Telluride روی (ZNTE) ، یک ماده مهم نیمه هادی II-VI ، به طور گسترده در تشخیص مادون قرمز ، سلولهای خورشیدی و دستگاه های نوری استفاده می شود. پیشرفت های اخیر در فناوری نانو و شیمی سبز تولید آن را بهینه کرده است. در زیر فرآیندهای تولید جریان اصلی ZnTE و پارامترهای کلیدی ، از جمله روشهای سنتی و پیشرفتهای مدرن وجود دارد:
________________________________________
I. فرآیند تولید سنتی (سنتز مستقیم)
1. آماده سازی مواد اولیه
• روی با خلوص بالا (روی) و تلوریم (TE): خلوص 99.999 ٪ (درجه 5N) ، در نسبت مولی 1: 1 مخلوط شده است.
• گاز محافظ: آرگون با خلوص بالا (AR) یا نیتروژن (N₂) برای جلوگیری از اکسیداسیون.
2. جریان فرآیند
• مرحله 1: سنتز ذوب خلاء
o پودرهای روی و TE را در یک لوله کوارتز مخلوط کرده و به PA ≤10⁻³ تخلیه کنید.
o برنامه گرمایشی: گرما در دمای 5-10 درجه سانتیگراد در دقیقه تا 500-700 درجه سانتیگراد ، 4-6 ساعت نگه دارید.
o معادله واکنش: روی+Te → Δzntezn+teΔznte
• مرحله 2: آنیلایینگ
o محصول خام را در دمای 400-500 درجه سانتیگراد به مدت 2-3 ساعت آنیل کنید تا نقص شبکه را کاهش دهید.
• مرحله 3: خرد کردن و غربال
o از یک آسیاب توپ برای خرد کردن مواد فله به اندازه ذرات هدف استفاده کنید (آسیاب توپ با انرژی بالا برای نانو).
3. پارامترهای کلیدی
• دقت کنترل دما: 5 درجه سانتیگراد
• میزان خنک کننده: 2-5 درجه سانتیگراد در دقیقه (برای جلوگیری از ترک استرس حرارتی)
• اندازه ذرات مواد اولیه: روی (مش 100-200) ، TE (مش 200-300)
________________________________________
ii. فرآیند بهبود یافته مدرن (روش Solvothermal)
روش Solvothermal تکنیک اصلی برای تولید ZNTE نانو و مزایایی مانند اندازه ذرات قابل کنترل و مصرف انرژی کم است.
1. مواد اولیه و حلالها
• پیش سازها: نیترات روی (روی (NO₃) ₂) و سدیم تلوریت (Na₂teo₃) یا پودر تلوریم (TE).
• عوامل کاهش دهنده: هیدرات هیدرازین (N₂H₄ · H₂O) یا سدیم بوروهیدرید (NABH₄).
• حلال ها: اتیلن دی آمین (EDA) یا آب دیونیزه شده (آب دی).
2. جریان فرآیند
• مرحله 1: انحلال پیشرو
o روی (no₃) ₂ و na₂teo₃ را در یک نسبت مولی 1: 1 در حلال تحت هم زدن حل کنید.
• مرحله 2: واکنش کاهش
o ماده کاهش دهنده (به عنوان مثال ، n₂h₄ · h₂o) را اضافه کرده و در یک اتوکلاو فشار قوی مهر و موم کنید.
o شرایط واکنش:
دما: 180-220 درجه سانتیگراد
زمان: 12-24 ساعت
فشار: خود تولید شده (3-5 MPa)
o معادله واکنش: Zn2 ++ Teo32−+عامل کاهش دهنده → ZnTe+محصول جانبی (به عنوان مثال ، H₂o ، N₂) Zn2 ++ Teo32−+عامل کاهش دهنده → ZnTe+جانبی (به عنوان مثال ، H₂o ، N₂)
• مرحله 3: پس از درمان
o سانتریفیوژ برای جداسازی محصول ، 3-5 بار با آب اتانول و دی شستشو دهید.
o در زیر خلاء (60-80 درجه سانتیگراد به مدت 4-6 ساعت) خشک شود.
3. پارامترهای کلیدی
• غلظت پیشرو: 0.1-0.5 مول در لیتر
• کنترل pH: 9-11 (شرایط قلیایی واکنش طرفدار)
• کنترل اندازه ذرات: از طریق نوع حلال تنظیم کنید (به عنوان مثال ، EDA نانوسیم ها را بازده می دهد ؛ فاز آبی نانوذرات را بازده می دهد).
________________________________________
iii سایر فرآیندهای پیشرفته
1. رسوب بخار شیمیایی (CVD)
• کاربرد: آماده سازی فیلم نازک (به عنوان مثال ، سلولهای خورشیدی).
• پیش سازها: Diethylzinc (Zn (C₂H₅) ₂) و Diethyltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• پارامترها:
o دمای رسوب: 350-450 درجه سانتیگراد
o گاز حامل: مخلوط H₂/AR (سرعت جریان: 50-100 SCCM)
o فشار: 10⁻²-10⁻³ TORR
2. آلیاژ مکانیکی (فرز توپ)
• ویژگی ها: سنتز دمای کم و بدون حلال.
• پارامترها:
o نسبت توپ به پودر: 10: 1
o زمان فرز: 20-40 ساعت
o سرعت چرخش: 300-500 دور در دقیقه
________________________________________
IV کنترل و توصیف کیفیت
1. تجزیه و تحلیل خلوص: پراش اشعه ایکس (XRD) برای ساختار کریستال (اوج اصلی در 25.3 درجه 25).
2. کنترل مورفولوژی: میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای اندازه نانوذرات (معمولی: 10-50 نانومتر).
3. نسبت عناصر: طیف سنجی اشعه ایکس پراکنده انرژی (EDS) یا طیف سنجی جرمی پلاسما به صورت القایی (ICP-MS) برای تأیید روی ≈ 1: 1.
________________________________________
V. ملاحظات ایمنی و زیست محیطی
1. تصفیه گاز زباله: H₂TE را با محلول های قلیایی (به عنوان مثال ، NaOH) جذب کنید.
2. بازیابی حلال: حلال های آلی (به عنوان مثال EDA) را از طریق تقطیر بازیافت کنید.
3. اقدامات محافظتی: از ماسک های گازی (برای محافظت از H₂TE) و دستکش مقاوم در برابر خوردگی استفاده کنید.
________________________________________
vi روندهای فناوری
• سنتز سبز: برای کاهش مصرف حلال آلی ، سیستم های فاز آبی ایجاد کنید.
• اصلاح دوپینگ: هدایت هدایت را با دوپینگ با مس ، AG و غیره تقویت کنید.
• تولید در مقیاس بزرگ: راکتورهای جریان مداوم را برای دستیابی به دسته های مقیاس کیلوگرم اتخاذ کنید.
زمان پست: مارس 21-2025