[发明专利]金属硫化物粉末的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于物理化学加工方法技术领域，涉及到一种金属硫化物粉末的制造方法。

背景技术

利用金属硫化物的色彩制造颜料，特别是采用异种金属间组合后可以呈现多种色彩而被广泛应用。另外，利用金属硫化物的光半导体特性，可以开发太阳电池、感光元件、影像纪录元件等。还可利用其荧光特性广泛开发EL元件，CRT和照明器具等。在颜料应用中，硫化物的结晶程度不同，其色彩也会发生变化；高结晶度的颜料具有更高的稳定性和硬度，可以保证涂料的耐久性和耐磨性。在作为光半导体使用时，结晶程度的高低往往决定了其发光效率的高低。通常制造金属硫化物粉末的方法有如下几种：

1)采用硫化氢与金属、金属盐或有机金属化合物反应；

2)在水溶液中用硫化钠和金属反应；

3)用单体硫磺和金属直接反应。

在上述的三种金属硫化物粉末合成方法中，方法1中所使用的硫化氢是毒性物质；方法2则需要从大量水溶液中进行分离和干燥作业；方法3存在着对反应和粒子径大小难以控制，易产生粒子长大的问题。实际上，用方法1和2这种反应温度很低的软化学方法制造的硫化物，往往结晶度较低，其中含有大量的非晶质成分。要提高这种粉末的结晶程度，就必须进行反复的热处理，这不仅会耗费大量的能量，而且常常会使晶粒形成不均匀长大和过分生长，也很难得到均一的晶体结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出在金属硫化物粉末中加入火炸药成份，使之形成爆炸性混合物，然后放入密闭的容器内使其爆炸，通过爆炸处理来制造高结晶度、均一晶体结构的金属硫化物的粉末方法。

本发明的原理是：

1)在金属硫化物粉末中加入火炸药成份，用火炸药引爆这种爆炸性混合物后，金属硫化物粉末颗粒之间的火炸药成份发生爆炸性反应，生成高温、高压气体，对每个硫化物粉末颗粒进行均一的加热。这使得硫化物粉末晶粒得到较为均一的生长条件和相变条件，较常规方法更容易得到均一的晶体结构和晶粒度。

2)在金属硫化物粉末颗粒之间的高温、高压爆炸气体，会发生膨胀，膨胀同时会产生两个效果。其一是，气体的高速膨胀会驱动粉末颗粒运动，是颗粒与颗粒之间越来越远，这使得颗粒不可能过分长大；其二是，气体的高速体积膨胀会产生快速的温度下降，这就会对硫化物颗粒产生快速冷淬作用，有利于固定其在高温、高压下形成的结晶结构，并进一步控制晶粒过分生长。

本发明的技术解决方案如下：

1)在本发明中，所使用的金属硫化物粉末粒度并没有特殊限定。从能够在爆炸反应中充分加热结晶、相变的角度考虑，以颗粒度不大于100微米为好。

2)对本发明中使用的金属硫化物成分也并没有特殊限定，特别是指容易与残留在反应器内的氧气等容易发生反应的物质。如：硫化锌、硫化镉、硫化钙、硫化镁、硫化钡、硫化锶、硫化铈、硫化铅、硫化汞、硫化砷、硫化钼、硫化钨。它们既可以单独使用，也可以合成使用。对于构成II-VI族化合物半导体的粉末的结晶构造也没有特殊的限定，可以是单独六方体、立方体的结晶，也可以是混合晶体。

3)在本发明中，根据所合成的硫化物需要，为防止爆炸过程中，硫化物中硫成份的脱出和氧化损失，可以向其中预混入一定量的硫，然后进行爆炸。硫的加入可以是单质硫，也可以是其他硫源材料，如：硫脲、硫化酰胺等。

4)本发明中使用的火炸药并没有特殊的限定。可以使用TNT、RDX、PTEN、硝酸铵、硝酸脲、硝酸肼、硝化甘油、硝化甲烷等固、液炸药，以及硝化纤维、硝化棉等火药。

5)作为本发明中的金属硫化物和火炸药的使用量并没有特殊的限定，通常金属硫化物粉末与火炸药制成爆炸性混合物的比例是10∶1～10∶50，最佳比例是10∶3～10∶20，金属硫化物粉末粒度不大于100微米。

通常对10份的金属硫化物，用1-50份的火炸药，2-30份更好。考虑到可操作性、安全性和产物的回收性，使用比例3-20份为最佳。

6)作为金属硫化物与火炸药的混合方法有下面三种：既可以把两者全都混合在一起引爆；也可以把硫化物和火炸药的一部分进行混合，将混合物置于火炸药周围一起作为爆炸物引爆；还可以把混合物用火炸药包裹起来引爆。从混合物的形状来讲，没有球形，圆锥形，圆柱形，立方体等特殊限定。但考虑到由爆炸压力的均匀性，采用球状、立方体、圆柱状的形态较好。