CN106365201B - 一种高纯砷化锌的制备装置和方法 - Google Patents
一种高纯砷化锌的制备装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106365201B CN106365201B CN201610703070.2A CN201610703070A CN106365201B CN 106365201 B CN106365201 B CN 106365201B CN 201610703070 A CN201610703070 A CN 201610703070A CN 106365201 B CN106365201 B CN 106365201B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- purity
- zinc
- preparation
- metallic
- arsenide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G28/00—Compounds of arsenic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/89—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by mass-spectroscopy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Abstract
本发明提供了一种高纯砷化锌的制备装置和方法。所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,采用上述的高纯砷化锌的制备装置,包括:在氮气保护下,将金属砷和金属锌粉碎、混合、并从原料装料口装入密闭反应器;在氮气保护下,通过电加热器加热触发金属砷和金属锌在反应器中反应,反应启动后,停止加热,反应产生的热量使反应持续进行;反应结束后,在氮气保护下自然冷却,得到高纯砷化锌。本发明反应过程持续采用高纯氮气吹扫,可排除杂质,得到高纯砷化锌产品。反应完毕后,经自然冷却,得到四方晶体结构的砷化锌,用于生产砷化氢气体的原料。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料制备技术领域,高纯砷化锌是制备高纯砷化氢气体的原料。高纯砷化氢是生产集成电路、半导体照明、高效太阳能电池、功率器件等的原材料。
背景技术
现有技术中,高纯砷化锌的生产主要有如下方法:
(1)发明专利CN201210248955.X《一种生产砷化锌的方法》公开的制备方法为:①将金属砷及金属锌原料制粉,混匀,放入石墨舟中,再将石墨舟放入密闭反应容器中密闭并抽真空,充入惰性气体,进行加热合成反应;②控制合成反应温度600~800℃,反应得到初级砷化锌;③初级砷化锌破碎后放入高纯石墨坩埚,在真空挥发炉内提纯,真空度10~150Pa,炉内温度700~900℃,分别得到As2Zn3和As2Zn。
(2)发明专利CN201310070062.5《一种真空挥发制备砷化锌的方法》公开的制备方法为:(1)将金属砷和金属锌按质量比为1∶0.5~1.34,分别置于压力为0~2000Pa、温度为500~1300℃下进行挥发0.5~10h;(2)将步骤(1)挥发出的金属砷蒸汽和金属锌蒸汽于700~900℃下反应0.5~5h,得到沉积物和挥发气体;(3)将步骤(2)所得沉积物冷却到300℃以下,并在惰性气体保护下或者真空条件下粉碎即得到砷化锌。
(3)发明专利CN201310070063.X《一种气相合成制备砷化锌的方法》公开的制备方法为:(1)将金属砷和金属锌按质量比为1∶0.5~1.25取料,分别置于400~1200℃下进行挥发0.5~10h;(2)将步骤(1)挥发出的金属砷蒸汽和金属锌蒸汽于400~900℃下反应0.5~10h,得到沉积物;(3)将步骤(2)所得沉积物置于600~1100℃、压力为0.5~2000Pa的条件下进行挥发0.5~10h,除去未反应的金属锌和金属砷,冷却到300℃以下,即得到砷化锌。
以上方法的共同缺点是分别进行反应和提纯,工艺时间长,过程温度高,能耗也高,并存在副产物,影响Zn3As2产品质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种高纯砷化锌的快速节能制备装置和方法。
为了达到上述目的,本发明提供了一种高纯砷化锌的制备装置,其特征在于,包括密闭反应器,所述的密闭反应器设有保护气体入口、原料装料口、排气口、测温元件和电加热器。
优选地,所述的密闭反应器内设有产品卸料架。
优选地,所述的保护气体入口,原料装料口和排气口设于密闭反应器的顶部。
优选地,所述的电加热器设于密闭反应器的底部。
优选地,所述的测温元件设于密闭反应器的外壁上。
本发明还提供了一种高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,采用上述的高纯砷化锌的制备装置,包括:在氮气保护下,将金属砷和金属锌粉碎、混合、并从原料装料口装入密闭反应器;在氮气保护下,通过电加热器加热触发金属砷和金属锌在反应器中反应,反应启动后,停止加热,反应产生的热量使反应持续进行;反应结束后,在氮气保护下自然冷却,得到高纯砷化锌。
优选地,所述的金属砷的纯度>99.5%,所述的金属锌的纯度>99.999%。
优选地,所述的金属砷和金属锌按照金属砷过量1wt%~5wt%混合。由于砷在高温下易挥发,且在储存和处理过程中容易氧化,需要按化学反应比例增加1wt%~5wt%。
优选地,所述的氮气的纯度>99.999%。
优选地,所述的金属砷和金属锌粉碎至50-200目以下。
优选地,所述的加热温度为300℃~500℃。
优选地,所述的反应持续进行20~40分钟。
优选地,所述的反应过程持续采用氮气吹扫反应器,杂质(过量砷等)随着氮气排出反应器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明反应过程持续采用高纯氮气吹扫,可排除杂质,得到高纯砷化锌产品。反应完毕后,经自然冷却,得到四方晶体结构的砷化锌,用于生产砷化氢气体的原料。
