專利名稱：一種晶體生長用TlBr粉體的溶液合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶體生長用TIBr粉體的常溫常壓 溶液合成方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，對高能射線的探測器提出了更高的要求，高分 辨率、室溫使用、小型化成為X射線探測器的發(fā)展方向。TIBr半導(dǎo)體材料具有如下優(yōu)點，使 它成為近十年繼⑶！^丄屯—；?。?；！^取工^？！^“后的熱門探測器材料。高原子序數(shù)(ZT1 = 81， ZBr = 35)和高密度(7. 56g/cm3)，可使它對高能射線有較強的阻止本領(lǐng)，有較高的探測效 率；寬禁帶(2. 68eV)，能保證器件具有較高的電阻率(1012Q -cm)和較低的漏電流，探測器 能在室溫甚至更高的溫度范圍內(nèi)工作；能量吸收深度小(0. 32mm/100keV)，探測器用晶體 的厚度要求可大大減小，同時能提高感生電荷的收集效率。探測器的各項性能參數(shù)，如暗電 流、能量分辨率、探測效率等對于探測器晶體的質(zhì)量極為敏感。而晶體中的雜質(zhì)及缺陷都會 成為晶體中載流子的陷阱，從而損壞載流子的傳輸特性，增大探測器的暗電流，進而影響探 測器的性能。因此，這對TIBr探測器制備的第一步即粉體合成，提出了高純、具有合適化學(xué) 計量比的要求。據(jù)文獻報道的TIBr粉體合成方法主要有單質(zhì)合成方法和溶液合成方法兩 種。其中單質(zhì)合成方法是采用金屬T1和單質(zhì)Br2在高溫下直接化合。但是這種方法較為 復(fù)雜，因為合成過程中TIBr易被Br2氧化從而生成TlBr3。而溶液合成方法則較為簡易，同 時與生成物具有不同溶解度的雜質(zhì)也可以在合成過程中被去除，從而更為清潔。因此，溶液 法合成TIBr粉體為一種更為簡易、清潔、可控的方法。V. Kozlov等人報導(dǎo)了采用NH4Br和T12S04作為反應(yīng)物在水熱釜中共沉淀合成 TIBr。由于T12S04在室溫下的溶解度較小(T12S04溶解度曲線為上升型)，因此采用NH4Br 和T12S04合成TIBr時，需要在高溫高壓(即水熱環(huán)境)下進行以增加T12S04的溶解度，合 成條件較復(fù)雜。本發(fā)明采用TlN03*HBr作為反應(yīng)物，由于T1N03具有較大的常溫常壓溶解 度，使得合成容易在常溫常壓下實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶體生長用TIBr粉體的溶液合成方法，該溶液合成 方法可以在常溫常壓下于水溶液中采用共沉淀的方式制備TIBr粉體，同時能夠控制生成 TIBr中T1及Br原子的物質(zhì)量比。本發(fā)明提供的晶體生長用TIBr粉體的溶液合成方法，其特征在于該方法包括下 述步驟(1)室溫下，制備T1N03的水溶液及濃度為0. 09-9mol/L的HBr溶液；(2)分別將T1N03的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，使該容器中TlN03&HBr 的摩爾比為0.95 1 1.4 1，在攪拌作用下共沉淀生成TIBr ；(3)將步驟(2)中的生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并加入去離子水反復(fù)清洗，直到清洗的水樣趨于中性；(4)將清洗過的沉淀物烘干，烘干溫度為35_95°C，得到TIBr粉體。本發(fā)明方法所采用的反應(yīng)物經(jīng)過反應(yīng)TlN03+HBr — TlBr+HN03后生成TIBr沉淀及 HN03，它以T1N03和HBr作為反應(yīng)物，在常溫常壓下于水溶液中采用共沉淀的方式制備TIBr 粉體，同時以控制生成物TIBr中T1及Br原子的物質(zhì)量比為目的，研究反應(yīng)物摩爾比、HBr 溶液濃度以及烘干溫度對其影響。具體而言，本發(fā)明有如下優(yōu)點(1)反應(yīng)物11而3具有較大的常溫常壓溶解度，從而減少了反應(yīng)溶液的體積，使得 此方法更加容易實現(xiàn)。(2)生成物HN03易溶于水，易于與TIBr分離，同時，殘留于TIBr粉體上的11而3在 后續(xù)的烘干過程中會由于分解而去除。(3)合成過程在水溶液中進行，與TIBr溶解度差別較大的雜質(zhì)在共沉淀過程中易 被去除。(4)整個反應(yīng)過程在常溫常壓下進行，設(shè)備簡單、工藝簡單、成本低，制備過程便于 操作和控制。


圖1為實例1所得TIBr粉體的SEM照片；圖2為實例2所得TIBr粉體的SEM照片；圖3為實例3所得TIBr粉體的SEM照片；圖4為實例4所得TIBr粉體的XRD圖譜。
具體實施例方式下面通過借助實施例更加詳細地說明本發(fā)明，但以下實施例僅是說明性的，本發(fā) 明的保護范圍并不受這些實施例的限制。實施例1(1)稱量T1N03粉體11. 389g，溶于150mL去離子水，得到T1N03水溶液；(2)將9mol/L的HBr用去離子水稀釋100倍，得到濃度為0. 09mol/L的HBr溶液。 取此HBr溶液500mL,使T1N03與HBr的摩爾比為0. 95 ；(3)分別將T1N03的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，在攪拌作用下共沉淀生 成 TIBr ；(4)將上步中生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并倒入去離子水反復(fù)清洗， 直到清洗的水樣PH值大于5;(5)將清洗過的沉淀物于烘箱中以50°C恒溫烘干，得到TIBr粉體。經(jīng)XRF測試，所得TIBr粉體中T1和Br原子的摩爾比為0. 93162。圖1所示為所 得TIBr粉體的SEM照片，粉體平均粒徑為3微米。實施例2(1)稱量T1N03粉體11. 988g，溶于150mL去離子水，得到T1N03的水溶液；(2)將濃度為9mol/L的HBr用去離子水稀釋10倍，得濃度為0. 9mol/L的HBr溶 液。取此HBr溶液50mL，此時T1N03與HBr的摩爾比為1 ；
