即辉铜矿和铜蓝,并知道辉铜矿(Cu2S)可因其中的S 被分解出来而成为Cu1.8S。
直到1942年Burger[1]才把Cu1.8S确定为一个独立的矿物相,并命名为digenite(蓝辉铜矿)。
十年后,Djurle[2]确定了成分为Cu1.96S的晶体结构是不同于辉铜矿的独立矿物相,后来Roseboom[3]和Morimoto[4]即以Djurle的姓氏把它命名为djurleite(久辉铜矿)。
SO2和H2O在Cu(100)表面共吸附行为的密度泛函计算
SO2和H2O在Cu(100)表面共吸附行为的密度泛函计算魏薪;董超芳;陈章华;黄建业;肖葵;李晓刚
【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》
【年(卷),期】2015(025)012
【摘要】利用基于密度泛函GGA-rPBE方法的平板模型研究SO2和H2O在面心立方金属Cu (100)表面的共吸附行为.SO2和H2O在Cu(100)表面单分子吸附的计算结果表明,在覆盖度为0.25分子层和0.5分子层的情况,二者均不能以化学键的形式吸附在Cu(100)表面上.针对SO2和H2O在Cu (100)表面的共吸附行为,计算弛豫后的吸附结构、吸附能和电子性质(包括差分电荷密度、价电荷密度、Bader 电荷分析和分态密度分析).结果表明,覆盖度为0.25分子层时,H2O和SO2以化学吸附的形式各自吸附在表面不同Cu原子上;覆盖度为0.5分子层时,H2O分子解离成OH和H,OH吸附在表面Cu原子上,而H与SO2键合后共同远离表面.
【总页数】8页(P4102-4109)
【作者】魏薪;董超芳;陈章华;黄建业;肖葵;李晓刚
【作者单位】北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心,北京100083;北京科技大学数理学院,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心,北京100083;北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心,北京100083
【正文语种】中文
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谦比希铜矿中铜矿物的解离特性及其可浮性研究
谦比希铜矿中铜矿物的解离特性及其可浮性研究苏敏; 窦培谦; 张瑞洋; 孙春宝; 寇珏; 刘子源【期刊名称】《《金属矿山》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】6页(P105-110)【关键词】硫化铜矿; MLA; 嵌布粒度; 矿物解离特性; 可浮性【作者】苏敏; 窦培谦; 张瑞洋; 孙春宝; 寇珏; 刘子源【作者单位】中国有色矿业集团非洲矿业有限公司赞比亚基特维22592; 中国劳动关系学院安全工程系北京100048; 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD912自然界中，铜主要以硫化物、氧化物和自然铜3种形式存在，工业上80%以上的铜金属来源于硫化铜矿［1］。
硫化矿中的有用矿物种类多、组成复杂、构造多样，所以这类矿石的浮选分离一直是矿物加工领域的重要研究课题［2-3］。
谦比希铜矿位于非洲中部赞比亚铜带省，是世界著名赞比亚—刚果（金）沉积型铜矿带上典型的铜矿床之一，由主矿体、西矿体和东南矿体组成［4］。
主矿体矿石中铜矿物主要是斑铜矿，其次是黄铜矿，属于原生硫化铜矿，氧化率低，浮选可选性好。
随着主矿体的不断开发与利用，主矿体矿产资源日益枯竭，对西矿体的开发力度逐渐增加。
然而，西矿体的矿石性质与主矿体不同，斑铜矿含量降低，矿石氧化率升高，导致现场浮选指标开始下降。
针对这一问题，国内外选矿工作者展开了一系列的浮选工艺优化研究工作。
赵红波等［5］开发了一种新型捕收剂CSU-21，并与现场原用药剂进行了对比试验，CSU-21可以提高精矿铜回收率。
方萍等［6］采用先浮硫化铜后浮氧化铜的原则流程对谦比希混合铜矿石进行了浮选试验，获得了铜品位为25.89%、回收率为83.44%的浮选指标。
