KR20200050607A - Method for producing hydrogen selenide based on zinc selenide - Google Patents

Method for producing hydrogen selenide based on zinc selenide Download PDF

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KR20200050607A
KR20200050607A KR1020180133397A KR20180133397A KR20200050607A KR 20200050607 A KR20200050607 A KR 20200050607A KR 1020180133397 A KR1020180133397 A KR 1020180133397A KR 20180133397 A KR20180133397 A KR 20180133397A KR 20200050607 A KR20200050607 A KR 20200050607A
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송병호
임세진
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알엠아이텍(주)
송병호
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Abstract

The present invention relates to a method for producing hydrogen selenide based on zinc selenide, the method comprising the steps of: (a) dissolving zinc selenide (ZnSe) powder in an ionization target solution; (b) determining a physical colliding body according to the type of the ionization target solution; (c) ionizing the ionization target solution through injection of the physical colliding body; and (d) collecting the hydrogen selenide gas generated by making the ionized target solution react with the dissolved zinc selenide powder at a preset temperature. According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide the method for producing hydrogen selenide based on zinc selenide by generating and collecting hydrogen selenide through the ionization reaction of zinc selenide.

Description

징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법{METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN SELENIDE BASED ON ZINC SELENIDE}METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN SELENIDE BASED ON ZINC SELENIDE

본 발명은 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 징크 셀레나이드의 이온화 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하여 포집하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing zinc selenide based hydrogen selenide, and more particularly, to a method for generating and collecting hydrogen selenide through ionization reaction of zinc selenide.

셀렌화수소(H2Se)는 셀레늄의 가장 간단한 수소 화합물로, 표준상태에서 기체 상태로 존재하는 무색의 인화성 물질이다. 보다 상세하게는, 셀렌화수소는 분자량 80.98, 녹는점은 -65.73℃, 끓는점 -41.25℃, 비중량 3.55 및 20℃에서의 증기압 0.95 MPa 등의 물성을 포함하여 실리콘 반도체의 도핑 가스 및 셀렌화 아연 등과 같은 화합물 반도체의 주요 원료로 사용되고, 특히 근래에는, CIS계 및 CZTS계 태양전지의 주요 원료로도 사용되고 있어 그 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.Hydrogen selenide (H 2 Se) is the simplest hydrogen compound of selenium and is a colorless, flammable substance that exists in a gaseous state at standard conditions. More specifically, hydrogen selenide has a molecular weight of 80.98, a melting point of -65.73 ° C, a boiling point of -41.25 ° C, a specific weight of 3.55 and a vapor pressure of 0.95 MPa at 20 ° C. It is used as the main raw material for the same compound semiconductor, and especially in recent years, it is also used as the main raw material for CIS-based and CZTS-based solar cells.

일반적으로, 셀렌화수소는 아래의 화학식과 같이 300℃ 이상의 온도에서 셀레늄을 수소에 직접 접촉시킴으로써 생산된다.Generally, hydrogen selenide is produced by directly contacting selenium with hydrogen at a temperature of 300 ° C. or higher, as shown in the formula below.

H2(g) + Se(l) ↔ H2Se(g)H 2 (g) + Se (l) ↔ H 2 Se (g)

여기에서, H2(g)는 수소 기체, Se(l)는 셀레늄 액체 및 H2Se(g)는 셀렌화수소 기체에 해당하고, 위 반응을 통해 생산된 기체 셀렌화수소는 급랭을 통해 저장용 탱크에 저장되어 CVD(Chemical Vapour Deposition) 방법을 통해 적외선 광학 특성이 우수한 징크 셀레나이드(ZnSe)를 증착 생산하는 용도로 사용될 수 있다.Here, H 2 (g) is hydrogen gas, Se (l) is selenium liquid, and H 2 Se (g) is hydrogen selenide gas, and gas produced through the above reaction is hydrogen selenide storage tank through rapid cooling. It can be stored in the CVD (Chemical Vapor Deposition) method can be used for the purpose of depositing zinc selenide (ZnSe) excellent in infrared optical properties.

한편, 징크 셀레나이드(ZnSe)는 아연(Zn)과 셀레늄(Se)을 포함하는 연 황색 고체 화합물로, 표준상태에서 대략 2.70eV의 밴드 갭(Band Gap)을 가지는 진성반도체이다. 이 징크 셀레나이드는 열상장비에 사용되는 넓은 적외선 파장 영역에서는 우수한 투과율을 보이나, 산업, 군사 및 의료 목적으로 사용되는 CO2 레이저용 파장 영역에서는 낮은 흡수율을 보이는 독보적인 특성으로 높은 부가가치를 가지는데, 이와 같이, 높은 부가가치를 가진 징크 셀레나이드는 셀란화수소의 생산성 및 수율 향상을 통해서 생산성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, zinc selenide (ZnSe) is a light yellow solid compound containing zinc (Zn) and selenium (Se), and is an intrinsic semiconductor having a band gap of approximately 2.70 eV in a standard state. This zinc selenide has a high added value due to its unique characteristic that shows excellent transmittance in the wide infrared wavelength range used for thermal imaging equipment, but low absorption in the wavelength range for CO 2 lasers used for industrial, military and medical purposes. As such, zinc selenide having a high added value can improve productivity through improved productivity and yield of hydrogen selenide.

