氯氧化铋的生产
2019-01-31 11:06:04
氯氧化铋是三氯化铋的水解产品，首要用于塑料工业，使塑料制品具有美丽的珍球光泽。用量一般为氯氧化铋：树脂为0.4%～0.8%，可根据种类要求适量增减。
一、工艺流程。
如图1，包含溶解、转化水解、洗滤、烘干等工序。图1 氯氧化铋出产工艺流程
二、首要技能条件。
水淬后的铋粒，用稀释一倍的硝酸溶液溶解，生成溶液。
食盐转化：将溶液参加到饱满食盐水（密度1.2克／厘米3）中，拌和均匀，若发生白色水解物，则稍加稀溶化。
水解：将相当于氯化铋溶液体积4倍的稀释水加热至95℃，参加相当于稀释水体积0.7%～0.8%的于稀释液中，在拌和下将铋液倒入，再用热水稀释至pH＝2.3，弄清后，与上清液别离，用蒸馏水洗刷BiOCl至pH＞5。
枯燥：BiOCl在95～100℃下恒温枯燥脱水，枯燥后经过80目。
三、首要设备。
不锈钢溶解罐一个：硬聚氯乙烯塑料焊制转化槽一个；水解槽一个：离心机一台。
四、产品质量。
产出之氯氧化铋成分为（%）：BiOCl＞98.5，H2O＜0.5，酸不溶物低于0.1。
酸浸法处理氧化铋渣
2019-03-05 12:01:05
西南地区某广在处理氧化铋渣时，选用酸浸法，其工艺流程如图1。图1 氧化铋渣的酸浸法工艺流程图
整个流程包含硫酸二段逆流浸铜、浸铋、水解置换、海绵铋熔铸等首要工序。
一、硫酸浸铜。
氧化铋渣经球磨机破碎呈粉状，用硫酸溶液浸出，其反响为：
为了进步浸出作用，选用二段逆流浸出：即一次硫酸浸出后之渣，再进行二次硫酸浸出，二次硫酸浸出后之渣，进入下道工序，而二次硫酸浸出后之溶液，回来一次硫酸浸出，一次硫酸浸出后之溶液，用来收回铜。
技能条件及目标：
一次浸出液固比（3～3.5）∶1；一次浸出拌和时刻40～60分钟；一次浸出液终酸pH约2；一次浸出液弄清时刻10小时以上；二次浸出液固比（3～3.5）∶1；二次浸出拌和时刻2小时；二次浸出加酸量：工业60升，在80～l00分钟内加完。
铜浸出率43%：硫酸耗费2530千克／吨精铋。
二、浸铋。
硫酸浸出后的浸出渣，含有铋、铅与未彻底浸出的铜和铁以及银、碲、砷．锑等。浸出时，发作如下反响：
浸出后的浸出渣，再用稀溶液洗刷后，送往下道工序，用硫酸洗铜与收回银，洗铜液与硫酸浸出之硫酸铜溶液一道，加石灰乳碱性沉铜，产出Cu（OH）2渣，从中收回铜。而稀洗刷液与浸出液一道送去提铋。
技能条件及目标：
提出液固比（3～3.5）∶1；加酸量每批加工业400～430升；拌和时刻2小时；弄清时刻10小时以上；稀洗渣溶液酸度HCl 15～20克／升；洗渣时液固比2∶1；洗渣拌和时刻30分钟；洗渣弄清时刻10小时以上。
铋浸出率92%：耗费8380千克／吨精铋。
三、水解与置换。
将浸出液进行水解，使铋水解沉积而与部分杂质别离，其反响为：水解程序是将自来水注入三氯化铋谘液中，能够进步产出的氯氧化铋的档次（含铋70%以上），为了削减液量而用稀碱液水解，或将三氯化铋溶液参加自来水中，即便终究酸度相同，都会使氯氧化铋含铋档次下降为65%左右，而且沉积物的沉降速度和过滤速度都明显下降。
图2表明BiOCl溶解率、水解水量与pH值的联系。
因为BiOCl中还含有Cu、Fe、CaSO4等杂质，需用工业重溶，而且鼓风拌和，然后别离出不溶性的CaSO4与PbSO4。为了削减铋的丢失，残渣用pH≤1的溶液洗刷，以进步铋的收回率。图2 BiOCl溶解率。水解水量与pH联系
用重溶后的三氯化铋溶液，送往置换槽，用铁板置换海绵铋。因为天然置换速度太慢，为了加快速度，选用直流电电积法：置换后液回来浸出，而置换出的海绵铋放入熔融的苛性钠中熔化。
技能条件及目标：
水解稀释比为溶液∶水＝1∶10；水解后弄清6小时；置换后液含铋低于1克／升。
水解后液排放标准为加石灰中和至pH为5～6。
四、酸浸法设备。
