CC BY
9
CHEMICAL SCIENCES
A method for producing high purity calcium selenide Yagubov N.1, Mamedova L.2, Bagiyeva M.3 (Republic of Azerbaijan) Способ получения селенида кальция высокой чистоты Ягубов Н. И.1, Мамедова Л. А.2, Багиева М. Р.3 (Азербайджанская Республика)
'Ягубов Наги Ибрагим / Yagubov Naqi - кандидат химических наук, доцент; Мамедова Лала Алигасан /Mamedova Lala - кандидат химических наук, доцент; 3БагиеваМалахат Рустам /BagiyevaMalahat - кандидат химических наук, доцент,
кафедра общей и неорганической химии, химический факультет, Бакинский государственный университет, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: кристаллы селенида кальция получены с помощью взаимодействия элементарных кальция и селена при температуре 480-500К в течение 10-12 часов и дальнейшей четырехчасовой выдержке при температуре 1100К в течение 4 часов. Затем их переносят в кварцевую ампулу с кристаллическим йодом с расчетом 5 мг/см3. Очистка проводится в режиме Т'=1050К; Т2=1150К с выдержкой 10-12 ч. Полученный селенид кальция содержит 99,999% основного компонента.
Abstract: crystals obtained interaction calcium selenite and calcium elementary selenium at a temperature of 480-500K for '0-'2 hours and further aging at four-''00K temperature for 4 hours, then transferred to a quartz tube with crystalline iodine counting 5mg / sm3. Cleaning conducted at regime T' = '050 K; T2 = ''50Kdelayed '0-'2ch. The resulting calcium selenite comprises 99.999% of the main component.
Ключевые слова: фотопроводимость, полупроводник, твердый раствор, микротвердость. Keywords: photoconductive, semiconductor, solid solution, micro-hardness.
Халькогениды кальция, а также полученные на их основе тройные фазы относятся к перспективным веществам для разработки люминесцентных и фотоэлектрических материалов [8-9]. Халькогениды индия и твердые растворы на его основе обладают фоточувствительными свойствами [10].
Синтез и очистка селенида кальция заключается во взаимодействии элементарных кальция и селена в вакуумированной запаянной кварцевой ампуле при 500-520К в течение 8-10 ч. дальнейшей двухчасовой выдержке при температуре 1070К в течение 2 ч. и дальнейшем переносе в кварцевую ампулу с кристаллическим йодом с расчетом 5 мг/ см3 и откачивают до 1,33 Па при 290К. Очистка проводится в режиме Т1= I020 Ki; T2= II20K с выдержкой 7-8 ч, неочищенный CaSe помещается в холодную зону. Полученный селенид кальция содержит 99,99% основного компонента.
Селенид кальция, как основной люминофорный материал, коэффициент полезного, действия которого близок к единице, до настоящего времени синтезируют косвенными химическими методами [I-7].
При этом полученный СаSe загрязняется побочными продуктами (CaSeO4 CaO, CaSe2 CaCO3, Se).
Несмотря на то, что применяется сложная технология, чистота целого продукта составляет лишь 60+97 %. Возможны также отклонения от стехиометрического состава. В отличии от вышеизложенных, предположенный способ позволяет получить 99,99% чистого селенид кальция белого цвета, в виде мелких кристаллов свободных от всяких посторонних примесей. Селенид кальция синтезирован из металлического кальция и элементарного селена. Чистота исходных компонентов составляет: кальций с содержанием примесей. 1.I0"2% Mg, I.I0-3 Si, I.I0"3% Al, I.I0"3% Mn, I.I0-4 Cu.
Перед началом синтеза металлический кальций очищают от органических масел путем дистилляции в согнутый откаченной до I,33 Па перекисной трубке при 300-370 К с последующей механической очисткой поверхности до проявления металлического блеска.
