تيلورايد الزنك (Znte) ، وهي مادة أشباه الموصلات الهامة II-VI ، تستخدم على نطاق واسع في الكشف بالأشعة تحت الحمراء ، والخلايا الشمسية ، والأجهزة الإلكترونية البصرية. لقد أدت التطورات الحديثة في تقنية النانو والكيمياء الخضراء إلى تحسين إنتاجها. فيما يلي عمليات إنتاج Znte السائدة الحالية والمعلمات الرئيسية ، بما في ذلك الطرق التقليدية والتحسينات الحديثة:
____________________________________________
1. عملية الإنتاج التقليدية (التوليف المباشر)
1. تحضير المواد الخام
• الزنك عالي النقاء (Zn) و tellurium (TE): نقاء 99.9999 ٪ (5N الصف) ، مختلطة في نسبة المولي 1: 1.
• الغاز الواقي: الأرجون عالي النقاء (AR) أو النيتروجين (N₂) لمنع الأكسدة.
2. تدفق العملية
• الخطوة 1: تخليق ذوبان الفراغ
o قم بخلط مساحيق Zn و TE في أنبوب الكوارتز وإخلاءها إلى ≤10⁻⁻ PA.
برنامج التسخين: الحرارة عند 5-10 درجة مئوية/دقيقة إلى 500 إلى 700 درجة مئوية ، امسك لمدة 4-6 ساعات.
o معادلة التفاعل: Zn+TE → Δzntezn+teΔznte
• الخطوة 2: الصلب
o صلب المنتج الخام في 400-500 درجة مئوية لمدة 2-3 ساعات لتقليل عيوب الشبكة.
• الخطوة 3: التكسير والخلع
o استخدم مطحنة الكرة لطحن المادة السائبة إلى حجم الجسيمات المستهدفة (طحن كرة عالية الطاقة للنيانوسج).
3. المعلمات الرئيسية
• دقة التحكم في درجة الحرارة: ± 5 درجة مئوية
• معدل التبريد: 2-5 درجة مئوية/دقيقة (لتجنب تشققات الإجهاد الحراري)
• حجم جسيمات المادة الخام: Zn (100-200 شبكة) ، TE (200-300 شبكة)
____________________________________________
الثاني. العملية الحديثة المحسنة (طريقة solvothermal)
الطريقة المعدلة للذوبان هي الأسلوب السائد لإنتاج Znte النانوي ، مما يوفر مزايا مثل حجم الجسيمات القابلة للتحكم وانخفاض استهلاك الطاقة.
1. المواد الخام والمذيبات
• السلائف: نترات الزنك (Zn (no₃) ₂) و tellurite الصوديوم (Na₂teo₃) أو مسحوق tellurium (TE).
• عوامل تقليل: هيدرازين هيدرات (n₂h₄ · h₂o) أو بوروهيدريد الصوديوم (nabh₄).
• المذيبات: الإيثيلينيامين (EDA) أو الماء منزوع الأيونات (ماء DI).
2. تدفق العملية
• الخطوة 1: حل السلائف
o حل Zn (no₃) ₂ و na₂teo₃ في نسبة مولي 1: 1 في المذيب تحت التحريك.
• الخطوة 2: رد فعل التخفيض
أضف عامل التقليل (على سبيل المثال ، n₂h₄ · h₂o) وختم في autoclave عالي الضغط.
س ظروف رد الفعل:
درجة الحرارة: 180-220 درجة مئوية
الوقت: 12-24 ساعة
الضغط: ناتج عن نفسه (3-5 ميجا باسكال)
o معادلة التفاعل: Zn2 ++ Teo32−+عامل تقليل → Znte+منتجات ثانوية (على سبيل المثال ، H₂o ، N₂) Zn2 ++ TeO32−+عامل تقليل → Znte+منتجات ثانوية (مثل ، H₂o ، N₂)
• الخطوة 3: ما بعد العلاج
O الطرد المركزي لعزل المنتج ، اغسل 3-5 مرات مع الإيثانول ومياه DI.
س جاف تحت الفراغ (60-80 درجة مئوية لمدة 4-6 ساعات).
3. المعلمات الرئيسية
• تركيز السلائف: 0.1–0.5 مول/لتر
• التحكم في الرقم الهيدروجيني: 9-11 (الظروف القلوية تفضل رد الفعل)
• التحكم في حجم الجسيمات: ضبط عبر نوع المذيبات (على سبيل المثال ، تعطي EDA الأسلاك النانوية ؛ تعطي الطور المائي الجسيمات النانوية).
____________________________________________
ثالثا. عمليات متقدمة أخرى
1. ترسب البخار الكيميائي (CVD)
• التطبيق: تحضير الأفلام الرقيقة (على سبيل المثال ، الخلايا الشمسية).
• السلائف: ثنائي إيثيلزينك (Zn (C₂h₅) ₂) و Ithyltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• حدود:
o درجة حرارة الترسب: 350-450 درجة مئوية
O Carrier Gas: H₂/AR خليط (معدل التدفق: 50-100 SCCM)
o الضغط: 10⁻²–10⁻⁻ Torr
2. السبائك الميكانيكية (طحن الكرة)
• الميزات: تخليق خالي من المذيبات ، منخفضة الحرارة.
• حدود:
o نسبة الكرة إلى البودر: 10: 1
o وقت الطحن: 20-40 ساعة
س سرعة الدوران: 300-500 دورة في الدقيقة
____________________________________________
رابعا. مراقبة الجودة وتوصيفها
1. تحليل النقاء: حيود الأشعة السينية (XRD) للبنية البلورية (الذروة الرئيسية في 2θ ≈25.3 °).
2. التحكم في المورفولوجيا: المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) لحجم الجسيمات النانوية (نموذجية: 10-50 نانومتر).
3. النسبة العنصرية: التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) أو قياس الطيف الكتلي للبلازما المقترن بشكل حريش (ICP-MS) لتأكيد Zn ≈1: 1.
____________________________________________
خامسا اعتبارات السلامة والبيئية
1. معالجة غاز النفايات: امتصاص h₂te مع حلول القلوية (على سبيل المثال ، NaOH).
2. استرداد المذيبات: إعادة تدوير المذيبات العضوية (EG ، EDA) عبر التقطير.
3. التدابير الوقائية: استخدم أقنعة الغاز (لحماية H₂te) والقفازات المقاومة للتآكل.
____________________________________________
السادس. الاتجاهات التكنولوجية
• التوليف الأخضر: تطوير أنظمة مرحلة مائية لتقليل استخدام المذيبات العضوية.
• تعديل المنشطات: تعزيز الموصلية عن طريق المنشطات مع CU ، AG ، إلخ.
• الإنتاج على نطاق واسع: اعتماد مفاعلات التدفق المستمر لتحقيق دفعات على نطاق KG.
وقت النشر: MAR-21-2025