本发明涉及材料合成领域，尤其涉及一种碲化亚铜的制备方法。
背景技术：
碲化亚铜(Cu2Te)是一种蓝黑色八面体晶体，相对密度为7.27，熔点约900℃。其溶于溴水，但不溶于水、盐酸和硫酸。这种半导体材料因具有独特的离子导电性和热电性，从而广泛应用于太阳能电池领域。因此，开发碲化亚铜的制备工艺对于碲化亚铜在未来的发展有着很重要的作用。
现有技术中公开的碲化亚铜是由电解铜和纯碲在坩埚内覆以氯化钠和氯化钾保护层熔化制得。由于制备方法中需要用到氯化钠和氯化钾作为保护层，因而，最终制得的碲化亚铜中不可避免地混有含量较多的钠和钾，进而影响碲化亚铜产品的纯度，使得碲化亚铜的质量较差。同时，这种方法需要在高温高压下才能完成，需要使用复杂且昂贵的设备，对设备的要求较高，操作复杂，成本高昂。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种碲化亚铜的制备方法，由这种方法制备的碲化亚铜质量较优，纯度较高。
本发明提供了一种碲化亚铜的制备方法，包括以下步骤：
将单质铜和单质碲混合，在真空的条件下加热反应，得到碲化亚铜。
优选的，所述单质铜和所述单质碲的摩尔比为2：1。
优选的，所述真空的真空度为1×10-3Pa～1×10-2Pa。
优选的，所述加热反应在镀有碳膜的石英管中进行。
优选的，所述加热反应的加热方式为三段式梯度加热。
优选的，所述三段式梯度加热为：
A)加热至400℃～550℃，保温1h～2h；
B)加热至850℃～950℃，保温1h～3h；
C)加热至1100℃～1180℃，保温2h～4h。
优选的，
步骤A)中，所述加热的升温速率为5℃/min～10℃/min；
步骤B)中，所述加热的升温速率为3℃/min～6℃/min；
步骤C)中，所述加热的升温速率为3℃/min～6℃/min。
优选的，将所述加热至1100℃～1180℃得到的物料混匀，所述混匀的时间为2h～4h。
优选的，所述混匀的方式为竖直60度左右摇摆。
优选的，所述加热反应后，还包括冷却。
本发明提供了一种碲化亚铜的制备方法，包括以下步骤：将单质铜和单质碲混合，在真空的条件下加热反应，得到碲化亚铜。本发明公开的制备方法用到的原料组分较少，在添加了单质铜和单质碲后，无需再额外添加其他原料，无需高压，就可以制得碲化亚铜，且制得的碲化亚铜质量较优，纯度较高。同时，制备方法简单易行，无需采用复杂且昂贵的设备，制备成本较低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种碲化亚铜的制备方法，包括以下步骤：
将单质铜和单质碲混合，在真空的条件下加热反应，得到碲化亚铜。
本发明对所述单质铜和单质碲的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。本发明对所述单质铜和单质碲的纯度并无特殊的限制，为本领域技术人员熟知的纯度即可。本发明优选为纯度为5N的单质铜和纯度为5N的单质碲。所述单质铜可以为块状或粒状，所述单质碲可以为块状、粒状或粉状。所述单质铜和所述单质碲的摩尔比优选为2：1。
将单质铜和单质碲混合后，在真空的条件下加热反应。本发明优选将单质铜和单质碲混合后，在真空的条件下，在密闭环境中加热反应。
本发明公开的加热反应无需在高压进行，因而，无需采用复杂且昂贵的设备，制备成本较低，同时，方法简单易行。所述真空的真空度优选为1×10-3Pa～1×10-2Pa；在本发明的某些实施例中，所述真空的真空度为1×10-3Pa、2×10-3Pa、5×10-3Pa或1×10-2Pa。
所述加热反应优选在镀有膜的石英管中进行。本发明对所述膜并无特殊的限制，只要在所述加热反应中不参与反应即可，本发明优选为碳膜、氮化硼膜或铂膜中的一种，考虑到经济实惠，更优选为碳膜。本发明对所述加热反应的加热设备并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的加热设备即可，本发明优选为加热炉。
所述加热反应的加热方式优选为三段式梯度加热。优选的，所述三段式梯度加热具体为：
A)加热至第一温度，保温1h～2h；
B)加热至第二温度，保温1h～3h；
C)加热至第三温度，保温2h～4h。
在步骤A)中，所述第一温度为400℃～550℃；在本发明的某些实施例中，所述第一温度为400℃、500℃或550℃。所述第一温度下的保温时间为1h～2h；在本发明的某些实施例中，所述保温时间为1h、1.5h或2h。所述加热的升温速率优选为5℃/min～10℃/min；在本发明的某些实施例中，所述加热的升温速率为5℃/min、8℃/min、9℃/min或10℃/min。
在步骤B)中，所述第二温度为850℃～950℃；在本发明的某些实施例中，所述第二温度为850℃、900℃、920℃或950℃。所述第二温度下的保温时间为1h～3h；在本发明的某些实施例中，所述保温时间为1h或2h。所述加热的升温速率优选为3℃/min～6℃/min；在本发明的某些实施例中，所述加热的升温速率为3℃/min、4℃/min或5℃/min。
