专利名称：一种液相还原与氢处理制备碲化镉粉末的方法
技术领域：
本发明涉及一种液相还原制备碲化镉粉末的方法。
背景技术：
碲化镉作为一种化合物半导体，是理想的光电转换材料，多晶碲化镉合金粉又是制备太阳能碲化镉薄膜电池的关键核心材料。目前国内合成碲化镉粉末的方法主要是用单质的碲、镉固体粉末或颗粒高温液相合成，如中国专利200710049890. 5公开了一种高纯碲化镉的制备方法，其特点是将5N碲和5N镉按摩尔比1:1的配比进行混合，然后粉碎或研磨成粒料，粒径为8 13 μ m，500 600重量份，装入石英管，抽真空至I 1. 2Pa密封，再将密封好后的石英管放入合成炉中进行反应合成碲化镉块，然后研磨成粉。中国专利200910312590. O公开了一种高纯碲化镉粉的制备方法，其特点是将5N碲料和5N镉料，按质量比1:1.1 1. 15称量，并将碲料分成N份，镉料分成N-1份，将每份碲料和每份镉料交替加入经涂碳处理后石英管，且保证最先最后加入的是碲料，装料后脱氧并封管，缓慢进行高温高压的合成反应。上述专利均存在因碲粉与镉粉混合不均匀而导致产物不纯；由于合成温度高，产物熔融成块，制粉困难，且易引入杂质；另一方面反应原料要通过高纯石英管封装，工序复杂、产量低、成本高，且实验过程中容易出现因蒸汽压大而炸裂的危险等问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明旨在提供一种能在较低的温度下，通过化学液相还原与氢处理直接制备碲化镉粉的方法，其技术方案如下
按照Cd与Te元素摩尔比为O. 9 1.1称量好碲源与镉源，并将它们溶于酸中，配制成Cd2+、Te(IV)的浓度为O. 2 lmol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为20 90°C ;接着滴加入浓度为O. 2 lmol/L的还原剂溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te (IV )离子物质的量和的3 5倍为止；反应结束后，将溶液过滤，滤出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有流动氢气气氛管式炉中或直接置于通有流动氢气的管式炉中，再在150°C 450°C下反应O. 5 4h，冷却至室温即得碲化镉粉末。进一步，所述碲源为碲的氧化物、氢氧化物、碲盐中至少一种；
进一步，所述镉源为镉的氧化物、氢氧化物、镉盐中至少一种；
进一步，所述还原剂为水合肼或硼氢化钠；
进一步，所述加热合成过程用氢气作为还原及保护气体，且氢气的流量为IOOml/min 1000ml/mino本发明具有以下有益效果
1、本发明原料为镉和碲的镉和碲的氧化物、氢氧化物或盐，原料价格低廉；
2、本发明通过化学液相还原和络合原位制备出了纳米级的前躯体，避免了对原料研磨过程中带入的杂质，和机械混合的不均匀性，保障了产物的纯度。3、本发明制备出的前躯体粒度达纳米级，混合均匀，同时使用氢气作为还原和保护气体，因而可在较低温度下直接合成碲化镉粉末，避免了装料封管、破管取料，研磨制粉等复杂工序，还解决了合成过程中蒸汽压大的问题。4、本发明的制备碲化镉粉末方法，工序流程短，易于操作，过程中物料损失少，效率高，非常适合工业化生产。
图1为制备的碲化镉粉末X射线衍射图。图2为制备的碲化镉粉末扫描电镜图。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。实施例1
按照Cd与Te元素摩尔比为1. O称量好氯化镉与二氧化碲，并将它们溶于盐酸中，配制成Cd2+、Te( IV )的浓度为O. 6mol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为60°C;接着滴加入浓度为O. 6mol/L的水合肼溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te( IV )离子物质的量和的4倍为止；反应结束后，将溶液过滤，滤出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有3`00ml/min流量氢气的管式炉中，再在400°C下反应lh，冷却至室温即得碲化镉粉末。X射线衍射结果表明制备的粉末为单相碲化镉(见图1)，通过扫描电镜分析结果(见图2)可知所得碲化镉粉末粒度约20微米。
实施例2
按照Cd与Te元素摩尔比为1. O称量好氧化镉与亚碲酸，并将它们溶于硝酸中，配制成Cd2+、Te( IV )的浓度为O. 7mol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为70°C;接着滴加入浓度为O. 8mol/L的水合肼溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te( IV )离子物质的量和的3倍为止；反应结束后，将溶液过滤，再置于通有100ml/min流量氢气的管式炉中或直接置于通有流动氢气的管式炉中，再在450°C下反应O. 5h，冷却至室温即得碲化镉粉末。实施例3