(3)分別將T1N03的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，在攪拌作用下共沉淀生 成 TIBr ；(4)將上步中生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并倒入去離子水反復(fù)清洗， 直到清洗的水樣PH值大于5;(5)將清洗過的沉淀物于烘箱中以95°C恒溫烘干，得到TIBr粉體。經(jīng)XRF測試，所得TIBr粉體中T1和Br原子的摩爾比為0. 94306。圖2所示為所 得TIBr粉體的SEM照片，粉體平均粒徑為1. 5微米。實施例3(1)稱量T1N03粉體15. 585g，溶于150mL去離子水，得到T1N03的水溶液；(2)將濃度為9mol/L的HBr用去離子水稀釋100倍，得濃度為0. 09mol/L的HBr 溶液。取此HBr溶液500mL,則T1N03與HBr的摩爾比為1. 3 ；(3)分別將T1N03的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，在攪拌作用下共沉淀生 成 TIBr ；(4)將上步中生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并倒入去離子水反復(fù)清洗共 9遍，直到清洗的水樣pH值大于5 ；(5)將清洗過的沉淀物于烘箱中以95°C恒溫烘干，得到TIBr粉體。經(jīng)XRF測試，所得TIBr粉體中T1和Br原子的摩爾比為0. 98946。圖3所示為所 得TIBr粉體的SEM照片，粉體平均粒徑為1微米。實施例4(1)稱量T1N03粉體12. 588g，溶于150mL去離子水，得到T1N03的水溶液；(2)取濃度為9mol/L的HBr溶液5mL。此時T1N03與HBr的摩爾比為1. 05(3)分別將T1N03的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，在攪拌作用下共沉淀生 成 TIBr ；(4)將上步中生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并倒入去離子水反復(fù)清洗， 直到清洗的水樣PH值大于5;(5)將清洗過的沉淀物于烘箱中以65°C恒溫烘干，得到TIBr粉體。經(jīng)XRF測試，所得TIBr粉體中T1和Br原子的摩爾比為0. 93322，圖4所示為所得 TIBr粉體的XRD圖譜。實施例5(1)稱量T1N03粉體16. 784g，溶于150mL水，得到T1N03的水溶液；(2)將濃度為9mol/L的HBr用去離子水稀釋100倍，得濃度為0. 09mol/L的HBr 溶液。取此HBr溶液500mL，此時T1N03與HBr的摩爾比為1. 4 ； (3)分別將T1N03的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，在攪拌作用下共沉淀生 成 TIBr ；(4)將上步中生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并倒入去離子水反復(fù)清洗， 直到清洗的水樣PH值大于5;(5)將清洗過的沉淀物于烘箱中以95°C恒溫烘干，得到TIBr粉體。經(jīng)XRF測試，所得TIBr粉體中T1和Br原子的摩爾比為0. 99988。實施本發(fā)明時，所配制的T1N03水溶液的濃度越高，反應(yīng)溶液的體積越小，有利
5于減少成本且便于操作，因此最好采用飽和溶液，實際操作過程中，采用接近飽和溶液的 11而3水溶液。
權(quán)利要求
一種晶體生長用TlBr粉體的溶液合成方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)室溫下，制備TlNO3的水溶液及濃度為0.09-9mol/L的HBr溶液；(2)分別將TlNO3的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，使該容器中TlNO3及HBr的摩爾比為0.95∶1～1.4∶1，在攪拌作用下共沉淀生成TlBr；(3)將步驟(2)中的生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并加入去離子水反復(fù)清洗，直到清洗的水樣趨于中性；(4)將清洗過的沉淀物烘干，烘干溫度為35-95℃，得到TlBr粉體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體生長用TlBr粉體的溶液合成方法，先在室溫下，制備TlNO3的水溶液及濃度為0.09-9mol/L的HBr溶液；分別將TlNO3的水溶液及HBr溶液滴加至同一容器中，使該容器中TlNO3及HBr的摩爾比為0.95∶1～1.4∶1，在攪拌作用下共沉淀生成TlBr；將生成物靜置后倒去上清液，保留沉淀物，并加入去離子水反復(fù)清洗，直到清洗的水樣趨于中性；最后將清洗過的沉淀物烘干，烘干溫度為35-95℃，得到TlBr粉體。該溶液合成方法可以在常溫常壓下于水溶液中采用共沉淀的方式制備TlBr粉體，同時能夠控制TlBr中Tl及Br原子的物質(zhì)量比。
文檔編號C01G15/00GK101875506SQ200910273160
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者周東祥, 權(quán)琳, 胡云香, 鄭志平, 龔樹萍 申請人:華中科技大學(xué)