2、本发明同时具备合成和提纯功效,过量金属砷反应时挥发掉。所合成的二砷化三锌(Zn3As2),均为四方晶体结构,不含二砷化锌(ZnAs2),纯度大于99.9%,符合制取砷化氢的原料品质要求。
3、本发明产品纯度高:这种反应使砷和锌充分反应,生成Zn3As2,没有ZnAs2。
4、本发明效率高:反应和纯化一步完成,时间短;
5、本发明节能:利用反应热完成反应和提纯。
附图说明
图1为高纯砷化锌的制备流程图。
图2为高纯砷化锌的制备装置结构示意图。
图3为X射线衍射(XRD)图;
图4为辉光放电质谱结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明中高纯砷化锌的纯度为99.9%以上。
本发明中的各纯度为重量百分数。
实施例中采用的氮气的纯度>99.999%,金属砷的纯度>99.5%,金属锌的纯度>99.999%。
实施例
如图2所示,一种高纯砷化锌的制备装置,包括密闭反应器5,所述的密闭反应器5设有保护气体入口1、原料装料口2、排气口3、测温元件6和电加热器7。所述的密闭反应器5内设有产品卸料架4。所述的保护气体入口1,原料装料口2和排气口3设于密闭反应器5的顶部。所述的电加热器7设于密闭反应器5的底部。所述的测温元件6设于密闭反应器5的外壁上。
一种高纯砷化锌的制备方法,采用上述的高纯砷化锌的制备装置,具体步骤为:
原料金属砷和金属锌,在氮气保护环境下,用球墨粉碎机进行粉碎。然后经过筛分机,筛出粒径100目以下原料,进入双锥混合机,在氮气保护下按重量比1∶1.31(砷∶锌)充分混合。混合物料在氮气保护下,由原料装料口2装入密闭反应器5,装料量控制在密闭反应器5容积的3/4处,以便上部留有气相空间,便于氮气保护,以及排除气相挥发杂质。装料完毕后,封闭原料装料口2。持续采用高纯氮气从保护气体入口1进入密闭反应器5,并持续从排气口3排出。
启动反应器底部的电加热器7,通过测温元件6观测电加热器7的温度和密闭反应器5的温度。当电加热器7的温度达到350℃时,可以看到密闭反应器5中部和上部的温度迅速上升,金属砷和金属锌的反应被触发,反应启动后,电加热器7停止加热。反应产生的热量使反应持续进行20分钟,直至全部物料反应结束。反应过程中,持续从保护气体入口1补充吹扫氮气,杂质(过量砷等)随着氮气从排气口3排出密闭反应器5。
反应结束后保持氮气持续吹扫,在氮气保护下使密闭反应器5自然冷却,即得到四方晶体结构的砷化锌产品。产品经卸料架4取出,人工敲碎后,放入氮气保护的破碎机内破碎,然后筛分,把符合粒径要求的产品进行装袋、氮气置换、封袋,可做为原料,进行砷化氢的生产。
砷化锌晶体结构采用X射线衍射(XRD)分析方法(仪器:日本Rigaku公司,D/Max2200型号)进行测定(图谱见图3),物相为Zn3As2四方晶体结构。
砷化锌元素分析采用辉光放电质谱(GDMS)分析方法(仪器:英国VG Elemental公司VG9000型号)进行杂质分析(分析结果见图4),总杂质含量530ppm,砷化锌纯度大于99.947%,满足生产砷化氢气体的原料纯度要求。
Claims (8)
1.一种高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,采用高纯砷化锌的制备装置,所述的高纯砷化锌的制备装置包括密闭反应器(5),所述的密闭反应器(5)设有保护气体入口(1)、原料装料口(2)、排气口(3)、测温元件(6)和电加热器(7),所述的制备方法包括:在氮气保护下,将金属砷和金属锌粉碎、混合、并从原料装料口(2)装入密闭反应器(5);在氮气保护下,通过电加热器(7)加热触发金属砷和金属锌在反应器中反应,反应启动后,停止加热,反应产生的热量使反应持续进行;反应过程持续采用氮气吹扫反应器,杂质随着氮气排出反应器;反应结束后,在氮气保护下自然冷却,得到高纯砷化锌。
2.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的密闭反应器(5)内设有产品卸料架(4)。
3.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的保护气体入口(1),原料装料口(2)和排气口(3)设于密闭反应器(5)的顶部。
4.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的电加热器(7)设于密闭反应器(5)的底部。
5.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的测温元件(6)设于密闭反应器(5)的外壁上。
6.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的金属砷的纯度>99.5%,所述的金属锌的纯度>99.999%。
7.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的金属砷和金属锌按照金属砷过量1wt%~5wt%混合。
8.如权利要求1所述的高纯砷化锌的制备方法,其特征在于,所述的金属砷和金属锌粉碎至50-200目以下。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610703070.2A CN106365201B (zh) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | 一种高纯砷化锌的制备装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610703070.2A CN106365201B (zh) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | 一种高纯砷化锌的制备装置和方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106365201A CN106365201A (zh) | 2017-02-01 |
CN106365201B true CN106365201B (zh) | 2018-02-23 |
Family