한국 등록특허공보 제10-1661483(2016.09.30)호는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치에 관한 것으로, 베이스 가스 공급 유로로부터 공급되는 불활성 가스와, 원료 가스 공급 유로로부터 공급되는 셀렌화수소 가스를 혼합하여, 소정의 농도로 제조된 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하는 공정과, 상기 혼합 가스를 공급하는 공정을 갖는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법으로서, 추가로, 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하는 공정을 정지하고 있는 동안에, 원료 가스의 유량 설정값을 보정하는 공정을 포함하고, 상기 보정 공정이 상기 원료 가스 공급 유로에 설치되어 상기 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과, 교정용 유량 측정 수단에 동일 유량의 교정용 가스를 흘리는 공정과, 상기 유량 제어 수단 및 상기 유량 측정 수단에 의해 측정된 상기 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분을 얻는 공정과, 상기 차분에 따라, 상기 유량 제어 수단이 흘리는 상기 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정하는 공정을 포함하고, 상기 교정용 가스가 상기 베이스 가스 공급 유로와 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 1차측을 접속한 바이패스 유로에 의해 공급된 상기 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법에 대해 개시한다.Korean Registered Patent Publication No. 10-1661483 (2016.09.30) relates to a method and a supply device for a hydrogen selenide mixed gas, and an inert gas supplied from a base gas supply flow path and a hydrogen selenide gas supplied from a raw material gas supply flow path By mixing, as a method for supplying a hydrogen selenide mixed gas having a step of producing a hydrogen selenide mixed gas prepared at a predetermined concentration, and a step of supplying the mixed gas, further comprising the step of producing a hydrogen selenide mixed gas A flow control means for correcting the flow rate setting value of the raw material gas while being stopped, and the correction process is provided in the raw material gas supply flow path to control the flow rate of the selenide gas, and a flow rate measurement means for calibration It is measured by the process of flowing a gas for calibration at the same flow rate, and by the flow rate control means and the flow rate measurement means. And a step of obtaining a difference between respective flow rate values of the calibrated gas, and correcting the flow rate value of the hydrogen selenide gas flowing through the flow rate control means according to the difference, wherein the calibration gas is the base. Disclosed is a method for supplying a hydrogen selenide mixed gas, characterized in that the gas supply flow path is the inert gas supplied by a bypass flow path connecting the primary side of the flow control means of the raw material gas supply flow path.

한국 등록특허공보 제10-1821414(2018.01.23)호는 셀렌화 수소 제조장치에 관한 것으로, 미리 설정된 가열 온도로 원료의 금속 셀렌과 수소를 접촉시켜 가스상의 셀렌화수소를 생성시키는 반응로와, 상기 반응로에 상기 수소를 투입하는 수소 투입 경로와, 상기 반응로에 상기 금속 셀렌을 투입하는 금속 셀렌 투입 경로와, 상기 반응로에서 생성된 가스상의 셀렌화수소를 포함한 반응 가스를 반응로로부터 발출하는 반응 가스 발출 경로와, 상기 반응 가스 발출 경로에 발출된 반응 가스중의 상기 셀렌화수소를 미리 설정된 냉각 온도로 포집하는 셀렌화수소 포집기를 구비하는 동시에, 상기 반응로로부터 상기 셀렌화수소 포집기에 발출되는 상기 반응 가스를 냉각하여 반응 가스중에 포함되는 미반응의 금속 셀렌 및 생성한 셀렌화수소가 재분해한 금속 셀렌을 응축시켜 포집하는 냉각 조작과 상기 수소 투입 경로로부터 상기 반응로에 도입하는 수소를 가열하여 상기 냉각 조작으로 포집한 금속 셀렌을 기화시키는 것에 의해 수소에 동반시켜 상기 반응로에 투입하는 가열 조작으로 교대로 전환되는 복수의 가열 냉각기를 구비하고, 상기 금속 셀렌 투입 경로는, 금속 셀렌 투입 용기와 상기 금속 셀렌 투입 용기와 상기 반응로의 사이에 마련된 투입 경로 개폐 수단과, 상기 금속 셀렌 투입 용기내의 가스를 치환하기 위한 퍼지 경로를 구비하고, 상기 셀렌화수소 포집기는, 상기 셀렌화수소 포집기로 셀렌화수소를 포집한 후의 상기 반응 가스를 셀렌화수소 포집기로부터 발출하여 상기 수소 투입 경로로 돌려보내는 가스 순환 경로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 제조장치에 대해 개시한다.Korean Registered Patent Publication No. 10-1821414 (2018.01.23) relates to a hydrogen selenide manufacturing apparatus, a reaction furnace for generating a gaseous hydrogen selenide by contacting hydrogen with a metal selenium of a raw material at a preset heating temperature, and A reaction for extracting a reaction gas including a hydrogen input path for introducing the hydrogen into the reactor, a metal selenium input path for introducing the metal selenium into the reactor, and a gaseous hydrogen selenide produced in the reactor. A gas discharge path and a hydrogen selenide collector for collecting the hydrogen selenide in the reaction gas discharged to the reaction gas discharge path at a predetermined cooling temperature, and at the same time, the reaction gas discharged from the reactor to the hydrogen selenide collector By cooling the unreacted metal selenium contained in the reaction gas and the metal selenium produced by hydrogen selenide re-decomposition Alternating with the cooling operation to condense and collect and by heating the hydrogen introduced into the reaction furnace from the hydrogen input path to vaporize the metal selenium collected by the cooling operation to be accompanied by hydrogen and introduced to the reaction furnace. It is provided with a plurality of heating coolers that are converted to, the metal selenium input path, the metal selenium input container opening and closing means provided between the metal selenium input container and the reactor, and the gas in the metal selenium input container A purge path for displacement is provided, and the hydrogen selenide collector comprises a gas circulation path for collecting the hydrogen selenide with the hydrogen selenide collector and extracting the reaction gas from the hydrogen selenide collector and returning it to the hydrogen input path. Disclosed is a hydrogen selenide production apparatus characterized in that.

한국 등록특허공보 제10-1661483(2016.09.30)호Korean Registered Patent Publication No. 10-1661483 (2016.09.30) 한국 등록특허공보 제10-1821414(2018.01.23)호Korean Registered Patent Publication No. 10-1821414 (2018.01.23)

본 발명의 일 실시예는 징크 셀레나이드의 이온화 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하여 포집하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a method for producing selenide-based zinc selenide based on the production and capture of hydrogen selenide through the ionization reaction of zinc selenide.

본 발명의 일 실시예는 징크 셀레나이드 파우더를 물 또는 과산화수소에 해당하는 이온화 대상 용액에 용해시킨 후 플라스마 또는 마이크로 버블링에 해당하는 물리적 충돌체를 일정한 주기로 주입하여 이온화 시키는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to dissolve the zinc selenide powder in water or an ionization target solution corresponding to hydrogen peroxide, and then inject a physical collider corresponding to plasma or microbubbling at regular cycles to ionize the zinc selenide. It is intended to provide a method for producing hydrogen selenide.

본 발명의 일 실시예는 용해된 징크 셀레나이드 파우더와 이온화된 이온화 대상 용액을 미리 설정된 온도에서 반응시켜 셀렌화수소를 생성하여 포집하는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a method for producing zinc selenide-based selenide hydrogen, comprising reacting the dissolved zinc selenide powder with an ionized ionization target solution at a predetermined temperature to generate and collect hydrogen selenide. .