在步骤C)中，所述第三温度为1100℃～1180℃；在本发明的某些实施例中，所述第三温度为1120℃、1130℃、1150℃或1180℃。所述第三温度下的保温时间为2h～4h；在本发明的某些实施例中，所述保温时间为2.5h或3h。所述加热的升温速率优选为3℃/min～6℃/min；在本发明的某些实施例中，所述加热的升温速率为3℃/min、4℃/min或5℃/min。
所述加热至第三温度时，将得到的物料混匀，所述混匀的时间与所述第三温度下的保温时间相同，本发明优选为2h～4h，更优选为2.5h～3h。所述混匀的方式优选为竖直60度左右摇摆。
上述加热反应完成后，优选还包括冷却，得到碲化亚铜。优选的，所述冷却具体为：加热反应得到的产物随加热反应的设备一起冷却。本发明对所述冷却的方式并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可，本发明优选为自然冷却。所述冷却的温度优选为35℃以下，更优选为25～35℃。
所述冷却后，优选还包括出料，从而得到碲化亚铜。
本发明提供了一种碲化亚铜的制备方法，包括以下步骤：将单质铜和单质碲混合，在真空的条件下加热反应，得到碲化亚铜。本发明公开的制备方法用到的原料组分较少，在添加了单质铜和单质碲后，无需再额外添加其他原料，无需高压，就可以制得碲化亚铜，且制得的碲化亚铜质量较优，纯度较高。同时，制备方法简单易行，无需采用复杂且昂贵的设备，制备成本较低。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种碲化亚铜的制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将5N的铜粒和5N的碲块按摩尔比2：1配料1kg，装入镀有碳膜的石英管中，将石英管抽真空，直至真空度为1×10-3Pa后，封管。将封口后的石英管置于加热炉内，以5℃/min的速率升温至500℃，保温1h；再以3℃/min的速率升温至920℃，保温2h；然后以3℃/min的速率升温至1120℃，保温3h。当温度升至1120℃时，采用竖直60度左右摇摆的方式将石英管中的物料混匀，所述混匀的时间为3h。之后，将炉腔的温度自然冷却至25～35℃后，出料，得到碲化亚铜。
实施例2
将5N的铜粒和5N的碲块按摩尔比2：1配料1.5kg，装入镀有碳膜的石英管中，将石英管抽真空，直至真空度为5×10-3Pa后，封管。将封口后的石英管置于加热炉内，以8℃/min的速率升温至500℃，保温1h；再以4℃/min的速率升温至900℃，保温1h；然后以3℃/min的速率升温至1150℃，保温3h。当温度升至1150℃时，采用竖直60度左右摇摆的方式将石英管中的物料混匀，所述混匀的时间为3h。之后，将炉腔的温度自然冷却至25～35℃后，出料，得到碲化亚铜。
实施例3
将5N的铜粒和5N的碲块按摩尔比2：1配料2kg，装入镀有碳膜的石英管中，将石英管抽真空，直至真空度为2×10-3Pa后，封管。将封口后的石英管置于加热炉内，以10℃/min的速率升温至500℃，保温1h；再以3℃/min的速率升温至920℃，保温1h；然后以4℃/min的速率升温至1130℃，保温3h。当温度升至1130℃时，采用竖直60度左右摇摆的方式将石英管中的物料混匀，所述混匀的时间为3h。之后，将炉腔的温度自然冷却至25～35℃后，出料，得到碲化亚铜。
实施例4
将5N的铜粒和5N的碲块按摩尔比2：1配料2kg，装入镀有氮化硼膜的石英管中，将石英管抽真空，直至真空度为1×10-3Pa后，封管。将封口后的石英管置于加热炉内，以5℃/min的速率升温至550℃，保温1.5h；再以3℃/min的速率升温至850℃，保温2h；然后以5℃/min的速率升温至1180℃，保温3h。当温度升至1180℃时，采用竖直60度左右摇摆的方式将石英管中的物料混匀，所述混匀的时间为3h。之后，将炉腔的温度自然冷却至25～35℃后，出料，得到碲化亚铜。
实施例5
将5N的铜粒和5N的碲块按摩尔比2：1配料1.5kg，装入镀有铂膜的石英管中，将石英管抽真空，直至真空度为1×10-2Pa后，封管。将封口后的石英管置于加热炉内，以9℃/min的速率升温至400℃，保温2h；再以5℃/min的速率升温至950℃，保温1h；然后以5℃/min的速率升温至1180℃，保温2.5h。当温度升至1180℃时，采用竖直60度左右摇摆的方式将石英管中的物料混匀，所述混匀的时间为2.5h。之后，将炉腔的温度自然冷却至25～35℃后，出料，得到碲化亚铜。
实施例6
对实施例1～5得到的碲化亚铜的纯度进行检测：
采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，生产厂家为PE公司，型号为DRC-II)进行检测，该设备的检测的条件为：温度为18℃～28℃，相对湿度为30％～70％，洁净度为1000级。电感耦合等离子体质谱仪检测方式：待测元素经过等离子体高温电离后，以正电荷形式进入质量分析器，根据质量/电荷比的差异，被检测器接收，产生信号。待测元素产生的信号和标准物质该元素信号比值得出待测元素含量。检测结果见表1所示。
表1实施例1～5得到的碲化亚铜含有的杂质及其含量(单位：ppm)
从表1可以看出，实施例1～5制备的碲化亚铜中所含有的杂质种类及含量较少，纯度较高，均在5N以上。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。