Seng Telluride (ZNTE), bahan semikonduktor II-VI yang penting, banyak digunakan dalam deteksi inframerah, sel surya, dan perangkat optoelektronik. Kemajuan terbaru dalam nanoteknologi dan kimia hijau telah mengoptimalkan produksinya. Di bawah ini adalah proses produksi ZNTE arus utama saat ini dan parameter utama, termasuk metode tradisional dan perbaikan modern:
________________________________________
I. Proses Produksi Tradisional (Sintesis Langsung)
1. Persiapan bahan baku
• Zinc dengan kemurnian tinggi (Zn) dan telurium (TE): Kemurnian ≥99,999% (kelas 5N), dicampur dalam rasio molar 1: 1.
• Gas pelindung: argon dengan kemurnian tinggi (AR) atau nitrogen (N₂) untuk mencegah oksidasi.
2. Aliran proses
• Langkah 1: Sintesis Melting Vakum
o Campurkan bubuk Zn dan Te dalam tabung kuarsa dan evakuasi ke ≤10⁻³ pa.
o Program pemanasan: Panaskan pada 5–10 ° C/menit hingga 500-700 ° C, tahan selama 4-6 jam.
o Persamaan reaksi: zn+te → Δzntezn+teΔznte
• Langkah 2: Annealing
o Analisis produk mentah pada 400-500 ° C selama 2-3 jam untuk mengurangi cacat kisi.
• Langkah 3: Menghancur dan pengukur
o Gunakan pabrik bola untuk menggiling bahan curah ke ukuran partikel target (penggilingan bola berenergi tinggi untuk skala nano).
3. Parameter kunci
• Akurasi Kontrol Suhu: ± 5 ° C
• Laju pendinginan: 2–5 ° C/menit (untuk menghindari retak tegangan termal)
• Ukuran partikel bahan baku: Zn (100-200 mesh), TE (200-300 mesh)
________________________________________
Ii. Proses yang ditingkatkan modern (metode solvotermal)
Metode solvotermal adalah teknik mainstream untuk memproduksi nanoskal ZNTE, menawarkan keunggulan seperti ukuran partikel yang dapat dikendalikan dan konsumsi energi yang rendah.
1. Bahan Baku dan Pelarut
• Prekursor: seng nitrat (Zn (NO₃) ₂) dan natrium tellurite (Na₂teo₃) atau Tellurium Powder (TE).
• Agen pereduksi: hidrazin hidrat (N₂H₄ · H₂O) atau natrium borohidrida (NABH₄).
• Pelarut: ethylenediamine (EDA) atau air deionisasi (air DI).
2. Aliran proses
• Langkah 1: Pembubaran Prekursor
o Larutkan Zn (NO₃) ₂ dan Na₂teo₃ dalam rasio molar 1: 1 dalam pelarut di bawah pengadukan.
• Langkah 2: Reaksi reduksi
o Tambahkan agen pereduksi (misalnya, N₂H₄ · H₂O) dan segel dalam autoklaf bertekanan tinggi.
o Kondisi reaksi:
Suhu: 180–220 ° C.
Waktu: 12–24 jam
Tekanan: yang dihasilkan sendiri (3-5 MPa)
o Persamaan reaksi: zn2 ++ TEO32−+Agen pereduksi → ZnTe+produk sampingan (misalnya, H₂O, N₂) Zn2 ++ TEO32−+Agen Pengurangan → ZnTe+produk sampingan (mis.
• Langkah 3: Pasca perawatan
o Centrifuge untuk mengisolasi produk, cuci 3-5 kali dengan etanol dan air di.
o Keringkan di bawah vakum (60–80 ° C selama 4-6 jam).
3. Parameter kunci
• Konsentrasi prekursor: 0,1-0,5 mol/L
• Kontrol pH: 9–11 (kondisi alkali mendukung reaksi)
• Kontrol ukuran partikel: Sesuaikan melalui tipe pelarut (misalnya, EDA menghasilkan kawat nano; fase air menghasilkan nanopartikel).
________________________________________
AKU AKU AKU. Proses canggih lainnya
1. Deposisi Uap Kimia (CVD)
• Aplikasi: Persiapan film tipis (misalnya, sel surya).
• Prekursor: Diethylzinc (Zn (C₂H₅) ₂) dan diethyltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• Parameter:
o Suhu deposisi: 350–450 ° C
o Gas pembawa: campuran h₂/ar (laju aliran: 50–100 sccm)
o Tekanan: 10⁻²–10⁻³ torr
2. Paduan Mekanik (Bola Milling)
• Fitur: Sintesis bebas pelarut, suhu rendah.
• Parameter:
o Rasio bola-ke-bubuk: 10: 1
O Waktu penggilingan: 20–40 jam
o Kecepatan rotasi: 300–500 rpm
________________________________________
Iv. Kontrol dan karakterisasi kualitas
1. Analisis kemurnian: difraksi sinar-X (XRD) untuk struktur kristal (puncak utama pada 2θ ≈25.3 °).
2. Kontrol morfologi: Mikroskop elektron transmisi (TEM) untuk ukuran nanopartikel (tipikal: 10-50 nm).
3. Rasio Elemen: Spektroskopi sinar-X-Dispersif Energi (EDS) atau spektrometri massa plasma yang digabungkan secara induktif (ICP-MS) untuk mengkonfirmasi Zn ≈1: 1.
________________________________________
V. Pertimbangan Keselamatan dan Lingkungan
1. Pengolahan gas limbah: menyerap h₂te dengan larutan alkali (misalnya, NaOH).
2. Pemulihan pelarut: daur ulang pelarut organik (misalnya, EDA) melalui distilasi.
3. Langkah-langkah Pelindung: Gunakan masker gas (untuk perlindungan h₂te) dan sarung tangan tahan korosi.
________________________________________
Vi. Tren teknologi
• Sintesis Hijau: Mengembangkan sistem fase berair untuk mengurangi penggunaan pelarut organik.
• Modifikasi doping: Meningkatkan konduktivitas dengan doping dengan Cu, AG, dll.
• Produksi skala besar: Mengadopsi reaktor aliran kontinu untuk mencapai batch skala KG.
Waktu posting: Mar-21-2025