硒化亞銅的制備方法
【專利摘要】本發明提供一種硒化亞銅制備的方法，包括：將單質銅、硒按規定的且硒過量的摩爾比稱重；將單質銅、硒分別放入兩個反應舟內、再分別放入到石英管的頭尾兩端；對石英管進行抽真空并封管；將石英管水平置于具有高溫處理區和低溫處理區的水平合成爐中，其中使裝有銅單質的反應舟處于高溫處理區且使裝有硒單質的反應舟處于低溫處理區；使水平合成爐加熱保溫，高溫處理區使銅單質及生成的硒化亞銅晶體熔融，低溫處理區使硒單質蒸發；然后使停止水平合成爐停止保溫并開始降溫，其中高溫處理區先降溫至規定溫度，然后高溫處理區和低溫處理區一起隨水平合成爐自然降溫至室溫。本發明對設備要求低、成本低、產品質量好、無毒害、無污染物。
【專利說明】砸化亞銅的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合成材料的制備方法，尤其涉及一種硒化亞銅的制備方法。
【背景技術】
[0002]硒化亞銅，分子式Cu2Se,黑色立方晶體。相對密度6.749。熔點1113°C。溶于氰化鉀溶液。溶于鹽酸時逸出硒化氫。與硫酸作用時，發生二氧化硫氣體。可被硝酸氧化為亞硒酸銅。常作為半導體材料使用。
[0003]盡管業界對硒化亞銅的制備工藝有一定開發，但是依然需要進行工藝開發，以實現制備工藝對設備要求低、成本低、產品質量好、無毒害、無污染物。
【發明內容】
[0004]鑒于現有技 術中的問題,本發明的一個目的在于提供一種一種硒化亞銅制備的方法，其制備過程中無毒害。
[0005]本發明的另一個目的在于提供一種硒化亞銅制備的方法，其制備過程中無污染物。
[0006]本發明的再一個目的在于提供一種硒化亞銅制備的方法，其制備過程設備要求低、成本低。
[0007]本發明的再一個目的在于提供一種硒化亞銅制備的方法，其制備的產品質量好。
[0008]為了實現本發明的上述目的，本發明提供一種硒化亞銅制備的方法，包括步驟:將單質銅、硒按規定的且硒過量的摩爾比稱重；將單質銅、硒分別放入兩個反應舟內；將兩個分別裝有單質銅、硒的反應舟水平分別放入到石英管的頭尾兩端；對已放置兩個反應舟的石英管進行抽真空并封管；將封管后的石英管水平置于具有高溫處理區和低溫處理區的水平合成爐中，其中使裝有銅單質的反應舟處于水平合成爐的高溫處理區且使裝有硒單質的反應舟處于水平合成爐的低溫處理區；使水平合成爐加熱保溫，其中高溫處理區使銅單質及生成的硒化亞銅晶體熔融，低溫處理區使硒單質蒸發形成硒蒸汽；然后使停止水平合成爐停止保溫并開始降溫，其中高溫處理區先降溫至規定溫度，然后高溫處理區和低溫處理區一起隨水平合成爐自然降溫至室溫。
[0009]本發明的有益效果如下。
[0010]在本發明所述的硒化亞銅制備的方法中，由于采用真空條件下封管，所以制備過程中無污染物、無毒害。
[0011]在本發明所述的硒化亞銅制備的方法中，由于采用真空條件下封管以及兩個溫度處理區，所以制備所獲得產品質量好。
[0012]在本發明所述的硒化亞銅制備的方法中，由于采用的設備均為通用設備且設備數量少，故對設備要求低、成本低。
【具體實施方式】[0013]首先說明根據本發明所述的硒化亞銅制備的制備方法。
[0014]根據本發明所述的硒化亞銅制備的制備方法，包括步驟:將單質銅、硒按規定的且硒過量的摩爾比稱取；將單質銅、硒分別放入兩個反應舟內；將兩個分別裝有單質銅、硒的反應舟水平分別放入到石英管的頭尾兩端；對已放置兩個反應舟的石英管進行抽真空并封管；將封管后的石英管水平置于具有高溫處理區和低溫處理區的水平合成爐中，其中使裝有銅單質的反應舟處于水平合成爐的高溫處理區且使裝有硒單質的反應舟處于水平合成爐的低溫處理區；使水平合成爐加熱保溫，其中高溫處理區使銅單質及生成的硒化亞銅晶體熔融，低溫處理區使硒單質蒸發形成硒蒸汽；然后使水平合成爐停止保溫并開始降溫，其中高溫處理區先降溫至規定溫度，然后高溫處理區和低溫處理區一起隨水平合成爐自然降溫至室溫。
