高純硫化鉍合成新工藝研究

伏彩萍

（湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司，湖南郴州 423037）

硫化鉍（Bi2S3）作為一種重要的半導(dǎo)體材料，廣泛用于可見光波段光電器件、自動照相機(jī)控制照度計(jì)、光導(dǎo)鼓、太陽能電池、激光調(diào)制池、可見光探測器、激光窗口材料、紅外雙色探測器、光致發(fā)光、電致發(fā)光、陰極射線發(fā)光材料的制造。基于Peltier效應(yīng)，硫化鉍在熱電冷卻技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。納米級的硫化鉍不僅能使紫外可見吸收波長與熒光發(fā)射波長發(fā)生藍(lán)移，還能產(chǎn)生非線性光學(xué)響應(yīng)，增強(qiáng)納米粒子的氧化還原能力，同時也具有優(yōu)異的光電催化性能，在發(fā)光材料、非線性光學(xué)材料、光催化材料等方面有著廣泛的應(yīng)用前景［1］。

現(xiàn)有的硫化鉍制備工藝：（1）按化學(xué)計(jì)量比計(jì)量的高純金屬鉍與分析純單質(zhì)硫置于密閉容器中，抽盡密閉容器中空氣，加熱密閉容器中鉍與硫至300℃左右，略高于鉍的熔點(diǎn)，硫與鉍直接反應(yīng)生成硫化鉍；（2）分析純鉍鹽配成一定摩爾濃度的溶液，溶液中通入硫化氫氣體制備硫化鉍；（3）分析純氯化鉍溶液中在攪拌下慢慢加入分析純硫代乙酰胺制備硫化鉍。

三種工藝的反應(yīng)機(jī)理如下：

工藝（1）反應(yīng)機(jī)理：

3S+2Bi═Bi2S3

工藝（2）反應(yīng)機(jī)理：

2BiCl3+3H2S═Bi2S3+6HCl

工藝（3）反應(yīng)機(jī)理：

2BiCl3+3CH3CSNH2+3H2O═Bi2S3+3CH3CONH2+6HCl

工藝（1）能環(huán)境友好地制備出高純硫化鉍，但設(shè)備復(fù)雜，操作困難，難大批量工業(yè)化生產(chǎn)。

工藝（2）制備硫化鉍，硫化氫發(fā)生器不易控制，硫化氫產(chǎn)生量大吸收反應(yīng)不完全，則硫化氫溢出污染環(huán)境；硫化氫產(chǎn)生量小，吸收反應(yīng)時間延長不經(jīng)濟(jì)。同時產(chǎn)物硫化鉍中含氯化物不易洗滌。……