Tsink telluriidi (Znte), mis on oluline II-VI pooljuhtmaterjal, kasutatakse laialdaselt infrapunade tuvastamisel, päikesepatareides ja optoelektroonilistes seadmetes. Viimased edusammud nanotehnoloogias ja rohelise keemia osas on selle tootmist optimeerinud. Allpool on toodud praegused tavapärased Znte tootmisprotsessid ja peamised parameetrid, sealhulgas traditsioonilised meetodid ja kaasaegsed parandused:
________________________________________
I. Traditsiooniline tootmisprotsess (otsene süntees)
1. tooraine ettevalmistamine
.
• Kaitsegaas: kõrge puhtusega argoon (AR) või lämmastik (N₂) oksüdatsiooni vältimiseks.
2. Protsessivool
• 1. samm: vaakumi sulamise süntees
o Segage Zn ja TE pulbrid kvarttorus ja evakueerige ≤10⁻³ PA.
o Kuumutamisprogramm: kuumutage temperatuuril 5–10 ° C/min kuni 500–700 ° C, hoidke 4–6 tundi.
o Reaktsiooni võrrand: Zn+TE → ΔZntezn+TEAZNTE
• 2. samm: lõõmutamine
o Õnne toorprodukti temperatuuril 400–500 ° C 2–3 tundi võrede defektide vähendamiseks.
• 3. samm: purustamine ja sõelumine
o Kasutage kuuliveski puistematerjali lihvimiseks sihtosakeste suuruseni (suure energiatarbega kuuli jahvatamine nanomõõtme jaoks).
3. peamised parameetrid
• Temperatuuri kontrolli täpsus: ± 5 ° C
• Jahutuskiirus: 2–5 ° C/min (termiliste stressi pragude vältimiseks)
• Tooraine osakeste suurus: Zn (100–200 võrk), TE (200–300 võrgusilma)
________________________________________
Ii. Kaasaegne täiustatud protsess (solvotermiline meetod)
Solvotermiline meetod on nanoskaala Znte tootmiseks mõeldud peavoolutehnika, pakkudes eeliseid, näiteks kontrollitav osakeste suurus ja väike energiatarbimine.
1. toorained ja lahustid
• Eelkäijad: tsingi nitraat (Zn (no₃) ₂) ja naatriumit telluriit (na₂teo₃) või telluriumipulber (TE).
• Redutseerivad ained: hüdrasiinhüdraat (N₂H₄ · H₂O) või naatriumboorohüdriid (NABH₄).
• Lahustid: etüleendiamiin (EDA) või deioniseeritud vesi (DI vesi).
2. Protsessivool
• 1. samm: eelkäija lahutamine
o Lahustage Zn (nr) ₂ ja na₂teo₃ segamise all lahustis 1: 1 molaarsuhtes.
• 2. samm: redutseerimisreaktsioon
o Lisage redutseeriv aine (nt n₂h₄ · h₂o) ja tihendage kõrgsurve autoklaavi.
o reaktsioonitingimused:
Temperatuur: 180–220 ° C
Aeg: 12–24 tundi
Rõhk: ise genereeritud (3–5 MPa)
o Reaktsiooni võrrand: Zn2 ++ TEO32−+redutseeriv aine → Znte+kõrvalsaadused (nt H₂o, n₂) Zn2 ++ TEO32−+redutseeriv aine → Znte+kõrvalsaadused (nt H₂o, N₂)
• 3. samm: järeltöötlus
o Tsentrifuug toote isoleerimiseks, peske 3–5 korda etanooli ja Di veega.
o Kuivage vaakumi all (60–80 ° C 4–6 tundi).
3. peamised parameetrid
• Eelnev kontsentratsioon: 0,1–0,5 mol/L
• pH kontroll: 9–11 (aluselised tingimused pooldavad reaktsiooni)
• Osakeste suuruse juhtimine: reguleerige lahustitüübi kaudu (nt EDA annab nanojuhtmeid; vesifaas annab nanoosakesi).
________________________________________
Iii. Muud arenenud protsessid
1. keemiline aurude ladestumine (CVD)
• Rakendus: õhukese kile ettevalmistamine (nt päikeserakud).
• Eelkäijad: dietüülsiin (Zn (C₂H₅) ₂) ja dietüültellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• Parameetrid:
o Sadestumistemperatuur: 350–450 ° C
o Kandgaas: H₂/AR segu (voolukiirus: 50–100 SCCM)
o rõhk: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. mehaaniline legeerimine (kuuli jahvatamine)
• Omadused: lahustivaba, madala temperatuuriga süntees.
• Parameetrid:
o kuuli-powderi suhe: 10: 1
o jahvatamise aeg: 20–40 tundi
o Pöörlemiskiirus: 300–500 p / min
________________________________________
IV. Kvaliteedikontroll ja iseloomustus
1. Puhtuse analüüs: kristallstruktuuri röntgendifraktsioon (XRD) (peamine piik 2θ ≈25,3 °).
2. morfoloogia juhtimine: ülekandeelektronmikroskoopia (TEM) nanoosakeste suuruse jaoks (tüüpiline: 10–50 nm).
3. Elementaarsuhe: energiat hajuv röntgenspektroskoopia (EDS) või induktiivselt ühendatud plasma massispektromeetria (ICP-MS), et kinnitada Zn ≈1: 1.
________________________________________
V. Ohutus- ja keskkonnaalased kaalutlused
1. jäätmegaasi töötlemine: neelake H₂te aluseliste lahustega (nt NaOH).
2. Lahusti taastumine: taaskasutavad orgaanilised lahustid (nt EDA) destilleerimise teel.
3. Kaitsemeetmed: kasutage gaasimaske (H₂TE kaitseks) ja korrosioonikindlad kindad.
________________________________________
Vi. Tehnoloogilised suundumused
• Roheline süntees: töötage välja vesifaasisüsteemid, et vähendada orgaanilist lahusti kasutamist.
• Dopingu modifikatsioon: suurendage juhtivust, dopinguga Cu, AG jne.
• Suuremahuline tootmine: KG-skaala partiide saavutamiseks võtke kasutusele pidevad vooluhulga reaktorid.
Postiaeg: 21. märts2025