[0015]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，優選地，單質銅的純度為5N，單質硒的純度為5N。單質銅可以為塊狀或粒狀。單質硒可以為塊狀、粒狀或粉狀。
[0016]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，優選地，所述規定的且硒過量的摩爾比為銅:硒=2: (1.02-1.08)。
[0017]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，反應舟為石墨舟、石英舟或熏碳處理后的石英舟。
[0018]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，優選地，對已放置兩個反應舟的石英管進行抽真空達到的真空度為5.0X 10_3Pa-9.0X 10_3Pa。
[0019]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，優選地，使水平合成爐加熱保溫的過程為:以1(T15°C /min的升溫速率使高溫處理區達到1120°C-1200°C，保溫6-8h ;然后再以5-9.670C /min的升溫速率使低溫處理區的溫度升溫至550°C-580°C，保溫6-8h。
`[0020]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，使水平合成爐停止保溫并開始降溫為:高溫處理區采取程序降溫的方式，以1-5°C /min的降溫速率從1120°C-1200°C降至90(Tl(KKrC，然后高溫處理區和低溫處理區一起隨水平合成爐自然降溫至室溫。
[0021]在根據本發明所述的硒化亞銅的制備方法中，反應舟可在使用前采用本領域公知的技術進行清潔處理。
[0022]其次說明根據本發明所述的硒化亞銅制備的制備方法的實施例。
[0023]實施例1
[0024]按摩爾比2: L 08稱取粒度為0.5mm的5N銅粒302.37g與5N硒塊202.87g分別放入兩個清洗干凈的石墨舟內；然后將兩個石墨舟水平放入石英管的兩端，對石英管抽取真空至9.0X 10_3Pa后將石英管封管；將石英管水平置于兩個處理區的水平合成爐中加熱反應，加熱方式為程序控制分溫區加熱和保溫。
[0025]高溫處理區對裝有銅的石墨舟加熱，以15°C /min升溫速率升溫至1200°C，在1200°C下保溫6h ;高溫處理區升至1200°C后低溫處理區開始對裝有硒的石墨舟加熱，以
9.67 V /min的升溫速率升溫至580°C，在580°C下保溫6h ;然后高溫處理區開始程序控制緩慢降溫至900°C，降溫速率為5°C/min，整個程序結束后(即高溫處理區降至900°C后)高、低溫處理區自然降溫至室溫后出爐，得到硒化亞銅晶體。
[0026]實施例2
[0027]按硒化亞銅摩爾比2:1.02稱取5N銅塊776.74g和粒度1.5mm的5N硒粒492.2g分別放入兩個清洗干凈的石英舟內。然后將兩個石英舟水平放入石英管的兩端，對石英管抽取真空至7.3X10_3Pa后將石英管封管。將石英管水平置于兩個處理區的水平合成爐中加熱反應，加熱方式為程序控制分溫區加熱和保溫。高溫處理區對裝有銅的石英舟加熱，以13°C /min升溫速率升溫至1150°C，在1150°C下保溫7h ;高溫處理區到達1150°C后低溫處理區開始對裝有硒的石英舟加熱，以6.22°C/min的升溫速率升溫至560°C，在560°C下保溫6.5h ;然后高溫處理區開始程序控制緩慢降溫至950°C，降溫速率為3.330C /min，整個程序結束后(即高溫處理區降至950°C后)高、低溫處理區自然降溫至室溫后出爐，得到硒化亞銅晶體。
[0028]實施例3