苏敏和李成必等［7-8］的研究结果认为增加一段磨矿或中矿返回再磨，可使铜回收率提高3～5个百分点。
值得注意的是，上述文献主要从磨矿细度、药剂制度、浮选流程等角度，考察浮选工艺改变对浮选指标的影响，但对其影响机理少有涉足。
硫化铜矿晶体电子结构
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟硫化铜矿晶体电子结构晶体的结构性质对矿物的润湿性、聚集行为、分散行为及可浮性具有重要影响。
晶体空穴会造成金属硫化矿宽带隙减小和导电性增强，有利于矿物表面氧的吸附。
晶体空穴影响临近原子，导致原子弛豫。
黄铜矿是结构类似于闪锌矿的反铁磁性半导体，在黄铜矿晶体中，两个铜和铁分别占据了闪锌矿模型中的4 个锌原子，铜和铁的位置在品格中交替出现，硫原子位置不变。
在z 轴方向上，单胞尺寸是六面体闪锌矿模型的两倍，黄铜矿在任意方向上表现不完全解离。
硫原子和金属原子在四面体中交替分布，每个硫原子周围有4 个金属原子，每个金属原子周国有4 个硫原子，天然黄铜矿表面具有高结合能不对称硫2p XPS 峰，在新鲜的解离面上硫3pp 铁3d 轨道的跃迁，电子从被占据的硫轨道跃迁到未被占据的铁轨道。
黄铜矿是一种反铁磁性晶体，品胞的毎一层中的铁存在着自旋向上或者自旋向下。
能带结构划分为三个部分，在能带结构中，铜的轨道出现分裂，而铁的3d 乘以 2 轨道未分裂，形成多条对应的色散关系，硫原子的3s 和3p 轨道也形成多条对应色散关系。
此外，团旗模型的密度泛函等计算和模拟已经应用在硫化铜矿物的电子结构研究。
邓久帅和文书明基于第一性原理，从头计算了斑铜矿体相的几何和电子结构。
交换相关能采用GGA,泛函形式为PBE，原子间相互作用的描述采用超软赝势。
计算发现Cu5FeS4 中存在共价键和离子键，是一种混合键型晶体，在整个晶体内存在共用电子对，铁原子和硫原子之间的作用大于铜原子和硫原子之间的作用。
铁原子在3d 轨道接纳电子能力弱，铜原子3d 轨道接纳电子能力强，而硫原子最容易发生电子转移和氧化反应。
Prameena 等人应用可见光谱研究了5 T2g5Eg 过渡所对应的光谱性质及晶体内Fe2+的性质。
陈建华等人基于密度泛函理论的平面波赝势方法，计算了多种硫化铜矿物的。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
硫化铜矿物表面弛豫与结构重构
黄铜矿是一种典型的晶体矿物，矿物破碎过程中，生成的新鲜表面与晶体内部结构有关，但又与晶体内部结构具有明显差别，这种差别是表面形成瞬时发生的表面弛豫造成的。
黄铜矿的这种表面弛豫和重构对浮选表面性质具有重要的影响。
文书明和邓久帅采用原子力显微镜获得了黄铜矿表面的三维微观结构拓扑图
和表面电子云分布二维拓扑图。
AFM 分析结果发现黄铜矿表面原子的纵向和横向排列与晶体内部相比发生了变化。
纵向上，铜、铁和硫原子相对于原来的位置发生了位移，即发生了表面弛豫，弛豫的结果使得硫原子位于表面的最外区域。
X 射线光电子能谱结果也表明黄铜矿表面硫原子含量大于晶体内部硫原子含量，形成了富硫表面。
横向上，AFM 图谱显示原子间距不规则，表面发生了重构，重构的结果使两个或更多个原子靠近，形成原子聚集体。
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法，对晶胞进行几何优化，结果表明(0 01)面表面原子排布变得不规则，表面硫原子沿z 轴轴向外移，铜硫键和铁硫键键长增加，模型z 轴方向值增加，晶胞体积膨胀，表面发生弛豫，晶体结构发生重构。
de Lima 等人研究了黄铜矿(0 01)面的重构性质及其水分子在表面的吸附作用。
研究表明重构后形成了键长为2.23 乘以10-10 的硫化物二聚体。
并形成了金属原子面与硫原子面交错。
研究了不同吸附位置的水分子与弛豫表面的相互作用和水分子的解理机制。
对于(0 01)面的富硫表面，水分子最容易吸附在铁原子上。
在(0 01)面的金属层，没有发现势能面的最低点，水分子更容易与硫原子形成氢键。
水分子与表面的吸附特性表明表面疏水性质。
硫化铜矿物的表面化学性质对矿粒的可浮性影响至关重要且作用过程复杂。