본 발명의 일 실시예는 징크 셀레나이드 스크랩을 분쇄하여 징크 셀레나이드 파우더를 생성하는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising the steps of crushing a zinc selenide scrap to produce a zinc selenide powder.

실시예들 중에서, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법은 징크 셀레나이드(ZnSe) 파우더를 이온화 대상 용액에 용해시키는 단계(a), 상기 이온화 대상 용액의 종류에 따라 물리적 충돌체를 결정하는 단계(b), 상기 물리적 충돌체의 주입을 통해 상기 이온화 대상 용액을 이온화시키는 단계(c) 및 상기 이온화된 이온화 대상 용액과 상기 용해된 징크 셀레나이드 파우더를 미리 설정된 온도에서 반응시켜 생성된 셀렌화수소 가스를 포집하는 단계(d)를 포함한다.Among the embodiments, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprises dissolving zinc selenide (ZnSe) powder in an ionization target solution (a), and determining a physical collider according to the type of the ionization target solution (b ), Ionizing the ionization target solution through injection of the physical collider (c) and reacting the ionized ionization target solution with the dissolved zinc selenide powder at a preset temperature to collect hydrogen selenide gas generated Step (d) is included.

상기 (a) 단계는 징크 셀레나이드 스크랩을 분쇄하여 상기 징크 셀레나이드 파우더를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step (a) may include grinding the zinc selenide scrap to generate the zinc selenide powder.

상기 (b) 단계는 상기 이온화 대상 용액이 물에 해당하는 경우에는 플라스마를 상기 물리적 충돌체로서 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) may include determining a plasma as the physical collider when the solution to be ionized corresponds to water.

상기 (b) 단계는 상기 이온화 대상 용액이 과산화 수소에 해당하는 경우에는 마이크로 버블링을 상기 물리적 충돌체로서 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) may include determining microbubble as the physical collider when the solution to be ionized corresponds to hydrogen peroxide.

상기 (c) 단계는 상기 물리적 충돌체의 주입을 간헐적으로 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The step (c) may include intermittently performing the injection of the physical collider.

상기 (c) 단계는 상기 물리적 충돌체의 주입을 아래의 수학식에 따른 주기로 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (c) may further include performing the injection of the physical collider at a cycle according to the following equation.

[수학식][Mathematics]

T = { C(m) } / { Temp(m) + I(n) }T = {C (m)} / {Temp (m) + I (n)}

상기 T는 상기 주기, 상기 C() 함수는 상기 이온화 대상 용액(상기 m)에 대한 징크 셀레나이드 파우더의 농도 비례 함수, 상기 Temp() 함수는 상기 이온화 대상 용액(상기 m)에 대한 온도 기반 함수, 상기 I() 함수는 상기 물리적 충돌체(상기 n)에 대한 주입량 기반 함수.The T is the cycle, the C () function is a concentration proportional function of the zinc selenide powder for the ionization target solution (m), and the Temp () function is a temperature-based function for the ionization target solution (m) , The I () function is an injection-based function for the physical collider (the n).

상기 (d) 단계는 상기 미리 설정된 온도를 80℃ ~ 500℃로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (d) may include determining the preset temperature from 80 ° C to 500 ° C.

상기 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법은 상기 포집된 셀렌화수소 가스를 -55℃ ~ -75℃로 냉각시켜 셀렌화 수소 액체를 생성하는 단계(e)를 더 포함할 수 있다.The zinc selenide-based hydrogen selenide manufacturing method may further include the step (e) of cooling the collected hydrogen selenide gas to -55 ° C to -75 ° C to generate a hydrogen selenide liquid.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since the specific embodiment does not mean that all of the following effects should be included or only the following effects are included, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법은 징크 셀레나이드의 이온화 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하여 포집하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공할 수 있다.The zinc selenide-based hydrogen selenide production method according to an embodiment of the present invention may provide a zinc selenide-based hydrogen selenide production method to generate and collect hydrogen selenide through an ionization reaction of zinc selenide.

본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법은 징크 셀레나이드 파우더를 물 또는 과산화수소에 해당하는 이온화 대상 용액에 용해시킨 후 플라스마 또는 마이크로 버블링에 해당하는 물리적 충돌체를 일정한 주기로 주입하여 이온화 시키는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공할 수 있다.In the zinc selenide-based hydrogen selenide production method according to an embodiment of the present invention, the zinc selenide powder is dissolved in water or an ionization target solution corresponding to hydrogen peroxide, and then a physical collider corresponding to plasma or microbubbling is injected at regular intervals. It can provide a zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising the step of ionizing.

본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법은 용해된 징크 셀레나이드 파우더와 이온화된 이온화 대상 용액을 미리 설정된 온도에서 반응시켜 셀렌화수소를 생성하여 포집하는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공할 수 있다.A zinc selenide-based hydrogen selenide production method according to an embodiment of the present invention comprises reacting a dissolved zinc selenide powder with an ionized ionization target solution at a preset temperature to generate and collect hydrogen selenide, thereby collecting zinc selenide. It is possible to provide a method for producing a hydrogen-based selenide.

본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법은 징크 셀레나이드 스크랩을 분쇄하여 징크 셀레나이드 파우더를 생성하는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 제공할 수 있다.The zinc selenide-based hydrogen selenide production method according to an embodiment of the present invention may provide a zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising crushing a zinc selenide scrap to generate a zinc selenide powder. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 설명하는 다른 순서도이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing zinc selenide-based hydrogen selenide according to an embodiment of the present invention.
2 is another flowchart illustrating a method of manufacturing zinc selenide based hydrogen selenide according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is merely an example for structural or functional description, the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the examples described in the text. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing technical ideas. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such an effect, and the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in the present application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" to another component, it may be understood that other components may exist in the middle, although they may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, that is, "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to" should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions are to be understood as including plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprises” or “have” are used features, numbers, steps, actions, components, parts or the like. It is to be understood that a combination is intended to be present, and should not be understood as pre-excluding the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (for example, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation. The identification code does not describe the order of each step, and each step clearly identifies a specific order in context. Unless stated, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, unless otherwise defined. The terms defined in the commonly used dictionary should be interpreted as being consistent with the meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 설명하는 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing zinc selenide-based hydrogen selenide according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법(100)은 징크 셀레나이드(ZnSe) 파우더를 이온화 대상 용액에 용해시키는 단계(S110), 이온화 대상 용액의 종류에 따라 물리적 충돌체를 결정하는 단계(S120), 물리적 충돌체의 주입을 통해 이온화 대상 용액을 이온화시키는 단계(S130), 이온화된 이온화 대상 용액과 용해된 징크 셀레나이드 파우더를 미리 설정된 온도에서 반응시켜 셀렌화수소 가스를 포집하는 단계(S140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method 100 comprises dissolving zinc selenide (ZnSe) powder in an ionization target solution (S110), and determining a physical collider according to the type of the ionization target solution Step (S120), ionizing the ionization target solution through the injection of a physical collider (S130), reacting the ionized ionization target solution with the dissolved zinc selenide powder at a preset temperature to collect hydrogen selenide gas (S140) ).

