El Telluride de Zinc (Znte), un important material semiconductor II-VI, s’utilitza àmpliament en la detecció d’infrarojos, les cèl·lules solars i els dispositius optoelectrònics. Els avenços recents en nanotecnologia i química verda han optimitzat la seva producció. A continuació, es mostren els processos de producció ZNTE corrents actuals i els paràmetres clau, inclosos els mètodes tradicionals i les millores modernes:
____________________________________________
I. Procés de producció tradicional (síntesi directa)
1. Preparació de matèries primeres
• Zinc d’alta puresa (Zn) i Tellurium (Te): puresa ≥99.999% (grau 5N), barrejat en una proporció molar 1: 1.
• Gas protector: argó d’alta puresa (AR) o nitrogen (N₂) per evitar l’oxidació.
2. Flux de procés
• Pas 1: síntesi de fusió al buit
o Barregeu les pols de Zn i Te en un tub de quars i evacueu a ≤10⁻³ pa.
o Programa de calefacció: escalfar a 5-10 ° C/min a 500–700 ° C, manteniu -ho durant 4-6 hores.
o Equació de reacció: zn+te → Δzntezn+teΔZnte
• Pas 2: recuit
o Analitzeu el producte brut a 400-500 ° C durant 2-3 hores per reduir els defectes de gelosia.
• Pas 3: aixafar i tamisar
o Utilitzeu un molí de boles per triturar el material a granel a la mida de la partícula objectiu (fresat de boles d’alta energia per a nanoescala).
3. Paràmetres clau
• Precisió del control de la temperatura: ± 5 ° C
• Velocitat de refrigeració: 2–5 ° C/min (per evitar esquerdes d’estrès tèrmic)
• Mida de partícules de matèria primera: Zn (100–200 malla), Te (200–300 malla)
____________________________________________
II. Procés millorat modern (mètode solvotèrmic)
El mètode solvotèrmic és la tècnica principal per produir ZnTe nanoescala, que ofereix avantatges com la mida de partícula controlable i el baix consum d’energia.
1. Matèries primeres i dissolvents
• Precursors: nitrat de zinc (Zn (No₃) ₂) i Tellurite de sodi (Na₂teo₃) o Tellurium en pols (TE).
• Agents reductors: hidrat d’hidrazina (n₂h₄ · h₂o) o borohidrur de sodi (NABH₄).
• Solvents: etilendiamina (EDA) o aigua desionitzada (aigua DI).
2. Flux de procés
• Pas 1: dissolució precursora
o Dissoleu Zn (No₃) ₂ i Na₂teo₃ en una relació molar 1: 1 al dissolvent sota agitació.
• Pas 2: Reacció de reducció
o Afegiu l’agent reductor (per exemple, n₂h₄ · h₂o) i segelleu-ho en un autoclave d’alta pressió.
o Condicions de reacció:
Temperatura: 180–220 ° C
Hora: 12–24 hores
Pressió: auto-generat (3-5 MPa)
o Equació de reacció: Zn2 ++ Teo32−+Agent reductor → Znte+batuts (per exemple, h₂o, n₂) zn2 ++ teo32−+
• Pas 3: post-tractament
o Centrifuge per aïllar el producte, renteu 3-5 vegades amb etanol i aigua DI.
o Sec al buit (60-80 ° C durant 4-6 hores).
3. Paràmetres clau
• Concentració precursora: 0,1–0,5 mol/L
• Control de pH: 9–11 (les condicions alcalines afavoreixen la reacció)
• Control de la mida de les partícules: ajusteu -ho mitjançant tipus de dissolvent (per exemple, EDA produeix nanofires; fase aquosa produeix nanopartícules).
____________________________________________
Iii. Altres processos avançats
1. Deposició de vapor químic (CVD)
• Aplicació: preparació de pel·lícules primes (per exemple, cèl·lules solars).
• Precursors: Dietilzinc (Zn (C₂h₅) ₂) i Dietiltellurium (Te (C₂h₅) ₂).
• Paràmetres:
o Temperatura de deposició: 350–450 ° C
o Gas portador: barreja H₂/AR (cabal: 50–100 SCCM)
o Pressió: 10⁻² - 10⁻³ Torr
2. Aliatge mecànic (fresat de boles)
• Característiques: síntesi de baixa temperatura sense dissolvents.
• Paràmetres:
o Ràtio de pilota a pols: 10: 1
o Temps de fresat: 20–40 hores
o Velocitat de rotació: 300–500 rpm
____________________________________________
Iv. Control i caracterització de qualitat
1. Anàlisi de puresa: difracció de raigs X (XRD) per a l'estructura de cristall (pic principal a 2θ ≈25.3 °).
2. Control de morfologia: microscòpia electrònica de transmissió (TEM) per a la mida de nanopartícules (típic: 10-50 nm).
3. Ràtio elemental: espectroscòpia de raigs X dispersiva energètica (EDS) o espectrometria de massa plasmàtica acoblada inductivament (ICP-MS) per confirmar Zn ≈1: 1.
____________________________________________
V. Seguretat i consideracions mediambientals
1. Tractament de gasos de residus: absorbeix H₂te amb solucions alcalines (per exemple, NAOH).
2. Recuperació de dissolvents: reciclar dissolvents orgànics (per exemple, EDA) mitjançant la destil·lació.
3. Mesures de protecció: Utilitzeu màscares de gas (per a protecció H₂Te) i guants resistents a la corrosió.
____________________________________________
Vi. Tendències tecnològiques
• Síntesi verda: desenvolupar sistemes en fase aquosa per reduir l’ús de dissolvents orgànics.
• Modificació de dopatge: milloreu la conductivitat mitjançant el dopatge amb Cu, Ag, etc.
• Producció a gran escala: adopta reactors de flux continu per aconseguir lots a escala KG.
Posada Posada: 21 de març de 2025