硫化镉气相合成装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开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°。本发明专利技术的硫化镉气相合成装置反应装置具体使得气态硫和气态镉不采用相对的方向进入合成室，从而避免了两股反应气之间的对流并避免了因反应气之间接触不充分而导致的反应不充分、合成率低的问题。本发明专利技术通过在合成室中增加挡板组件，使得合成室空间得到了有效减小，同时使得反应相对充分，大大提高了合成率，可达到85～90％。

【技术实现步骤摘要】
硫化镉气相合成装置
本专利技术涉及硫化镉制备的
，更具体地讲，本专利技术涉及一种硫化镉气相合成装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题和不足，本专利技术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，本专利技术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°。根据本专利技术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°。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。本专利技术的硫化镉气相合成装置反应装置具体使得气态硫和气态镉不采用相对的方向进入合成室，从而避免了两股反应气之间的对流并避免了因反应气之间接触不充分而导致的反应不充分、合成率低的问题；本专利技术通过在合成室中增加挡板组件，使得合成室空间得到了有效减小，同时使得反应相对充分，大大提高了合成率，可达到85～90％。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施例的硫化镉气相合成装置的结构示意图。图2示出了根据本专利技术示例性实施例的硫化镉气相合成装置中挡板组件的结构示意图。附图标记说明：10-镉蒸发管、11-镉蒸发管的进料口、12-镉蒸发管的出料口、13-镉蒸发室；20-硫蒸发管、21-硫蒸发管的进料口、22-硫蒸发管的出料口、23-硫蒸发室；30-合成管、31-合成管的进料口、32-合成管的出料口、33-合成室；40-进气帽、41-进气管、50-出口帽、51-出气管、60-挡板组件、61-挡板固定杆、62-挡板。具体实施方式在下文中，将结合附图详细说明本专利技术的硫化镉气相合成装置。图1示出了根据本专利技术示例性实施例的硫化镉气相合成装置的结构示意图。如图1所示，根据本专利技术，所述硫化镉气相合成装置包括彼此连通的镉蒸发管10、硫蒸发管20和合成管30，所述镉蒸发管的出料口12和硫蒸发管的出料口22分别与合成管的进料口31连接，并且气态镉从镉蒸发管10进入合成管30的方向与气态硫从硫蒸发管20进入合成管30的方向之间的夹角为0～90°。其中，镉蒸发管10、硫蒸发管20和合成管30均采用石英制成。根据本专利技术，镉蒸发管10、硫蒸发管20和合成管30可以一体地形成硫化镉气相合成装置，也可以互相拼接形成硫化镉气相合成装置，本领域技术人员可以根据需要具体设置。其中，当气态镉从镉蒸发管10进入合成管30的方向与气态硫从硫蒸发管20进入合成管30的方向之间的夹角为0°时，则气态镉与气态硫的进入方向是相同的，这种方式为最优的实施方式，能够保证气态镉与气态硫之间的良好接触和充分反应，具体如图1所示的实施方式。当气态镉从镉蒸发管10进入合成管30的方向与气态硫从硫蒸发管20进入合成管30的方向之间的夹角为大于0°且小于或等于90°时，则气态镉与气态硫的进入方向是互相呈一定的锐角夹角，此时的实施方式并不会对气态镉与气态硫之间的良好接触和充分反应产生不良影响。故，本专利技术在硫化镉气相合成装置的结构设置时通过确保气态镉从镉蒸发管10进入合成管30的方向与气态硫从硫蒸发管20进入合成管30的方向之间的夹角为0～90°来确保气态镉与气态硫之间的良好接触和充分反应。优选地，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°，该夹角范围内的结构设置能够实现最优的技术效果。但是，若气态镉从镉蒸发管10进入合成管30的方向与气态硫从硫蒸发管20进入合成管30的方向之间的夹角为大于90°且小于或等于180°时，则气态镉与气态硫的进入方向是在一定程度上相对的，甚至在夹角为180°时，气态镉与气态硫的进入方向是非常不利的相反方向，这会导致气态镉与气态硫在合成室内接触不充分并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫化镉气相合成装置，其特征在于，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°。

【技术特征摘要】
1.一种硫化镉气相合成装置，其特征在于，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大于0°且小于或等于90°，其中，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，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。2.根据权利要求1所述的硫化镉气相合成装置，其特征在于，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°。3.根据权利要求1所述的硫化镉气相合成装置，其特征在于，所述镉蒸发管具有固态镉转化为气态镉的镉蒸发室...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹昌威，詹科，张程，种娜，杨旭，雷聪，
申请(专利权)人：峨嵋半导体材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51