Способ получения сульфида свинца Советский патент 1992 года по МПК C01G21/21 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к способам получения сульфида свинца из компонентов, используемого в качестве материалов для оптоэлектроники и приборов, работающих в инфракрасной области.

Известен способ получения сульфида свинца из водных растворов, содержащих уксуснокислые соли свинца и тиомочевину, медленным добавлением аммиака.

К недостаткам данного способа относится то, что конечный продукт получается только в порошкообразном состоянии, что требует при получении кристаллов новых операций и специальной аппаратуры, а также наличие в конечном продукте кислорода, азота продуктов распада тиомочевины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфида свинца из компонентов в запаянной ампуле, согласно которому исходные компоненты (сера и свинец) загружают в кварцевую ампулу, которую вакуумируют и отпаивают, помещают ампулу в печь, нагревают за 8-9 ч до 700-750°С и выдерживают при ней 4-5 ч.

К недостаткам указанного способа относятся длительное время синтеза (14 ч), возможность взрыва ампулы при синтезе, а также то, что продукт синтеза представляет собой буро-черную спекшуюся хрупкую массу, которую необходимо дополнительно очищать путем перегонки с температурой в горячей зоне 900-1000°С, а в зоне конденсата - 500°С (на перегонку в зависимости от массы синтезированного материала требуется еще в среднем 5 ч).

VI

ю со о ы

Цель изобретения - сокращение продолжительности синтеза и повышение содержания основного вещества в целевом продукте.

Поставленная цель достигается тем, что процесс ведут в две стадии: в первой исходные компоненты с 3%-ным избытком против стехиометрии серы сплавляют в запаянной кварцевой ампуле при 750-800°С в течение 1,2-2 ч, во второй синтезирован- ную массу покрывают слоем флюса В20з толщиной 1 см, проводят нагрев до 1150- 1200°С в течение 2 ч и выдерживают при этой температуре 2-3 ч при давлении инертного газа над расплавом 5-Ю атм.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную смесь серы и свинца (с избытком серы против стехиометрического состава 3%) загружают в кварцевую ампулу. Проводят вакуумирование до 5 10 мм рт.ст. и отпаивают. После этого помещают ампулу в печь высокого давления. Проводят нагрев до 750-800°С (более высокая температура, несмотря на внешнее противодавление в печи, приводит к взрывам, а более не обеспечивает полноты протекания реакции) в течение 2 ч и выдерживают при этой температуре 1,5-2 ч (в течение меньшего времени синтеза не обеспечива- ется полнота реакции, а большая выдержка не дает существенного улучшения качества получаемого материала), поддерживая при этом в печи избыточное давление инертного газа (аргона), равное 5-10 атм. Затем охлаж- дают в режиме выключенной печи. Вынимают ампулу и на алмазном диске отрезают ее верхнюю часть. На синтезированную массу помещают флюс ВаОз из расчета получения высоты 1 см (меньшая высота плохо выпол- няет свои защитные функции, а большая ведет к его расходу). Помещают ампулу в

0 5

0 5 0

0

5

печь и вновь проводят нагрев до 1150- 1200°С; выдерживают при этой температуре 2-3 ч. Синтезированное соединение можно сразу использовать для получения монокристаллов.

Примеры синтеза сульфида свинца при различных технологических режимах приведены в таблице.

На основании этих результатов рекомендован следующий технологический режим: время синтеза 2-3 ч; температура синтеза 1150-1200°С; давление инертного газа 5-10 атм.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом следующие: меньшее время синтеза (максимум 9 ч, в прототипе 14 ч без дополнительной перегонки, что еще составляет не менее 5 ч); более высокое качество основного вещества (99,99%), а в прототипе -спекшаяся масса, которую необходимо очищать перегонкой.

Формула изобретения Способ получения сульфида свинца, включающий взаимодействие свинца, и элементарной серы в запаянной кварцевой ампуле при нагревании, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжи- уельности процесса синтеза и повышения содержания основного вещества в целевом продукте, элементарную серу на взаимодействие подают с избытком в количестве 3% от стехиометрии и процесс ведут в две стадии, первую из которых осуществляют при 750-800°С в течение 1,5-2 ч, а на второй реакционную массу покрывают слоем флюса оксида бора толщиной 1 см и проводят ее при 1150-1200°С в течение 2 ч с последующей выдержкой при этой температуре в течение 2-3 ч и при давлении инертного газа над расплавом 5-10 атм.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к технологии производства неорганических веществ, в частности сульфида свинца, используемого в качестве материала для оптоэлектроники и приборов, работающих в инфракрасной области. С целью сокращения времени синтеза и повышения качества полученного продукта процесс ведут в две стадии - в первой исходные компоненты с 3%-ным избытком против стехиометрии серы сплавляют в запаянной кварцевой ампуле при 750-800°С в течение 1,5-2 ч, во второй синтезированную массу покрывают слоем флюса В20з толщиной 1 см и проводят нагрев до 1150-1200°С в течение 2 ч и выдерживают при этой температуре 2-3 ч при давлении инертного газа над расплавом 5-10 атм. Продолжительность процесса составляет 9 ч. Полученный продукт имеет содержание основного вещества 99,69-99,99%. 1 табл.