專利名稱：一種液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液相還原制備碲化鎘粉末的方法。
背景技術(shù)：
碲化鎘作為一種化合物半導(dǎo)體，是理想的光電轉(zhuǎn)換材料，多晶碲化鎘合金粉又是制備太陽(yáng)能碲化鎘薄膜電池的關(guān)鍵核心材料。目前國(guó)內(nèi)合成碲化鎘粉末的方法主要是用單質(zhì)的碲、鎘固體粉末或顆粒高溫液相合成，如中國(guó)專利200710049890. 5公開(kāi)了一種高純碲化鎘的制備方法，其特點(diǎn)是將5N碲和5N鎘按摩爾比1:1的配比進(jìn)行混合，然后粉碎或研磨成粒料，粒徑為8 13 μ m，500 600重量份，裝入石英管，抽真空至I 1. 2Pa密封，再將密封好后的石英管放入合成爐中進(jìn)行反應(yīng)合成碲化鎘塊，然后研磨成粉。中國(guó)專利200910312590. O公開(kāi)了一種高純碲化鎘粉的制備方法，其特點(diǎn)是將5N碲料和5N鎘料，按質(zhì)量比1:1.1 1. 15稱量，并將碲料分成N份，鎘料分成N-1份，將每份碲料和每份鎘料交替加入經(jīng)涂碳處理后石英管，且保證最先最后加入的是碲料，裝料后脫氧并封管，緩慢進(jìn)行高溫高壓的合成反應(yīng)。上述專利均存在因碲粉與鎘粉混合不均勻而導(dǎo)致產(chǎn)物不純；由于合成溫度高，產(chǎn)物熔融成塊，制粉困難，且易引入雜質(zhì)；另一方面反應(yīng)原料要通過(guò)高純石英管封裝，工序復(fù)雜、產(chǎn)量低、成本高，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易出現(xiàn)因蒸汽壓大而炸裂的危險(xiǎn)等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種能在較低的溫度下，通過(guò)化學(xué)液相還原與氫處理直接制備碲化鎘粉的方法，其技術(shù)方案如下
按照Cd與Te元素摩爾比為O. 9 1.1稱量好碲源與鎘源，并將它們?nèi)苡谒嶂校渲瞥蒀d2+、Te(IV)的濃度為O. 2 lmol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為20 90°C ;接著滴加入濃度為O. 2 lmol/L的還原劑溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te (IV )離子物質(zhì)的量和的3 5倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，濾出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有流動(dòng)氫氣氣氛管式爐中或直接置于通有流動(dòng)氫氣的管式爐中，再在150°C 450°C下反應(yīng)O. 5 4h，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。進(jìn)一步，所述碲源為碲的氧化物、氫氧化物、碲鹽中至少一種；
進(jìn)一步，所述鎘源為鎘的氧化物、氫氧化物、鎘鹽中至少一種；
進(jìn)一步，所述還原劑為水合肼或硼氫化鈉；
進(jìn)一步，所述加熱合成過(guò)程用氫氣作為還原及保護(hù)氣體，且氫氣的流量為IOOml/min 1000ml/mino本發(fā)明具有以下有益效果
1、本發(fā)明原料為鎘和碲的鎘和碲的氧化物、氫氧化物或鹽，原料價(jià)格低廉；
2、本發(fā)明通過(guò)化學(xué)液相還原和絡(luò)合原位制備出了納米級(jí)的前軀體，避免了對(duì)原料研磨過(guò)程中帶入的雜質(zhì)，和機(jī)械混合的不均勻性，保障了產(chǎn)物的純度。3、本發(fā)明制備出的前軀體粒度達(dá)納米級(jí)，混合均勻，同時(shí)使用氫氣作為還原和保護(hù)氣體，因而可在較低溫度下直接合成碲化鎘粉末，避免了裝料封管、破管取料，研磨制粉等復(fù)雜工序，還解決了合成過(guò)程中蒸汽壓大的問(wèn)題。4、本發(fā)明的制備碲化鎘粉末方法，工序流程短，易于操作，過(guò)程中物料損失少，效率高，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為制備的碲化鎘粉末X射線衍射圖。圖2為制備的碲化鎘粉末掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例1
按照Cd與Te元素摩爾比為1. O稱量好氯化鎘與二氧化碲，并將它們?nèi)苡邴}酸中，配制成Cd2+、Te( IV )的濃度為O. 6mol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為60°C;接著滴加入濃度為O. 6mol/L的水合肼溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te( IV )離子物質(zhì)的量和的4倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，濾出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有3`00ml/min流量氫氣的管式爐中，再在400°C下反應(yīng)lh，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。X射線衍射結(jié)果表明制備的粉末為單相碲化鎘(見(jiàn)圖1)，通過(guò)掃描電鏡分析結(jié)果(見(jiàn)圖2)可知所得碲化鎘粉末粒度約20微米。
實(shí)施例2
按照Cd與Te元素摩爾比為1. O稱量好氧化鎘與亞碲酸，并將它們?nèi)苡谙跛嶂校渲瞥蒀d2+、Te( IV )的濃度為O. 7mol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為70°C;接著滴加入濃度為O. 8mol/L的水合肼溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te( IV )離子物質(zhì)的量和的3倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，再置于通有100ml/min流量氫氣的管式爐中或直接置于通有流動(dòng)氫氣的管式爐中，再在450°C下反應(yīng)O. 5h，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。實(shí)施例3