여기에서, 셀렌화수소는 화학식 H2Se로 표현되는 셀레늄의 가장 간단한 수소 화합물로, 표준상태에서 기체 상태로 존재하는 무색의 인화성 물질이다. 보다 상세하게는, 셀렌화수소는 분자량 80.98, 녹는점은 -65.73℃, 끓는점 -41.25℃, 비중량 3.55 및 20℃에서의 증기압 0.95 MPa 등의 물성을 가지고, 8 시간 동안 0.05ppm의 노출 한도를 가지는 독성 무기화합물이다.Here, hydrogen selenide is the simplest hydrogen compound of selenium represented by the formula H 2 Se, and is a colorless flammable substance that exists in a gaseous state in a standard state. More specifically, hydrogen selenide has physical properties such as a molecular weight of 80.98, a melting point of -65.73 ° C, a boiling point of -41.25 ° C, a specific weight of 3.55 and a vapor pressure of 0.95 MPa at 20 ° C, and an exposure limit of 0.05 ppm for 8 hours. It is a toxic inorganic compound.

한편, 징크 셀레나이드는 ZnSe로 표현되는 연황색 고체로, 표준상태에서 대략 2.70 eV의 밴드 갭(Band Gap)을 가지는 진성반도체이다. 보다 상세하게는, 징크 셀레나이드는 몰 질량 144.35 g/mol, 밀도 5.27 g/cm3 및 녹는점 1,525℃ 등의 물성을 가지고 입장체 결정구조를 가지는 무기화합물이다. 이 징크 셀레나이드는 자연상태로는 거의 발생되지 않고 구리의 제련 과정에서 부산물로 얻어질 수 있다.On the other hand, zinc selenide is a light yellow solid represented by ZnSe and is an intrinsic semiconductor having a band gap of approximately 2.70 eV in the standard state. More specifically, zinc selenide is an inorganic compound having a crystalline structure of a particle with physical properties such as a molar mass of 144.35 g / mol, a density of 5.27 g / cm 3 and a melting point of 1,525 ° C. This zinc selenide rarely occurs in nature and can be obtained as a by-product in the smelting process of copper.

또한, 징크 셀레나이드는 셀렌화수소를 CVD 방법을 통해 증착하여 생산될 수 있다. 아래에서, CVD 방법에 대해 개략적으로 설명한다.In addition, zinc selenide can be produced by depositing hydrogen selenide through a CVD method. In the following, the CVD method is schematically described.

화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)Chemical Vapor Deposition (CVD)

화학기상증착(이하, CVD)은 피복하는 기판상에 원료가스를 유출하고, 외부 에너지를 부여함으로써 원료가스를 분해하여 기상반응으로 박막을 형성하는 기술로, 보다 상세하게는, CVD는 열, 전기 및 빛 등의 외부 에너지를 사용하여 원료가스를 분해시켜 화학적 기상반응으로 기판상에 박막을 형성시키는 기술이다. CVD를 통해 보통의 고체상 및 액체상의 반응에서는 얻기 어려운 화학조성의 박막도 쉽게 제작할 수 있고, 원료가스에 따라 임의의 박막을 얻을 수 있으며, 전기적 특성 및 기계적 특성 등의 기능을 기판에 부여할 수 있다. 일반적으로, CVD는 박막조성의 제어가 어렵지만 대면적, 대량의 표면처리를 비교적 간단하게 수행할 수 있으므로 반도체와 세라믹 분야에서 실용되고 있다.Chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) is a technique of discharging raw material gas on a coated substrate and decomposing the raw material gas by applying external energy to form a thin film through a gas phase reaction. And a technology that decomposes the raw material gas using external energy such as light to form a thin film on the substrate through a chemical vapor reaction. Through CVD, thin films of chemical composition, which are difficult to obtain in the reaction of ordinary solid and liquid phases, can be easily produced, arbitrary thin films can be obtained depending on the source gas, and functions such as electrical and mechanical properties can be imparted to the substrate. . In general, CVD is difficult to control the composition of the thin film, but it is practically used in the field of semiconductors and ceramics because it can relatively easily perform large-area and large-scale surface treatment.

CVD는 사용하는 외부 에너지에 따라 열 CVD, 플라스마 CVD 및 광 CVD 등으로 분류된다. 특히, 플라스마 CVD는 다른 CVD에 비하여 저온에서 성막이 가능하고 또한 대량 처리가 가능하기 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. 플라스마 CVD는 진공중에서 원료가스에 전압(직류 및 고주파 등)을 인가하여 글로방전(Glow Discharge)이라고 불리는 여기분자, 원자, 이온, 라디칼 및 전자가 공존하는 상태를 만들어 박막을 형성하는 방법이며, 탄화물과 질화물 등의 박막을 형성할 수 있다.CVD is classified into thermal CVD, plasma CVD, and optical CVD according to the external energy used. In particular, plasma CVD is the most widely used method in recent years because it is possible to form a film at a low temperature and to perform mass processing compared to other CVD. Plasma CVD is a method of forming a thin film by applying a voltage (direct current and high frequency, etc.) to a raw material gas in a vacuum to create a state in which excitation molecules, called glow discharge, coexist with atoms, ions, radicals, and electrons. A thin film such as super nitride can be formed.