破碎用球磨机一台；浸出并带机械拌和的2米3浸出槽四个，设备的原料为硬塑料；过滤用硬塑料制的0.5米3真空吸滤槽5个；置换用3600×900×1100毫米水泥烙沥青槽4个，阴、阳极均为950×800×10毫米钢板；水解槽共6个，巨细与原料同置换槽。
五、海绵铋熔铸。
置换出的海绵铋在铸钢锅内加固体碱熔融，然后进行精粹。
技能条件及目标：
加料温度350～400℃；熔化温度450～550℃。固体碱耗费200千克／吨海绵铋。
氧化铋生产工艺现状
2019-02-25 13:30:49
湿法的首要工艺流程：
1、精粹铋→熔化→水淬→硝酸溶解 溶液浓缩结晶→结晶煅烧→氧化铋
2、精粹铋→熔化→水淬→硝酸溶解 溶液加碱中和→氧化铋过滤洗刷→枯燥→氧化铋制品
火法的首要工艺流程：
精粹铋—→熔化—→雾化焚烧—→产品搜集—→产品分级。
目前国内的氧化铋出产厂商大都选用湿法硝酸系统出产氧化铋，因为出产过程中因硝酸介质的引进导致发生很多NXOY污染环境，产品中也不可防止残留NXOY;不论选用煅烧或枯燥，均难防止氧化铋粉末的聚会，影响产品粒度，粒度均在5μm～7μm以上，且粒度散布不均匀，对产品的使用也有较大的影响。国内选用火法出产氧化比铋产品粒度在3μm～5μm。日本和德国则多以熔体雾化–焚烧法出产氧化铋，产品粒度在1μm～2μm。中国是世界上氧化铋产值最大的国家之一。首要用硝酸法出产工艺，产品难以彻底满意该部分高端商场的需求
盐浸法处理氧化铋渣
2019-03-05 12:01:05
处理氧化铋渣，常选用硫酸加食盐浸出，其工艺流程如图1所示。图1 氧化铋渣盐浸法工艺流程图
从图1可见，氧化铋渣的盐浸法（混酸浸出）包含混酸二次浸出、中和水解等工序，产出之BiOCl，可经火法还原为粗铋；也可用重溶、铁屑置换，产出海绵铋，碱熔后铸成粗铋。
一、浸出
硫酸加食盐混酸浸出本质上是一种氯盐浸出，即用含有NaCl的硫酸溶液浸出氧化铋渣，使铋呈氯化物溶出。NaCl参加后有两方面效果：一是作为添加剂，带入和添加溶液中氯离子浓度，进步被提取金属在溶液中的溶解度；一是作为氧化剂，参加反响将被提取金属溶解。
氧化铋渣中铋以Bi2O3状况存在，在浸出中按下式反响：
这个反响本质是借助于BiOCl从中转化而完结的。所以上反响分两步进行：
氧化铋在混酸中的溶解曲线如图2所示。图2 Bi2O3在H2SO4－NaCl溶液中溶解曲线
从图2可见，当H2SO4为1N，NaCl浓度大于100克／升吋，铋的溶解兴旺20克／升。
依据物相分析得知，氧化铋渣中的铅以PbO状况存在，浸出中以PbCl2形状溶入溶液中，跟着溶液中NaCl浓度的添加，PbCl2在溶液中的溶解度增大。表1展示出这种联系。
PbO溶于混酸的反响如下：
表1 PbCl2在食盐溶液中的溶解度当溶液中有很多NaCl存在时：溶液中一起还存在很多的硫酸根，所以氧化铅能够生成硫酸铅：尽管PbSO4的溶度积比氯化铅的溶度积更小，可是生成的硫酸铅又进一步参加反响：所以PbCl2是铅浸出的终究产品。
氧化铋渣中的铜以CuO与Cu2O状况存在，浸出时，一部分生成硫酸铜，一部分生成：
当向溶液鼓入空气时，因为空气的氧化效果，可加快Cu2O的
溶解，进步铜的浸出率：氧化铋渣中的银以金属银状况存在，浸出时一部分构成氯化银。
经过浸出，铋、铜进入溶液，便于别离收回。铅与银虽部分被浸出，但当浸出结尾因为浸出液酸度下降，液温下降时，氯化铅与氯化银又从头结晶沉积，经过处理结晶、浸出渣而收回。
技能条件与目标：
浸出液组成：H2SO4 250升、NaCl 300千克、氧化铋渣500千克；液固比（4～5）∶1；浸出时刻2小时；浸出温度95℃。
铋浸出率高于95%：铜浸出率高于90%；浸出渣率40%左右；银入渣率高于90%；硫酸耗费为1250升／吨铋；食盐耗费1500千克／吨铋。
浸出设备：1500升带拌和机的珐琅反响釜四个，球磨机一台。
二、中和与水解
选用二段逆流浸出，从产出的二次浸出渣中收回银与铅；而将一次浸出液弄清一昼夜后，抽取上清液中和、水解，别离铜、铋，产出BiOCl，再从中收回铋；后液用铁屑置换，产出海绵铜，从中收回铜。