按照Cd与Te元素摩尔比为1.1称量好氯化镉与二氧化碲，并将它们溶于王水中，配制成Cd2+、Te( IV )的浓度为O. 2mol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为20°C;接着滴加入浓度为O. 2mol/L的水合肼溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te( IV )离子物质的量和的5倍为止；反应结束后，将溶液过滤，滤出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有500ml/min流量氢气的管式炉中，再在420°C下反应lh，冷却至室温即得碲化镉粉末。实施例4
按照Cd与Te元素摩尔比为1.1称量好碳酸镉、氧化镉与二氯化碲，并将它们溶于硫酸酸中，配制成Cd2+、Te(IV)的浓度为O. 4mol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为90°C ;接着滴加入浓度为O. 4mol/L的硼氢化钠溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te(IV)离子物质的量和的3倍为止；反应结束后，将溶液过滤，滤出物置于真空干燥箱烘干，置于通有lOOml/min流量氢气的管式炉中，再在150°C下反应4h，冷却至室温即得碲化镉粉末。实施例5
按照Cd与Te元素摩尔比为O. 9称量好氢氧化镉与四氯化碲、亚碲酸，并将它们溶于硝酸中，配制成Cd2+ 、Te(IV)的浓度为lmol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为80V ;接着滴加入浓度为lmol/L的水合肼溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te( IV )离子物质的量和的5倍为止；反应结束后，将溶液过滤，直接置于通有lOOOml/min流量氢气的管式炉中，再在350°C下反应1. 5h，冷却至室温即得碲化镉粉末。
权利要求
1.一种液相还原与氢处理制备締化镉粉末的方法,其特征在于制备工艺为首先按照Cd与Te元素摩尔比为O. 9 1.1称量好碲源与镉源，并将它们溶于酸中，配制成Cd2+、 Te(IV)的浓度为O. 2 lmol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为 20 90°C ;接着滴加入浓度为O. 2 lmol/L的还原剂溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te (IV )离子物质的量和的3 5倍为止；反应结束后，将溶液过滤，滤出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有流动氢气气氛管式炉中或直接置于通有流动氢气的管式炉中，再在150°C 450°C下反应O. 5 4h，冷却至室温即得碲化镉粉末。
2.根据权利要求1所述的液相还原与氢处理制备碲化镉粉末，其特征在于所述碲源为碲的氧化物、氢氧化物、碲盐中至少一种。
3.根据权利要求1所述的液相还原与氢处理制备碲化镉粉末，其特征在于所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中至少一种。
4.根据权利要求1所述的液相还原与氢处理制备碲化镉粉末，其特征在于所述镉源为镉的氧化物、氢氧化物、镉盐中至少一种。
5.根据权利要求1所述的液相还原与氢处理制备碲化镉粉末，其特征在于所述的还原剂为水合肼或硼氢化钠。
6.根据权利要求1所述的液相还原与氢处理制备碲化镉粉末，其特征在于所述加热合成过程用氢气作为还原及保护气体，且氢气的流量为100ml/min 1000ml/min。
全文摘要
本发明公开了一种液相还原与氢处理制备碲化镉粉末的方法，其工艺步骤为按照Cd2+与Te(Ⅳ)的摩尔比为0.9～1.1的配比在酸中溶解镉和碲的氧化物、氢氧化物或盐，配制成Cd2+、Te(Ⅳ)的浓度为0.2～1mol/L的溶液；然后将该溶液置于恒温水浴锅中，恒温温度为20～90℃；接着滴加入浓度为0.2～1mol/L的还原剂溶液，并不断搅拌，直至滴加入的还原剂的摩尔质量达到Cd2+和Te(Ⅳ)离子物质的量和的3～5倍为止；反应结束后，将溶液过滤，滤出物置于真空干燥箱烘干，再置于通有流动氢气气氛管式炉中或直接置于通有流动氢气的管式炉中，再在150℃～450℃下反应0.5～4h，冷却至室温即得碲化镉粉末。
文档编号C01B19/04GK103043631SQ20131001569
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者刘颖, 叶金文, 苟军军, 何功明 申请人:四川大学