S110 단계에서, 징크 셀레나이드 파우더는 이온화 대상 용액에 용해되어 준비된다. 보다 상세하게는, 징크 셀레나이드는 벌크 징크 셀레나이드 결정을 고순도 질소(99.999%) 분위기에서 볼 밀링을 통해 24시간 이상 분쇄하여 입자크기가 5 ~ 50um 크기가 되도록 가공하여 건조한 파우더 형태로 이온화 대상 용액에 혼합된 용액 상태로 준비된다. 다만 반드시 이에 한정되지는 않고, 콜로이드 및 서스펜션(Suspension) 등을 포함하여 징크 셀레나이드의 화학적 변화를 수반하지 않는 불균일 혼합물 상태로 준비될 수 있다.In step S110, the zinc selenide powder is prepared by dissolving in a solution to be ionized. In more detail, the zinc selenide is pulverized in a high purity nitrogen (99.999%) atmosphere for more than 24 hours by milling the bulk zinc selenide crystals to a particle size of 5 to 50 um, processed to a particle size of 5 to 50 um to be ionized in a dry powder form. Prepared in a mixed solution state. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and may be prepared in a heterogeneous mixture state that does not involve chemical changes in zinc selenide, including colloids and suspensions.

건조된 징크 셀레나이드 파우더는 반응로에 넣어 이온화 대상 용액에 파우더를 용해시킨 후 진공도를 10-2 ~ 10-3 토르로 유지하여 이온화 반응을 준비되게 한다.The dried zinc selenide powder is put in a reactor to dissolve the powder in the solution to be ionized, and the vacuum degree is maintained at 10 -2 to 10 -3 torr to prepare the ionization reaction.

여기에서, 이온화는 전하적으로 중성인 원자 또는 분자를 양 또는 음의 전하를 가진 이온으로 만드는 조작 또는 현상에 해당한다. 양이온의 경우, 원자 또는 분자에서 1개의 전자가 분리되어 양이온과 자유전자로 완전히 분리되는 것으로, 이 과정에서 이온화에너지가 요구된다. 음이온의 경우 자유전자와 원자가 충돌하면서 여분의 에너지를 방출하면서 음이온이 된다.Here, ionization corresponds to the manipulation or phenomenon of making a charge-neutral atom or molecule into an ion with a positive or negative charge. In the case of a cation, one electron is separated from an atom or molecule to be completely separated into a cation and free electrons, and ionization energy is required in this process. In the case of negative ions, free electrons collide with atoms, releasing extra energy to become negative ions.

일 실시예에서, 징크 셀레나이드 파우더는 징크 셀레나이드 스크랩의 분쇄를 통해 생성될 수 있다. 여기에서, 스크랩(Scrap)은 금속 제품의 제조 시 생성되는 금속 부스러기 또는 제품의 폐물 등에 해당할 수 있다. 셀란화수소의 원재료인 셀레늄은 천연상태에서는 구하기 힘든 것으로, 주로 구리의 제련과정에서의 부산물로 얻어지므로, 가격 변동이 심하기 때문에 징크 셀레나이드 스크랩을 사용함으로써 셀렌화수소의 생산성 및 수율을 향상시켜 원가경쟁력을 갖출 수 있는 효과가 있다.In one embodiment, zinc selenide powder may be produced through grinding of zinc selenide scrap. Here, the scrap (Scrap) may correspond to metal scraps or waste products produced during the manufacture of metal products. Selenium, a raw material for hydrogen selenide, is difficult to obtain in the natural state, and is mainly obtained as a by-product in the smelting process of copper, so the price fluctuates so that zinc selenide scrap is used to improve the productivity and yield of hydrogen selenide to improve cost competitiveness. There is an effect that can be equipped.

이에 더하여, 징크 셀레나이드 판소재의 두께는 증착 시간에 비례하는데, 두께의 증가에 따른 부가가치의 증가는 비선형적으로 가파르게 증가한다. 따라서, 셀렌화수소의 생산성 및 수율을 향상시키는 것은 징크 셀레나이드의 생산성을 향상시키는데 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 잉여 셀렌화수소의 상품화를 통해 비용절감의 효과까지도 얻을 수 있다.In addition, the thickness of the zinc selenide plate material is proportional to the deposition time, and the increase in added value with the increase in thickness increases non-linearly and steeply. Therefore, improving the productivity and yield of hydrogen selenide not only directly affects the productivity of zinc selenide, but also can achieve the effect of cost reduction through commercialization of excess hydrogen selenide.

S120 단계에서, 이온화 대상 용액의 종류에 따른 물리적 충돌체가 준비된다. 여기에서, 물리적 충돌체는 물리적 충돌을 통해 이온화 대상 용액을 이온화시키는 트리거(Trigger)에 해당한다. 보다 상세하게는, 물리적 충돌체는 고온의 기체와 같이 비교적 큰 에너지를 가지고 활발하게 운동하는 분자들로 구성되어 분자들 간의 충돌 시 전자의 이동을 통해 이온화 대상 용액을 이온화시키는 물체에 해당한다. 이온화에너지의 크기는 물질마다 상이하고 이온화에너지의 크기가 작을수록 이온화가 되기 쉬우며 이온화에너지가 클수록 이온화되기 어려워 더 높은 온도에서 충돌이 일어나야 이온화될 수 있다.In step S120, a physical collider according to the type of solution to be ionized is prepared. Here, the physical collider corresponds to a trigger that ionizes a solution to be ionized through physical collision. More specifically, a physical collider is composed of molecules that move actively with relatively large energy, such as a high-temperature gas, and corresponds to an object that ionizes a solution to be ionized through the movement of electrons during collision between molecules. The size of the ionization energy is different for each material, and the smaller the ionization energy is, the easier it is to be ionized.

일 실시예에서, 이온화 대상 용액이 물에 해당하는 경우, 물리적 충돌체로서 플라스마(Plasma)가 준비된다. 여기에서, 플라스마는 디바이 차폐(Debye Sheath)를 만족하는 이온화된 기체에 해당한다. 아래에서 디바이 차폐에 대해 개략적으로 설명한다.In one embodiment, when the solution to be ionized corresponds to water, plasma is prepared as a physical collider. Here, the plasma corresponds to an ionized gas satisfying the Debye Sheath. A description will be given of the divisor shielding below.

디바이 차폐(Debye Sheath)Debye Sheath

디바이 차폐(혹은 정전 차폐)는 고밀도의 양이온으로 응축된 플라스마 층으로, 전반적으로 높은 양전하를 가지고 접촉하는 물체 표면에서 반대 극성을 띄는 음전하로 균형을 이룬다. 이 층의 두께를 디바이 길이(Debye Length)라 하며, 플라스마의 다양한 특성(온도, 밀도 등)에 따라 변할 수 있다.Divy shielding (or electrostatic shielding) is a plasma layer condensed with a high-density cation, which is generally balanced by negative charges of opposite polarity on the surface of objects in contact with high positive charges. The thickness of this layer is called the Debye Length, and can be changed according to various properties (temperature, density, etc.) of the plasma.

