[发明专利]硫化镉气相合成装置

说明书

技术领域

本发明涉及硫化镉制备的技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种硫化镉气相合成装置。

背景技术

硫化镉(CdS)是直接带隙宽禁带的半导体材料，其禁带宽度Eg为2.42ev，分子量为144.46，无放射性，微溶于水和乙醇，溶于酸且极易溶于氨水。CdS纳米薄膜具有良好的光电转化特性，能很好地匹配太阳能光谱可见光区且对可见光有非常好的透射率，通常使用CdS纳米薄膜充当窗口层与P型半导体材料一起构成异质结太阳能电池。另外，由于在实验研究中发现CdS异质结太阳能电池具有高转化率、低成本和工艺简单等优点，因此，硫化镉将是未来廉价、高效率太阳能电池发展的主要研究方向，起到促进太阳能利用推广的作用，给地球带来洁净、环保、高效的能源，解决现在以及以后的能源危机。

目前，硫化镉一般从水溶液中沉淀制取或利用组分单质直接熔融合成。例如公开号为CN101125680A的中国专利申请公开了一种高纯硫化镉的制备方法，其公开了一种在水溶液中通过沉淀方式制备硫化镉的方法，具体公开了加工5N镉溶于优级纯盐酸中，经蒸发脱酸得到氯化镉水溶液，然后将氯化镉水溶液装入硫化镉沉淀池中，将5N硫磺装入石墨舟中，再将装有5N硫磺的石墨舟放入石英管内，石英管的一端设氢气进口，另一端设硫化氢出口，石英管放入加热炉内，开启加热炉的加热系统，然后由氢气进口通入4N氢气与5N硫反应生成5N硫化氢，由硫化氢出口向硫化镉沉淀池内通入5N硫化氢，反应生成硫化镉并沉淀过滤得到5N硫化镉产品。这种硫化镉的制备方法采用5N镉为原料，制备得到5N硫化镉的纯度较高，但是该方法所用的化学试剂较多，容易带入新的杂质，无法生产6N硫化镉。而气相合成硫化镉是采用气态镉与气态硫直接反应的方法，其避免了引入其他杂质并且能够制备得到纯度较高的硫化镉。

但是，国内的气相合成装置采用的是气态硫和气态镉从相反的两个方向进入合成室的结构，这样就使得合成室内的两股气体形成对流而难以达到压力平衡，压力大的气体会压制住压力小的气体并使气体流向相对的蒸发室内，使两股反应气体在合成室内的接触不够充分，进而导致反应不充分并影响合成率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种能够解决现有硫化镉制备过程中存在的工艺复杂且合成率较低等问题的硫化镉气相合成装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种硫化镉气相合成装置，所述硫化镉气相合成装置包括彼此连通的镉蒸发管、硫蒸发管和合成管，所述镉蒸发管的出料口和硫蒸发管的出料口分别与合成管的进料口连接，并且气态镉从镉蒸发管进入合成管的方向与气态硫从硫蒸发管进入合成管的方向之间的夹角为0～90°。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，镉蒸汽从镉蒸发管进入合成管的方向与硫蒸汽从硫蒸发管进入合成管的方向之间的夹角为0～45°。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述镉蒸发管具有固态镉转化为气态镉的镉蒸发室，镉蒸发管的进料口处设置有具有进气管的进气帽，所述进气帽与镉蒸发管的进料口之间为磨口连接。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述硫蒸发管具有固态硫转化为气态硫的硫蒸发室，硫蒸发管的进料口处设置有具有进气管的进气帽，所述进气帽与硫蒸发管的进料口之间为磨口连接。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述合成管具有气态镉与气态硫进行合成反应的合成室，所述合成管的出料口处设置有具有出气管的出气帽，所述出气帽与合成管的出料口之间为磨口连接。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述合成管中设置有用于改变气态镉与气态硫的移动路径的挡板组件。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述挡板组件包括挡板固定杆和多块挡板，所述挡板固定杆沿着合成管的长度方向固定在合成管中，所述多块挡板间隔地设置在挡板固定杆上并且所述挡板与合成管的内壁之间具有间隙。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述挡板为半圆片状的石英挡板。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，气相载体通过所述进气帽的进气管进入至镉蒸发室或硫蒸发室中。

根据本发明的硫化镉气相合成装置的一个实施例，所述气相载体为氩气。