按照Cd與Te元素摩爾比為1.1稱量好氯化鎘與二氧化碲，并將它們?nèi)苡谕跛?，配制成Cd2+、Te( IV )的濃度為O. 2mol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為20°C;接著滴加入濃度為O. 2mol/L的水合肼溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te( IV )離子物質(zhì)的量和的5倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，濾出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有500ml/min流量氫氣的管式爐中，再在420°C下反應(yīng)lh，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。實(shí)施例4
按照Cd與Te元素摩爾比為1.1稱量好碳酸鎘、氧化鎘與二氯化碲，并將它們?nèi)苡诹蛩崴嶂校渲瞥蒀d2+、Te(IV)的濃度為O. 4mol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為90°C ;接著滴加入濃度為O. 4mol/L的硼氫化鈉溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te(IV)離子物質(zhì)的量和的3倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，濾出物置于真空干燥箱烘干，置于通有l(wèi)OOml/min流量氫氣的管式爐中，再在150°C下反應(yīng)4h，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。實(shí)施例5
按照Cd與Te元素摩爾比為O. 9稱量好氫氧化鎘與四氯化碲、亞碲酸，并將它們?nèi)苡谙跛嶂?，配制成Cd2+ 、Te(IV)的濃度為lmol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為80V ;接著滴加入濃度為lmol/L的水合肼溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te( IV )離子物質(zhì)的量和的5倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，直接置于通有l(wèi)OOOml/min流量氫氣的管式爐中，再在350°C下反應(yīng)1. 5h，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。
權(quán)利要求
1.一種液相還原與氫處理制備締化鎘粉末的方法,其特征在于制備工藝為首先按照Cd與Te元素摩爾比為O. 9 1.1稱量好碲源與鎘源，并將它們?nèi)苡谒嶂?，配制成Cd2+、 Te(IV)的濃度為O. 2 lmol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為 20 90°C ;接著滴加入濃度為O. 2 lmol/L的還原劑溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te (IV )離子物質(zhì)的量和的3 5倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，濾出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有流動(dòng)氫氣氣氛管式爐中或直接置于通有流動(dòng)氫氣的管式爐中，再在150°C 450°C下反應(yīng)O. 5 4h，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末，其特征在于所述碲源為碲的氧化物、氫氧化物、碲鹽中至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末，其特征在于所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末，其特征在于所述鎘源為鎘的氧化物、氫氧化物、鎘鹽中至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末，其特征在于所述的還原劑為水合肼或硼氫化鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末，其特征在于所述加熱合成過(guò)程用氫氣作為還原及保護(hù)氣體，且氫氣的流量為100ml/min 1000ml/min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液相還原與氫處理制備碲化鎘粉末的方法，其工藝步驟為按照Cd2+與Te(Ⅳ)的摩爾比為0.9～1.1的配比在酸中溶解鎘和碲的氧化物、氫氧化物或鹽，配制成Cd2+、Te(Ⅳ)的濃度為0.2～1mol/L的溶液；然后將該溶液置于恒溫水浴鍋中，恒溫溫度為20～90℃；接著滴加入濃度為0.2～1mol/L的還原劑溶液，并不斷攪拌，直至滴加入的還原劑的摩爾質(zhì)量達(dá)到Cd2+和Te(Ⅳ)離子物質(zhì)的量和的3～5倍為止；反應(yīng)結(jié)束后，將溶液過(guò)濾，濾出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有流動(dòng)氫氣氣氛管式爐中或直接置于通有流動(dòng)氫氣的管式爐中，再在150℃～450℃下反應(yīng)0.5～4h，冷卻至室溫即得碲化鎘粉末。
文檔編號(hào)C01B19/04GK103043631SQ20131001569
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者劉穎, 葉金文, 茍軍軍, 何功明 申請(qǐng)人:四川大學(xué)