디바이 차폐는 보통 전자가 이온에 비해 몇 십배, 혹은 그 이상의 열을 가지며 질량이 상당히 가볍기 때문에 제기된 개념으로, 결과적으로, 전자는 이온보다 속도가 빠르기 때문에 물체의 표면이 상호작용하는 구간에서 플라스마를 벗어나 상대적으로 중성인 물체를 대전시키게 된다는 개념이다. 이 때, 전자의 영향력이 미치는 구간을 디바이 길이라 하고, 퍼텐셜(Potential)이 증가할수록 전자의 방사량은 커지고, 전자 온도(Electron Temperature)의 배수만큼 퍼텐셜 차이가 나면 균형상태(Equilibrium)에 이르게 된다.Divy shielding is a concept that is usually raised because electrons have several tens of orders of magnitude or more of heat compared to ions and have a considerably lighter mass, and consequently, electrons are faster than ions, so plasma can be used in regions where the surface of an object interacts. The concept is that a relatively neutral object will be charged off. At this time, the section where the influence of electrons is called the divisor length, and as the potential increases, the radiation amount of electrons increases, and when the potential difference is a multiple of the electron temperature, an equilibrium is reached.

한편, 플라스마 방전은 전기장으로 에너지를 받은 전자가 물분자들을 이온화시키는 현상으로, 자유 라디칼을 생성하여 강한 산화 환원 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하게 된다. 예를 들어, 징크 셀레나이드 수용액이 담긴 반응로에 전기분해와 동일하게 전극을 연결하고 2KHz 이상의 높은 주파수를 가지는 교류 전압을 인가하게 되면 수소 및 산소 원소가 전극의 표면에서 화학반응이 일어날 시간을 확보하지 못하고 전류로 인해 가열되어 기포를 발생시킨다. 위와 같은 과정으로 만들어진 기포의 내부에 방전전기장 이상의 전압이 인가되면 전기장으로 에너지를 받은 전자가 물분자들을 이온화시키게 된다.Meanwhile, plasma discharge is a phenomenon in which electrons energized by an electric field ionize water molecules, generating free radicals to generate hydrogen selenide through a strong redox reaction. For example, when the electrode is connected to the reactor containing the zinc selenide aqueous solution in the same way as electrolysis and an alternating voltage having a high frequency of 2KHz or higher is applied, hydrogen and oxygen elements secure time for chemical reaction to occur on the surface of the electrode. It fails to heat and generates air bubbles. When a voltage equal to or greater than the discharge electric field is applied to the inside of the bubble made by the above process, electrons receiving energy into the electric field ionize water molecules.

다른 일 실시예에서, 이온화 대상 용액이 과산화 수소에 해당하는 경우, 물리적 충돌체로서 마이크로 버블링(Micro Bubbling)이 준비된다. 여기에서, 마이크로 버블링을 통해 가열된 징크 셀레나이드와 과산화수소 수용액은 자유 라디칼을 생성하게 되고, 상호 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하게 되며, 수소 가스(Hydrogen Gas)의 공급에 따라 반응성이 향상될 수 있다. 또한, 마이크로 버블링은 불활성가스인 알곤 가스(Argon Gas) 및 질소 가스(Nitrogen Gas) 공급에 의해 비교적 원활히 발생될 수 있다.In another embodiment, when the solution to be ionized corresponds to hydrogen peroxide, microbubbling is prepared as a physical collider. Here, the zinc selenide and the hydrogen peroxide aqueous solution heated through microbubbling generate free radicals and hydrogen selenide through mutual reaction, and reactivity may be improved according to the supply of hydrogen gas. have. In addition, micro-bubbling can be relatively smoothly generated by supplying argon gas and nitrogen gas, which are inert gases.

S130 단계에서, 이온화 대상 용액은 물리적 충돌체의 주입에 의해 이온화된다. 보다 상세하게는, 이온화 대상 용액이 물에 해당하는 경우 플라스마 방전을 통해 아래 반응과 같이 이온화된다.In step S130, the solution to be ionized is ionized by injection of a physical collider. More specifically, when the solution to be ionized corresponds to water, it is ionized through a plasma discharge as shown in the reaction below.

H2O → H+ + OH- H 2 O → H + + OH -

여기에서, H2O는 물, H+는 수소 이온, OH-는 수산화 이온에 해당하여 징크 셀레나이드와의 반응을 통해 셀렌화수소를 생성할 수 있도록 준비된다.Here, H 2 O corresponds to water, H + corresponds to hydrogen ion , and OH corresponds to hydroxide ion, so that hydrogen selenide is prepared through reaction with zinc selenide.

일 실시예에서, 물리적 충돌체는 간헐적으로 이온화 대상 용액에 주입될 수 있다. 예를 들어, 물리적 충돌체는 아래의 수학식에 따른 주기로 이온화 대상 용액에 주입되어 이온화 대상 용액을 이온화시킬 수 있다.In one embodiment, the physical collider may be intermittently injected into the solution to be ionized. For example, the physical collider may be injected into the ionization target solution at a cycle according to the following equation to ionize the ionization target solution.

T = {C(m)} / {Temp(m) + I(n)}T = {C (m)} / {Temp (m) + I (n)}

여기에서, T는 주기, C() 함수는 이온화 대상 용액(m)에 대한 징크 셀레나이드 파우더의 농도 비례 함수, Temp() 함수는 이온화 대상 용액(m)에 대한 온도 기반 함수, I() 함수는 물리적 충돌체(n)에 대한 주입량 기반 함수에 해당한다. 따라서, 물리적 충돌체의 투입 주기는 셀레나이드 파우더의 농도에 비례하여 증가하고, 이온화 대상 용액의 온도 및 물리적 충돌체의 주입량에 비례하여 감소할 수 있다.Here, T is the period, C () function is the concentration proportional function of zinc selenide powder to the ionization target solution (m), Temp () function is the temperature-based function for the ionization target solution (m), and I () function Is the injection-based function for the physical collider (n). Therefore, the injection cycle of the physical collider increases in proportion to the concentration of the selenide powder, and may decrease in proportion to the temperature of the solution to be ionized and the injection amount of the physical collider.

