Tellurid zinku (Znte), důležitý polovodičový materiál II-VI, se široce používá v infračervené detekci, solárních článcích a optoelektronických zařízeních. Nedávný pokrok v nanotechnologii a zelené chemii optimalizoval jeho produkci. Níže jsou uvedeny současné produkční procesy a klíčové parametry ZnTE, včetně tradičních metod a moderních vylepšení:
________________________________________
I. Tradiční výrobní proces (přímá syntéza)
1. Příprava surovin
• Vysoký zinek (Zn) a Tellurium (TE): čistota ≥ 99,999% (5n stupeň), smíchaná v molárním poměru 1: 1.
• Ochranný plyn: Argon s vysokou čistotou (AR) nebo dusík (N₂), aby se zabránilo oxidaci.
2. Procesní tok
• Krok 1: Syntéza tání vakua
o smíchejte Zn a TE prášky v trubici křemene a evakujte na ≤ 10 3 PA.
o Program vytápění: teplo při 5–10 ° C/min až 500–700 ° C, držte 4–6 hodin.
o Reakční rovnice: Zn+TE → ΔZntezn+TeAZnte
• Krok 2: žíhání
o Dejte surový produkt při 400–500 ° C po dobu 2–3 hodin, aby se snížilo defekty mřížky.
• Krok 3: Rozdrcení a prosévání
o Pomocí kulička rozdrtí hromadný materiál na velikost cílové částice (vysokoenergetický frézování kuliček pro nanočástice).
3. Klíčové parametry
• Přesnost kontroly teploty: ± 5 ° C
• Rychlost chlazení: 2–5 ° C/min (aby se zabránilo trhlinám tepelného napětí)
• Velikost částic surovin: Zn (100–200 Mesh), TE (200–300 mesh)
________________________________________
Ii. Moderní vylepšený proces (solvotermální metoda)
Solvotermální metoda je technika hlavního proudu pro výrobu nanočástic Znte a nabízí výhody, jako je kontrolovatelná velikost částic a nízká spotřeba energie.
1. Suroviny a rozpouštědla
• Prekurzory: dusičnan zinku (Zn (no₃) ₂) a telurite sodíku (na₂teo₃) nebo telurium prášek (TE).
• Redukční činidla: Hydrát hydrazinu (N₂H₄ · H₂O) nebo borohydrid sodný (NABH₄).
• Rozpouštědla: Ethylendiamin (EDA) nebo deionizovaná voda (DI voda).
2. Procesní tok
• Krok 1: Rozpuštění prekurzorů
o Rozpusťte Zn (no₃) ₂ a na₂teo₃ v molárním poměru 1: 1 v rozpouštědle při míchání.
• Krok 2: Reakce redukce
o Přidejte redukční činidlo (např. N₂H₄ · H₂o) a utěsněte ve vysokotlakém autoklávu.
o Reakční podmínky:
Teplota: 180–220 ° C.
Čas: 12–24 hodin
Tlak: samosprávný (3–5 MPa)
o Reakční rovnice: Zn2 ++ TEO32-+Redukční činidlo → Znte+vedlejší produkty (např. H₂o, N₂) Zn2 ++ TEO32-+Redukční činidlo → Znte+vedlejší produkty (např. H₂O, N₂)
• Krok 3: po ošetření
o Centrifuge pro izolaci produktu, 3–5krát ethanolem a DI vodou.
o suché ve vakuu (60–80 ° C po dobu 4–6 hodin).
3. Klíčové parametry
• Koncentrace prekurzorů: 0,1–0,5 mol/l
• Řízení pH: 9–11 (alkalické podmínky upřednostňují reakci)
• Řízení velikosti částic: Upravte se pomocí typu rozpouštědla (např. EDA poskytuje nanowire; vodní fáze nanočástic).
________________________________________
Iii. Další pokročilé procesy
1. Chemická depozice par (CVD)
• Aplikace: Příprava tenkého filmu (např. Solární články).
• Prekurzory: diethylzinc (Zn (C₂H₅) ₂) a diethyltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• Parametry:
o Depoziční teplota: 350–450 ° C
o nosná plyn: směs H₂/AR (průtok: 50–100 SCCM)
o Tlak: 10⁻² - 10⁻³ Torr
2. Mechanické zvržení (frézování kuliček)
• Funkce: Syntéza s nízkou teplotou bez rozpouštědel.
• Parametry:
o Poměr míče k omáčce: 10: 1
o Čas frézování: 20–40 hodin
o Rychlost rotace: 300–500 ot / min
________________________________________
IV. Kontrola a charakterizace kvality
1. Analýza čistoty: rentgenová difrakce (XRD) pro krystalovou strukturu (hlavní pík při 29 ≈25,3 °).
2. Morfologická kontrola: Transmisní elektronová mikroskopie (TEM) pro velikost nanočástic (typické: 10–50 nm).
3. Elementární poměr: energeticky disperzní rentgenová spektroskopie (EDS) nebo indukčně vázaná plazmatická hmotnostní spektrometrie (ICP-MS) k potvrzení Zn ≈1: 1.
________________________________________
V. Bezpečnostní a environmentální úvahy
1. Ošetření odpadního plynu: Absorbujte h₂te s alkalickými roztoky (např. NaOH).
2. Regenerace rozpouštědla: recyklace organických rozpouštědel (např. EDA) prostřednictvím destilace.
3. Ochranná opatření: Použijte plynové masky (pro ochranu H₂te) a rukavice odolné proti korozi.
________________________________________
Vi. Technologické trendy
• Zelená syntéza: Vyvíjejte systémy vodné fáze pro snížení využití organického rozpouštědla.
• Dopingová modifikace: Zvýšení vodivosti dopingem s Cu, AG atd.
• Výroba ve velkém měřítku: Přijměte reaktory nepřetržitého toku k dosažení šarží v měřítku KG.
Čas příspěvku: března-21-2025