[0029]按硒化亞銅摩爾比2:1.05稱取5N銅塊543.72g與粒徑120 μ m的5N硒粉354.67g分別放入清洗干凈的石墨舟和熏碳石英舟內。之后將石墨舟和熏碳石英舟水平放入石英管的兩端，對石英管抽取真空至5.0X 10_3Pa后將石英管封管。將石英管水平置于兩個處理區的水平合成爐中加熱反應，加熱方式為程序控制分溫區加熱和保溫。高溫處理區對裝有銅的石墨舟加熱，以10°C /min升溫速率升溫至1120°C，在1120°C下保溫8h ;高溫處理區升溫至1120°C后低溫處理區開始對裝有硒的熏碳石英舟加熱，以5°C /min的升溫速率升溫至550°C，在550°C下保溫8h ;然后高溫處理區開始程序控制緩慢降溫至1000°C，降溫速率為
1.(TC /min，整個程序結束后(即高溫處理區降至1000°C后)高、低溫處理區自然降溫至室溫后出爐，得到硒化亞銅晶體。
[0030]最后給出實施例f 3的測試結果。
[0031]硒化亞銅晶體采用電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)進行檢測(生產廠家為PE公司，型號為=DRC-1I )，該設備的檢測條件為:溫度為18°C -28°C，相對濕度為30~70%，潔凈度為1000級。檢測原理:電感耦合等離子體質譜儀檢測方式:待測元素經過等離子體高溫電離后，以正電荷形式進入質量分析器，根據質量/電荷比的差異，被檢測器接收，產生信號。待測元素產生的信號和標準物質該元素信號比值得出待測元素含量。
[0032]表I給出了實施例f 3的測試結果。
[0033]表I實施例廣3的硒化亞銅晶體測試結果(單位:ppm)
[0034]
【權利要求】
1.一種硒化亞銅的制備方法，包括步驟: 將單質銅、硒按規定的且硒過量的摩爾比稱重； 將單質銅、硒分別放入兩個反應舟內； 將兩個分別裝有單質銅、硒的反應舟水平分別放入到石英管的頭尾兩端； 對已放置兩個反應舟的石英管進行抽真空并封管； 將封管后的石英管水平置于具有高溫處理區和低溫處理區的水平合成爐中，其中使裝有銅單質的反應舟處于水平合成爐的高溫處理區且使裝有硒單質的反應舟處于水平合成爐的低溫處理區； 使水平合成爐加熱保溫，其中高溫處理區使銅單質及生成的硒化亞銅晶體熔融，低溫處理區使硒單質蒸發形成硒蒸汽； 然后使停止水平合成爐停止保溫并開始降溫，其中高溫處理區先降溫至規定溫度，然后高溫處理區和低溫處理區一起隨水平合成爐自然降溫至室溫。
2.根據權利要求1所述的硒化亞銅的制備方法，其特征在于，單質銅的純度為5N，單質硒的純度為5N。
3.根據權利要求1所述的 硒化亞銅的制備方法，其特征在于，所述規定的且硒過量的摩爾比為銅:硒=2: (1.02-1.08) ο
4.根據權利要求1所述的硒化亞銅的制備方法，其特征在于，反應舟為石墨舟、石英舟或熏碳處理后的石英舟。
5.根據權利要求1所述的硒化亞銅的制備方法，其特征在于，對已放置兩個反應舟的石英管進行抽真空達到的真空度為5.0X 10_3Pa-9.0X 10_3Pa。
6.根據權利要求1所述的硒化亞銅的制備方法，其特征在于，使水平合成爐加熱保溫的過程為: 以1(T15°C /min的升溫速率使高溫處理區達到1120°C-1200°C，保溫6-8h ;然后再以5-9.67V /min的升溫速率使低溫處理區的溫度升溫至550°C-580°C，保溫6-8h。
7.根據權利要求6所述的硒化亞銅的制備方法，其特征在于，所述使水平合成爐停止保溫并開始降溫為:高溫處理區采取程序降溫的方式，以1-5°C /min的降溫速率從1120°C-1200°C降至90(Tl00(rC，然后高溫處理區和低溫處理區一起隨水平合成爐自然降溫至室溫。
【文檔編號】C01B19/04GK103449385SQ201210170464
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月28日 優先權日:2012年5月28日
【發明者】胡智向, 盧金生, 文崇斌, 毛簡, 吳廣杰, 朱劉 申請人:廣東先導稀材股份有限公司