S140 단계에서, 이온화된 이온화 대상 용액과 용해된 징크 셀레나이드 파우더는 미리 설정된 온도에서 반응하여 셀렌화수소를 생성한다. 보다 상세하게는, 이온화 대상 용액이 물에 해당하는 경우 용해된 징크 셀레나이드 파우더는 아래와 같이 반응하여 셀렌화수소를 생성한다.In step S140, the ionized ionization target solution and the dissolved zinc selenide powder react at a predetermined temperature to generate hydrogen selenide. More specifically, when the solution to be ionized corresponds to water, the dissolved zinc selenide powder reacts as follows to generate hydrogen selenide.

ZnSe(s) + {H+ + OH-} → H2Se(g) + ZnO(s)↓ ZnSe (s) + {H + + OH -} → H 2 Se (g) + ZnO (s) ↓

여기에서, ZnSe(s)는 용해된 징크 셀레나이드 파우더, {H+ + OH-}는 이온화된 물, H2Se(g)는 셀렌화수소이고 부산물로 산화 아연(ZnO)이 석출된다.Here, ZnSe (s) is a zinc selenide powder, {H + + OH -} was dissolved ionized water, H 2 Se (g) is a hydrogen selenide and zinc oxide (ZnO) as a by-product is precipitated.

한편, 이온화 대상 용액이 과산화수소에 해당하는 경우 용해된 징크 셀레나이드 파우더는 아래와 같이 반응하여 셀렌화수소를 생성한다.On the other hand, when the solution to be ionized corresponds to hydrogen peroxide, the dissolved zinc selenide powder reacts as follows to generate hydrogen selenide.

ZnSe(s) + {HO2 - + H+}(l) → H2Se(g) + 2ZnO(s)↓ ZnSe (s) + {HO 2 - + H +} (l) → H 2 Se (g) + 2ZnO (s) ↓

여기에서, ZnSe(s)는 용해된 징크 셀레나이드 파우더, H2O2(l)는 이온화된 과산화수소, H2Se(g)는 셀렌화수소이고 부산물로 산화 아연(ZnO)이 석출된다.Here, ZnSe (s) is dissolved zinc selenide powder, H 2 O 2 (l) is ionized hydrogen peroxide, H 2 Se (g) is hydrogen selenide, and zinc oxide (ZnO) is precipitated as a by-product.

일 실시예에서, 이온화된 이온화 대상 용액과 용해된 징크 셀레나이드 파우더는 80℃ ~ 500℃에서 반응하여 셀렌화수소를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 이온화 대상 용액은 물리적 충돌체인 플라스마를 이용해 비교적 저온에서 이온화되어 징크 셀레나이드와 반응하여 셀렌화수소를 생성할 수 있다.In one embodiment, the ionized ionization target solution and the dissolved zinc selenide powder may react at 80 ° C to 500 ° C to generate hydrogen selenide. More specifically, the ionization target solution can be ionized at a relatively low temperature using a plasma, which is a physical collider, to react with zinc selenide to generate hydrogen selenide.

종래의 방법에 의해 셀렌화수소를 생성하기 위해서는 포집된 액상의 금속 셀레늄을 가열하여 기화시키고, 기화된 금속 셀레늄을 수소와 함께 반응로에 재투입하는 것으로, 가열 온도는 금속 셀레늄의 기화 가능한 온도로, 통상적으로 200∼500℃에 해당한다.In order to produce hydrogen selenide by a conventional method, the collected liquid metal selenium is heated to vaporize, and the vaporized metal selenium is re-introduced into the reaction furnace with hydrogen, and the heating temperature is a temperature at which the metal selenium is vaporizable. It usually corresponds to 200 to 500 ° C.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법을 설명하는 다른 순서도이다.2 is another flowchart illustrating a method of manufacturing zinc selenide based hydrogen selenide according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법(100)은 포집된 셀렌화수소 가스를 -55℃ ~ -75℃로 냉각시켜 셀렌화수소 액체를 생성하는 단계(S150)를 더 포함하여, 징크 셀레나이드의 이온화 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하고 포집할 수 있다.Referring to FIG. 2, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method 100 further includes the step of generating a hydrogen selenide liquid by cooling the collected hydrogen selenide gas to -55 ° C to -75 ° C (S150). Hydrogen selenide can be generated and captured through the ionization reaction of zinc selenide.

S150 단계에서, 포집된 셀렌화수소 가스를 -55℃ ~ -75℃로 냉각시켜 셀렌화수소 액체를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 포집된 셀렌화수소 가스는 끓는점 -41.25℃의 물성을 가지므로 -55℃ ~ -75℃로 냉각시킴으로써 액화시킬 수 있다. 이 때, 셀렌화수소와 동반한 수소는 끓는점 -252.9℃의 물성을 가지므로 액화되지 못하고 분리 배출될 수 있다.In step S150, the collected hydrogen selenide gas may be cooled to -55 ° C to -75 ° C to generate a hydrogen selenide liquid. More specifically, the collected hydrogen selenide gas has a boiling point of -41.25 ° C, so it can be liquefied by cooling to -55 ° C to -75 ° C. At this time, the hydrogen accompanying hydrogen selenide has a boiling point of -252.9 ° C, so it cannot be liquefied and discharged separately.

결과적으로, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법(100)은 징크 셀레나이드(ZnSe) 파우더를 이온화 대상 용액에 용해시키는 단계(S110), 이온화 대상 용액의 종류에 따라 물리적 충돌체를 결정하는 단계(S120), 물리적 충돌체의 주입을 통해 이온화 대상 용액을 이온화시키는 단계(S130), 이온화된 이온화 대상 용액과 용해된 징크 셀레나이드 파우더를 미리 설정된 온도에서 반응시켜 셀렌화수소 가스를 포집하는 단계(S140) 및 포집된 셀렌화수소 가스를 -55℃ ~ -75℃로 냉각시켜 셀렌화수소 액체를 생성하는 단계(S150)을 포함하여, 징크 셀레나이드의 이온화 반응을 통해 셀렌화수소를 생성하고 포집할 수 있다.As a result, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method 100 comprises dissolving zinc selenide (ZnSe) powder in an ionization target solution (S110), and determining a physical collider according to the type of the ionization target solution (S120) ), Ionizing the ionization target solution through the injection of the physical collider (S130), reacting the ionized ionization target solution with the dissolved zinc selenide powder at a preset temperature to collect hydrogen selenide gas (S140) and capture Cooling the hydrogen selenide gas to -55 ℃ ~ -75 ℃ to produce a selenide hydrogen liquid (S150), it is possible to generate and capture hydrogen selenide through the ionization reaction of zinc selenide.