ID=57879378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610703070.2A Active CN106365201B (zh) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | 一种高纯砷化锌的制备装置和方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106365201B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110923457B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-04 | 中国科学院电工研究所 | 一种高纯砷晶体的制备方法 |
CN115417452A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-12-02 | 铜仁学院 | 一种改进熔融合成法生产砷化锌的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102786089A (zh) * | 2012-07-18 | 2012-11-21 | 云南锡业集团有限责任公司研究设计院 | 一种生产砷化锌的方法 |
CN103130273A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-05 | 昆明理工大学 | 一种真空挥发制备砷化锌的方法 |
CN103130272A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-05 | 昆明理工大学 | 一种制备砷化锌的方法 |
CN203695054U (zh) * | 2014-01-14 | 2014-07-09 | 碗海鹰 | 一种纳米级分子筛合成反应釜 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101593425B1 (ko) * | 2015-02-02 | 2016-02-12 | 한국기계연구원 | 징크 아르세나이드 양자점의 제조방법 |
-
2016
- 2016-08-22 CN CN201610703070.2A patent/CN106365201B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102786089A (zh) * | 2012-07-18 | 2012-11-21 | 云南锡业集团有限责任公司研究设计院 | 一种生产砷化锌的方法 |
CN103130273A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-05 | 昆明理工大学 | 一种真空挥发制备砷化锌的方法 |
CN103130272A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-05 | 昆明理工大学 | 一种制备砷化锌的方法 |
CN203695054U (zh) * | 2014-01-14 | 2014-07-09 | 碗海鹰 | 一种纳米级分子筛合成反应釜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106365201A (zh) | 2017-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108821292B (zh) | 一种生产氧化亚硅的方法及装置 | |
CN105932269B (zh) | 喷雾燃烧热解制备锂离子电池正极材料的方法 | |
CN101486462A (zh) | 一种碳化钛微粉的制备方法 | |
CN108190903A (zh) | 一种无定形硼粉制备装置及其制备无定形硼粉的方法 | |
CN106365201B (zh) | 一种高纯砷化锌的制备装置和方法 | |
CN104627972B (zh) | 一种磷化锂粉体的制备方法 | |
CN100443443C (zh) | 亚微米级氮化钛、碳化钛和碳氮化钛粉末的燃烧合成方法 | |
CN106698436A (zh) | 一种高纯碳化硅粉料的制备方法 | |
CN101343049B (zh) | 一种氮化铝及氮化铝/氧化铝复合粉体的合成方法 | |
CN102452653B (zh) | 一种硅化镁的生产方法及其生产设备 | |
CN104150911A (zh) | 一种微波辅助低温快速合成纳米氮化硅-碳化硅复合粉体的方法 | |
CN106565246A (zh) | 一种制备氮化铝/氮化钇复合粉末的方法 | |
CN104176716A (zh) | 一种氮化锆的制备方法 | |
CN102765723B (zh) | 一种合成钾硅储氢合金的方法 | |
CN1318293C (zh) | 固相复分解合成纳米氮化铝的方法 | |
CN108097947A (zh) | 一种高容量Mg-Zn-Ni三元贮氢合金及其制备方法 | |
CN113210005A (zh) | Cl掺杂的C3N5及其制备方法 | |
CN101780960A (zh) | 一种粗硼粉提纯的方法 | |
CN108063249A (zh) | 一种高纯度氮化铜纳米晶体的制备方法 | |
KR20130133376A (ko) | 자전연소합성법을 이용한 저산소 티타늄 분말 제조방법 | |
CN114314596B (zh) | 利用微波加热固定床连续合成高阶硅烷的方法及系统 | |
CN102060544B (zh) | 一种以硅粉作添加剂实现非晶氮化硅粉末的快速晶化方法 | |
CN107416896B (zh) | 一种可控制备钛的氧化物粉体的方法 | |
CN102757086B (zh) | 一种利用自蔓延高温反应合成氧化锌纳米带的方法及装置 | |
CN104961138A (zh) | 一种富10b二硼化锆粉末的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |