[发明专利]高纯超细硫化锌制备方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于化工领域，具体是高纯超细硫化锌制备方法。

(二)背景技术：

传统方法生产硫化锌主要以液相沉淀法制备，液相沉淀法都是以硫酸锌为锌源，向其中通入硫化氢气体，在一定的酸度、温度和压力条件下制备而成，ZnSO₄+H₂S＝ZnS+H₂SO₄，由于硫化锌在硫酸溶液中的溶解性大，使部分硫化锌粒子处于亚稳定的胶质状态，导致硫化锌洗涤十分困难，其转化率也只接近50％。而且硫化锌干燥后严重结块，导致产品硫化锌颗粒粗大且粒径不均匀。同时更由于硫化氢气体具有剧毒性，使生产中存在巨大的安全隐患。

为了解决上述工艺缺点，在上世纪八、九十年代，相关研究和生产部门做了大量的研究和探索。上海电子管厂等生产与科研部门采用硫脲法生产硫化锌，其原理是将一定浓度的硫酸锌溶液中加入硫脲，然后通过加热溶液使硫脲在OH^-的作用下发生分解，生成S^2-，S^2-与Zn²⁺结合生成硫化锌，其化学反应式为：

(NH₂)₂CS+2OH^-＝S^2-+NH₂CN+2H₂O

S^2-+Zn²⁺＝ZnS↓

这一技术虽然排除了硫化氢的危险性，但在溶液之中由于需要大量的碱液促进硫脲水解，导致反应体系中产生大量的可溶性无机盐硫酸钠和硫酸铵(或碳酸钠和碳酸铵)，同样需要用大量去离子水进行洗涤硫化锌沉淀，在用乙醇进行二次洗涤后，硫化锌产品中SO₄^2-含量仍达到0.1％以上，产品只能应用于一般照明工业中。

为了提高硫化锌颗粒的粒径均匀度，上世纪90年代末开始国内有关部门提出向硫酸锌溶液中添加醋酸铵作为缓冲剂，保持硫化氢压力在10毫米汞柱以内，通入反应体系中，经过一定时间的反应，将硫化锌沉淀进行抽滤，然后用大量去离子水进行洗涤，然后用红外法烘干。反应如下：

ZnSO₄+H₂S＝ZnS+H₂SO₄

这一方法中所加入的缓冲剂醋酸铵浓度达到0.5M，目的是为了维持溶液PH值不低于2.8，同时提高了硫化锌的产率接近99％。但是粒径的均匀度得到了相应提高。

至目前为止，在国内硫化锌仍以上述方法继续生产，同时为了生产出细微化(包括纳米级)硫化锌，国内外研究十分活跃。先后出现了多种制备方法，如元素直接化合法、微乳液法、水热法、溶剂热合成等，但这些方法均需要高温并使用大量的有机溶剂，过程控制复杂，设备费用高等不足之处，目前均没有实际应用实例。

(三)发明内容：

本发明的目的就是提供一种高纯超细硫化锌的制备方法，该方法的突出特点是操作方便，合成工艺简单，转化率高，粒径均匀且可控制，污染小，可避免或减少液相中出现的团聚现象以及由中间步骤和高温反应引起的粒子团聚现象。

高纯超细硫化锌制备方法，包括下述步骤：将高纯度有机锌化合物与高纯度硫化铵于室温下固相合成，合成压力-0.1～0.1MPa，时间1-24小时，PH4～8，其中高纯度有机锌化合物与高纯度硫化铵的重量份之比为3～4∶0.5～1.0，反应完成后，在-0.1～0.1MPa，0～70℃下真空干燥，即得。

所述高纯度有机锌化合物是氯化锌、醋酸锌、甲酸锌中的一种。

本发明选择有机锌化物替代传统原料硫酸锌，既能够保证工艺的顺利实施，又使生产成本得到有效控制；同时，利用反应体系中附产有机铵盐的特性，在不引入分散剂(如乙二醇、乙二胺、丙二胺)的条件下能够保证硫化锌颗粒粒径分布均匀。而一旦引入分散剂，就会造成产品洗涤上的困难，对产品纯度造成不利影响，同时还会增加生产成本。

本发明由于采用高纯度原料(使用分析纯)，反应完成后可直接进入干燥分离工序，新产物之一的有机铵盐与粉末状硫化锌形成一种聚状混合物，通过真空加热有机铵盐即行分解，并加以回收利用，达到与硫化锌完全分离的目的，直接制备出高纯度超细硫化锌粉末。

本发明还可完全避免传统工艺所造成的环境污染，确保生产过程实现污染零排放。

本发明方法制得的硫化锌粒径在50-200nm之间。

(四)附图说明：

图1是本发明工艺流程方框图。