이에 더하여, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법(100)은 징크 셀레나이드 스크랩을 분쇄하여 징크 셀레나이드 파우더를 생성함으로써 셀렌화수소의 생산성 및 수율을 향상시켜 원가경쟁력을 갖출 수 있는 효과가 있고 또한, 잉여 셀렌화수소의 상품화를 통해 비용절감의 효과까지도 얻을 수 있다.In addition, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method 100 has the effect of improving the productivity and yield of hydrogen selenide by having a zinc selenide powder by crushing a zinc selenide scrap, thereby having cost competitiveness. The cost reduction effect can be obtained through the commercialization of surplus selenide.

이에 더하여, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법(100)은 징크 셀레나이드 파우더를 물 또는 과산화수소에 해당하는 이온화 대상 용액에 용해시킨 후 플라스마 또는 마이크로 버블링에 해당하는 물리적 충돌체를 일정한 주기로 주입하여 이온화 시킴으로써 비교적 저온에서 셀렌화수소를 생산할 수 있다.In addition, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method 100 dissolves the zinc selenide powder in water or an ionization target solution corresponding to hydrogen peroxide, and then ionizes it by injecting a physical collider corresponding to plasma or microbubbling at regular intervals. By doing so, hydrogen selenide can be produced at a relatively low temperature.

이에 더하여, 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법(100)은 용해된 징크 셀레나이드 파우더와 이온화된 이온화 대상 용액을 미리 설정된 온도에서 반응시켜 셀렌화수소를 생성하여 포집함으로써 비교적 효율적으로 셀렌화수소를 생산할 수 있는 장점이 있다.In addition, the zinc selenide-based hydrogen selenide production method 100 can produce hydrogen selenide relatively efficiently by reacting the dissolved zinc selenide powder with the ionized ionization target solution at a preset temperature to generate and collect hydrogen selenide. There is an advantage.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present application, those skilled in the art variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.

100: 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법100: zinc selenide-based hydrogen selenide manufacturing method

Claims (8)

(a) 징크 셀레나이드(ZnSe) 파우더를 이온화 대상 용액에 용해시키는 단계;
(b) 상기 이온화 대상 용액의 종류에 따라 물리적 충돌체를 결정하는 단계;
(c) 상기 물리적 충돌체의 주입을 통해 상기 이온화 대상 용액을 이온화시키는 단계; 및
(d) 상기 이온화된 이온화 대상 용액과 상기 용해된 징크 셀레나이드 파우더를 미리 설정된 온도에서 반응시켜 생성된 셀렌화수소 가스를 포집하는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
(a) dissolving zinc selenide (ZnSe) powder in a solution to be ionized;
(b) determining a physical collider according to the type of the ionization target solution;
(c) ionizing the solution to be ionized through injection of the physical collider; And
(d) a method for producing zinc selenide-based hydrogen selenide, comprising collecting the hydrogen selenide gas generated by reacting the ionized ionization target solution with the dissolved zinc selenide powder at a preset temperature.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
징크 셀레나이드 스크랩을 분쇄하여 상기 징크 셀레나이드 파우더를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
The method of claim 1, wherein step (a) is
A zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising crushing a zinc selenide scrap to produce the zinc selenide powder.
제2항에 있어서, 상기 (b) 단계는
상기 이온화 대상 용액이 물에 해당하는 경우에는 플라스마를 상기 물리적 충돌체로서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
The method of claim 2, wherein step (b) is
A zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising determining a plasma as the physical collider when the solution to be ionized corresponds to water.
제2항에 있어서, 상기 (b) 단계는
상기 이온화 대상 용액이 과산화 수소에 해당하는 경우에는 마이크로 버블링을 상기 물리적 충돌체로서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
The method of claim 2, wherein step (b) is
A zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising determining microbubble as the physical collider when the solution to be ionized corresponds to hydrogen peroxide.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는
상기 물리적 충돌체의 주입을 간헐적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
The method of claim 1, wherein step (c) is
Zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising the step of intermittently performing the injection of the physical collider.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는
상기 물리적 충돌체의 주입을 아래의 수학식에 따른 주기로 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
[수학식]
T = { C(m) } / { Temp(m) + I(n) }
상기 T는 상기 주기, 상기 C() 함수는 상기 이온화 대상 용액(상기 m)에 대한 징크 셀레나이드 파우더의 농도 비례 함수, 상기 Temp() 함수는 상기 이온화 대상 용액(상기 m)에 대한 온도 기반 함수, 상기 I() 함수는 상기 물리적 충돌체(상기 n)에 대한 주입량 기반 함수.
The method of claim 1, wherein step (c) is
A method of manufacturing zinc selenide-based hydrogen selenide, further comprising performing the injection of the physical collider at a cycle according to the following equation.
[Mathematics]
T = {C (m)} / {Temp (m) + I (n)}
The T is the cycle, the C () function is a concentration proportional function of the zinc selenide powder for the ionization target solution (m), and the Temp () function is a temperature-based function for the ionization target solution (m) , The I () function is an injection amount based function for the physical collider (the n).
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는
상기 미리 설정된 온도를 80℃ ~ 500℃ 로 결정하는 단계를 포함하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
The method of claim 1, wherein step (d) is
A zinc selenide-based hydrogen selenide production method comprising the step of determining the predetermined temperature from 80 ° C to 500 ° C.
제1항에 있어서,
(e) 상기 포집된 셀렌화수소 가스를 -55℃ ~ -75℃로 냉각시켜 셀렌화 수소 액체를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 징크 셀레나이드 기반의 셀렌화수소 제조방법.
According to claim 1,
(e) cooling the collected hydrogen selenide gas to -55 ° C to -75 ° C to generate a hydrogen selenide liquid, further comprising a zinc selenide-based hydrogen selenide production method.
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KR101821414B1 (en) 2011-01-27 2018-01-23 다이요 닛산 가부시키가이샤 Apparatus for producing hydrogen selenide

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