Очищенный металлический кальций и элементарный селен, взятые в стехиометрических соотношениях общей массой I5-20 г, помещают в кварцевую ампулу, которую откачивают до 1.33 Па. Синтез проводят в горизонтальной печи при 450-490К в течение 8 - 10 ч. Ампула во
7 ■ European science № 12(22)
время синтеза регулярно вращается вокруг своей оси, тем самым поверхность металла освобождается от селенида кальция и реакция идет до конца. При этом получают мелкокристаллический рыхлый порошок, окрашенный в черный цвет, непригодный для дальнейшего использования. Загрязнение связано с тем, что при синтезе органические масла, содержащиеся на поверхности и в трещинах металлического кальция Са при высокой температуре распадаются на свободный углерод, сажу и водород.
Сажа адсорбируется образовавшимся мелкокристаллическим CаSe, а водород взаимодействует с селеном, образуя селеноводород. Об этом свидетельствует запах селеноводорода при вскрытии ампулы.
Далее, не вскрывая ампулы, температуру печи поднимали до 1073К, поддерживая ее 2 ч. При этом CaSe частично очищается, а в присутствии определенного слоя угля создавалась восстановительная среда, которая позволяла перевести имеющиеся примеси в летучие компоненты. На втором этапе синтезированный CaSe подвергался очистке методом химической транспортной реакции / XTP/. Индивидуальность соединений селенида кальция исследовали методами физико-химического анализа (дифференциально-термический анализ (ДГА), рентгенофазовый (РФА), микроструктурный (МСА)), химического анализа, а также определением плотности и измерением микротвердости. Tермограммы записывали на низкочастотном терморегистраторе Tермоскан-2, со скоростью нагревания 10 град/мин. Дифрактограммы снимали на установке Д-2 PHASER (CuK-излучение). Микротвердость измеряли на микротвердомере ПМГ-3 при нагрузках, выбранных в результате изучения микротвердости каждой фазы. Микроструктуру сплавов изучали на микроскопе МИМ-8. Шлифы сплавов травили смесью HNO3 (HCl разб.): H2O2=1:1, а сплавы на основе CaSe -20% HCl. Плотность определяли пикнометрическим методом, в качестве рабочей жидкости использовали гептан. CaSe переносили в новую кварцевую ампулу, куда также помещали кристаллический йод с расчетом 5 мг/ см3 и ампулу откачивали до I, 33 Па. Очистку проводили в горизонтальной двух температурной печи при T1=1070 К и T2=1170T К с выдержкой 7-8 часов. Очищаемое вещество находилось в холодной зоне, где идет глубокая очистка.
При этом йод осуществляет перенос имеющихся в сульфиде кальция примесей. Сам CaSе в этих условиях с йодом не взаимодействует. Полученный CaSе белого цвета, относительно не устойчив на воздухе, плохо растворяется в воде.
Литература
1. A.C. № 122085 Канада МКИ 3НОЛЛ. Полупроводниковые халькогениды металлов, 1973. 256 с.
2. А.С. № 2078647. Аурлим. МКН С1А BIS способ получения кристаллического полупроводникового соединения элементов группы II-VI, 1982.
3. Дорфман В. Ф., Галина М. Б., Жак И. Д. Механизм диффузионного переноса при XTP // Tеоретические основы химической технологии, 1969. T. 3. № 1. С. 49-57.
4. Лыскова Ю. Б., Вахабов А. В. О теплоте плавления соединений подгруппы кальция с селеном и теллур // Изв. АН СССР. Неорган. материалы, 1973. T. 11. № 2. С. 361-363.
5. Оболочник В. А. Селениды. М.: Металлургия, 1972. 256 с.
6. Родыгина В. В. Кальций и его соединения и сплавы. М.: Металлургия, 1967. С. 61-67.
7. Чижиков Д. М., Счастливый В. П. Селен и селениды. М.: Наука, 1964. 320 c.
8. Jabbarov R. B. Photoluminescence of Mn2+ ions in CaGa2Se4 // J. Physics, 2001. V. 7. № 2. P. 6-69.
9. Smet P., Wauters D., Poelman D., Van Meirhaeghe R. L. Influence of sintering on photoluminescent emission of SrS: Cu, Ag powders and e-beam evaporated phosphor layers. Solid State Commun, 2001. № 118, P. 59-62.
10. Рустамов П. Г., Мехтиев Р. Ф., Алиев О. М. и др. Фоточувствительный материал. А.С. № 508837. Опубл. БН. № 12, 1976.
European science № 12(22) ■ S
