Cink telurid (ZNTE), važan II-VI poluvodički materijal, široko se koristi u infracrvenom detekciji, solarnim ćelijama i optoelektronskim uređajima. Nedavni napredak u nanotehnologiji i zelenoj kemiji optimizirao je njegovu proizvodnju. Ispod su trenutni glavni proizvodni procesi ZNTE i ključni parametri, uključujući tradicionalne metode i moderna poboljšanja:
____
I. Tradicionalni proizvodni proces (izravna sinteza)
1. Priprema sirovina
• Cink visoke čistoće (Zn) i Tellurium (TE): Čistoća ≥99,999% (5N stupanj), pomiješana u molarnom omjeru 1: 1.
• Zaštitni plin: argon visoke čistoće (AR) ili dušik (N₂) radi sprečavanja oksidacije.
2. Protok procesa
• Korak 1: Sinteza topljenja vakuuma
o Pomiješajte Zn i TE praške u kvarcnoj cijevi i evakuirajte na ≤10⁻³ PA.
o Program grijanja: toplina na 5–10 ° C/min do 500–700 ° C, držite 4–6 sati.
O jednadžba reakcije: Zn+te → Δzntezn+teΔznte
• Korak 2: žarenje
Ovijte sirovi proizvod na 400–500 ° C tijekom 2–3 sata kako biste smanjili nedostatke rešetke.
• Korak 3: drobljenje i prosijavanje
o Upotrijebite kuglični mlin za brušenje rasutog materijala do veličine ciljane čestice (visokoenergetsko mljevenje kuglice za nanoskalu).
3. Ključni parametri
• Točnost kontrole temperature: ± 5 ° C
• Brzina hlađenja: 2–5 ° C/min (kako biste izbjegli pukotine toplinskih napona)
• Veličina čestica sirovine: Zn (100–200 mreža), TE (200–300 mreža)
____
Ii. Moderni poboljšani postupak (solvotermalna metoda)
Solvotermalna metoda je glavna tehnika za proizvodnju nanoskalnog ZNTE, nudeći prednosti poput veličine čestica i male energije.
1. Sirovine i otapala
• Prekursori: cink nitrat (Zn (NO₃) ₂) i natrijev telurit (Na₂teo₃) ili Tellurium prah (TE).
• Smanjenje sredstava: hidrazin hidrat (n₂H₄ · H₂O) ili natrijev borohidrid (NABH₄).
• Otapala: etilendiamin (EDA) ili deionizirana voda (DI voda).
2. Protok procesa
• Korak 1: Raspuštanje prethodnika
o Otopite Zn (NO₃) ₂ i Na₂teo₃ u molarnom omjeru 1: 1 u otapalu pod miješanjem.
• Korak 2: Reakcija smanjenja
o Dodajte redukcijsko sredstvo (npr. N₂H₄ · H₂O) i zapetite u autoklavu visokog tlaka.
o uvjeti reakcije:
Temperatura: 180–220 ° C
Vrijeme: 12–24 sata
Tlak: samostalno generirano (3–5 MPa)
O jednadžba reakcije: Zn2 ++ TEO32-+Smanjenje agensa → Znte+nusprodukti (npr. H₂O, N₂) Zn2 ++ TeO32−+Smanjenje agensa → Znte+nusprodukti (npr. H₂O, n₂)
• Korak 3: Poslije liječenja
o Centrifuga za izoliranje proizvoda, operite 3–5 puta etanolom i DI vodom.
o Suh u vakuumu (60–80 ° C tijekom 4–6 sati).
3. Ključni parametri
• Koncentracija prekursora: 0,1–0,5 mol/L
• Kontrola pH: 9–11 (alkalni uvjeti favoriziraju reakciju)
• Kontrola veličine čestica: Podesite putem vrste otapala (npr. EDA daje nanovoće; vodena faza daje nanočestice).
____
Iii. Ostali napredni procesi
1. Kemijsko taloženje pare (CVD)
• Primjena: Priprema tankog filma (npr. Solarne ćelije).
• Prekursori: Dietilzink (Zn (C₂H₅) ₂) i Dietiltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• Parametri:
o Temperatura taloženja: 350–450 ° C
O nosač plina: H₂/AR smjesa (protok: 50–100 SCCM)
o Tlak: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Mehaničko legiranje (mljevenje kuglice)
• Značajke: sinteza niske temperature bez otapala.
• Parametri:
O Omjer kuglice i praha: 10: 1
o Vrijeme glodanja: 20–40 sati
o Brzina rotacije: 300–500 o / min
____
Iv. Kontrola i karakterizacija kvalitete
1. Analiza čistoće: rendgenska difrakcija (XRD) za kristalnu strukturu (glavni vrh na 2θ ≈25,3 °).
2. Morfološka kontrola: prijenosna elektronska mikroskopija (TEM) za veličinu nanočestica (tipično: 10–50 nm).
3. Elementarni omjer: energetsko-disperzivna rendgenska spektroskopija (ud.) Ili induktivno spojena spektrometrija mase u plazmi (ICP-MS) za potvrdu Zn ≈1: 1.
____
V. Sigurnosna i okolišna razmatranja
1. Proizvodnja otpadnog plina: apsorbirati h₂te s alkalnim otopinama (npr. NaOH).
2. Oporavak otapala: Reciklirajte organska otapala (npr. EDA) putem destilacije.
3. Zaštitne mjere: Koristite plinske maske (za zaštitu od H₂te) i rukavice otporne na koroziju.
____
Vi. Tehnološki trendovi
• Zelena sinteza: razviti sustave vodene faze kako biste smanjili upotrebu organskog otapala.
• Modifikacija dopinga: Povećavanje vodljivosti dopingom s Cu, Ag, itd.
• Velika proizvodnja: Usvojite kontinuirane reaktore za postizanje serija KG-skale.
Post Vrijeme: ožujak-21-2025