Cink Tellurid (Znte), pomemben polprevodniški material II-VI, se pogosto uporablja pri infrardečem odkrivanju, sončnih celicah in optoelektronskih napravah. Nedavni napredek nanotehnologije in zelene kemije je optimiziral njegovo proizvodnjo. Spodaj so trenutni glavni proizvodni procesi Znte in ključni parametri, vključno s tradicionalnimi metodami in sodobnimi izboljšavami:
________________________________________
I. Tradicionalni proizvodni proces (neposredna sinteza)
1. priprava surovin
• cink z visoko čistostjo (Zn) in Tellurium (TE): čistost ≥99,999% (5n razred), pomešana v molskem razmerju 1: 1.
• Zaščitni plin: Argon z visoko čistostjo (AR) ali dušik (N₂) za preprečevanje oksidacije.
2. procesni tok
• 1. korak: sinteza taljenja vakuuma
o ZN in te prahu zmešajte v kremenčevi cevi in evakuirajte na ≤10⁻³ PA.
o Ogrevalni program: toplota pri 5–10 ° C/min do 500–700 ° C, držite 4–6 ur.
o Reakcijska enačba: Zn+te → Δzntezn+teΔznte
• 2. korak: žarjenje
o Odvlecite surovi izdelek pri 400–500 ° C 2–3 ure, da zmanjšate napake v rešetkah.
• 3. korak: drobljenje in sejanje
o Uporabite kroglično mlin, da zmeljete razsuti material na velikost ciljnih delcev (visokoenergijsko rezkanje kroglice za nanoskalo).
3. Ključni parametri
• Natančnost nadzora temperature: ± 5 ° C
• Hitrost hlajenja: 2–5 ° C/min (da se izognete razpokam toplotnega napetosti)
• Velikost delcev surovine: Zn (100–200 mreža), TE (200–300 mreže)
________________________________________
Ii. Sodobni izboljšan proces (solvotermalna metoda)
Solvotermalna metoda je glavna tehnika za proizvodnjo nanoskalnih znte, ki ponuja prednosti, kot sta velikost delcev, ki jo je mogoče nadzorovati in nizko porabo energije.
1. surovine in topila
• Predhodniki: cinkov nitrat (Zn (NO₃) ₂) in natrijev telurit (Na₂teo₃) ali Tellurium v prahu (TE).
• Zmanjšanje sredstev: hidrazin hidrat (n₂h₄ · h₂o) ali natrijev borohidrid (NABH₄).
• topila: etilendiamin (Eda) ali deionizirana voda (di voda).
2. procesni tok
• 1. korak: raztapljanje predhodnika
o raztopimo Zn (NO₃) ₂ in Na₂teo₃ v molskem razmerju 1: 1 v topilu med mešanjem.
• 2. korak: Reakcija redukcije
o Dodajte redukcijsko sredstvo (npr. N₂H₄ · H₂O) in tesnilo v visokotlačni avtoklavi.
o reakcijski pogoji:
Temperatura: 180–220 ° C.
Čas: 12–24 ur
Pritisk: samo-ustvarjen (3–5 MPA)
O Reakcijska enačba: Zn2 ++ TEO32−+redukcijsko sredstvo → Znte+stranski proizvodi (npr. H₂o, n₂) Zn2 ++ TEO32−+redukcijsko sredstvo → Znte+stranski produkti (npr., h₂o, n₂)
• 3. korak: po zdravljenju
o centrifuga za izolacijo izdelka, operemo 3–5 krat z etanolom in di dirko.
o suh pod vakuumom (60–80 ° C 4–6 ur).
3. Ključni parametri
• Koncentracija predhodnika: 0,1–0,5 mol/l
• Nadzor pH: 9–11 (alkalni pogoji dajejo prednost reakciji)
• Nadzor velikosti delcev: Prilagodite se s tipom topila (npr. EDA daje nanožice; vodne faze daje nanodelce).
________________________________________
Iii. Drugi napredni procesi
1. Kemična odlaganje hlapov (CVD)
• Uporaba: priprava tankega filma (npr. Sončne celice).
• Predhodniki: dietilzinc (Zn (C₂H₅) ₂) in dietiltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• Parametri:
o Temperatura nanašanja: 350–450 ° C
O nosilni plin: H₂/AR zmes (pretok: 50–100 SCCM)
o Tlak: 10⁻² - 10⁻³ Torr
2. Mehansko legiranje (rezkanje kroglic)
• Značilnosti: sinteza nizkotemperature brez topil.
• Parametri:
O Razmerje med žogo in pranom: 10: 1
o Rezkanje: 20–40 ur
o Hitrost vrtenja: 300–500 vrt./min.
________________________________________
Iv. Nadzor in karakterizacija kakovosti
1. Analiza čistosti: rentgenska difrakcija (XRD) za kristalno strukturo (glavni vrh pri 2θ ≈25,3 °).
2. Nadzor morfologije: prenosna elektronska mikroskopija (TEM) za velikost nanodelcev (značilno: 10–50 nm).
3. Elementarno razmerje: energetsko disperzivna rentgenska spektroskopija (EDS) ali induktivno povezana masna spektrometrija plazme (ICP-MS) za potrditev Zn ≈1: 1.
________________________________________
V. Varnostni in okoljski vidiki
1. Obdelava odpadnega plina: absorbira h₂te z alkalnimi raztopinami (npr. NaOH).
2. Obnovitev topila: reciklirajte organska topila (npr. Eda) z destilacijo.
3. Zaščitni ukrepi: uporabite plinske maske (za zaščito pred H₂te) in rokavice, odporne proti koroziji.
________________________________________
Vi. Tehnološki trendi
• Zelena sinteza: razvijte sisteme vodne faze, da zmanjšate uporabo organskega topila.
• Sprememba dopinga: Izboljšajte prevodnost z dopingom s Cu, Ag itd.
• Obsežna proizvodnja: sprejmite reaktorje z neprekinjenim pretokom, da dosežete serije KG.
Čas objave: MAR-21-2025