为了避免一次浸出液中分出硫酸铜结晶，有必要坚持浸出液含Cu2＋低于60克∕升，为确保不发生铋的再沉积现象，浸出液的pH值应始终坚持低于1。
当浸出液含有高浓度的铜和铋时，不能用铁屑置换，不然会得到铜与铋的混合物。所以选用加碱和水稀释，以进步溶液的pH值，使铋呈BiOCl沉积别离。
选用加Na2CO3或NaOH以升高溶液的pH值，当pH值从0.6升至1.8时，溶液中铋离子浓度明显下降，pH值与溶液含铋离子浓度联系如表2。
表2 浸出液终究pH值对残Bi3＋的影响当pH 1.8时，溶液含铋小于50毫克／升，尽管铋含量很低，但对下工序从溶液中置换铜影响很大。为了确保海绵铜含铋低于0.04%，当溶液中含铜为25克／升时，有必要使含铋量小于10毫克／升，所以有必要将浸出液终究pH值进步2.3以上。
水解最好分两步进行：第一步用碱液将pH值调至1.5；第二步将溶液体积用水稀释两倍，使pH值上升至2.3。中和与水解次第不能倒置，避免BiOCl被污染。水解反响为：氯氧化铋被污染主要是因为部分规模pH值偏高引起氢氧化铁沉积。若终究用碱调pH值，杂质铁含量有时达2%；而终究选用水稀释时，即便进步pH值至3，也无铁离子水解沉积。水解能使溶液中99.6%以上的铋沉积，产出易于弄清与过滤的颗粒较粗的BiOCl。
技能条件与目标：
中和：用30% NaOH溶液或40% Na2CO3溶液中和一次浸出液至pH 1.5。
稀释：用两倍体积水稀释，使溶液pH值由1.5进步至2.3。
常温操作，水解后溶液弄清一昼夜。
碱耗由一次浸出液终酸断定。铋水解收回率高于98%；BiOCl含铋量大于70%。
水解设备：质料为钢槽衬腔。其间碱液槽容量2米3，尺度φ1200、H2000毫米；水解槽容积10米2，尺度φ2000、H3500毫米。
三、置换
水解沉铋后液参加铁屑置换铜：技能条件及目标：
置换温度95℃，加温拌和至溶液通明不显蓝色为结尾。
铁屑耗量为理论量1.5～2倍；置换铜收回率高于95%。
置换设备：因为置换周期短，选用带拌和的1500升珐琅反响釜两个，蒸汽夹套加温，每批结尾后中止拌和，弄清别离，排放上清液，再注入沉铋后液，开动拌和，先使用海绵铜中搀杂的铁屑置换，然后参加新铁屑，直至沉铋后液分批置换结束，再放出铜渣沥干，作为收回铜的质料。
氧化镍薄膜
2017-06-06 17:49:58
用电子束反应蒸发方法制备了氧化镍薄膜，分别用三电机和二电极方法测量了薄膜在KOH电解液中的循环伏安特性和循环变色寿命，经过170h约17000次电致变色循环试验，薄膜仍保持相当好的变色性能。X-射线衍射（XRD）分析发现，原始态薄膜含有NiO多晶颗粒，经变色循环寿命试验后，薄膜仍保持其原先的结构。红外（IR）反射测量发现，薄膜内不含有结晶水式结构水。X-射线光电子能谱（XPS）分析表明，薄膜中的主要组分在原始态时为NiO，经循环寿命试验后，在致色时为NiOOH，消色态时为Ni（OH）<,2>。根据测试结果，讨论了氧化镍薄膜的电致变色机理。一种纳米金颗粒分散氧化镍复合光学薄膜制备方法，属于纳米金属颗粒与无机非金属材料的复合领域。本发明采用溶胶－凝胶法制备Ａｕ↓［ｘ］／Ｎｉ↓［（１－ｘ）］Ｏ复合光学薄膜，其中，ｘ表示Ａｕ的质量百分比，０＜ｘ≤０．９。原料为氯金酸与硝酸镍，溶剂为乙二醇独甲醚，硝酸镍溶液的浓度为０．１～１ｍｏｌ／Ｌ。本发明的优点在于：本发明使用溶胶－凝胶法制备前驱体溶液，薄膜化学计量成分容易控制；用匀胶机制备薄膜。工艺简单，价格低廉，反应温度２００℃～７００℃，比传统烧结方法低，制备周期短，节省能源；制备的纳米金颗粒分散氧化镍复合光学薄膜具有优良的非线性光学特性，在特定的波长处可观察到吸收峰，在光开关，光计算机，光波分离。一种纳米金颗粒分散氧化镍复合光学薄膜，其特征在于，薄膜的化学式为Ａｕ↓［ｘ］／Ｎｉ↓［（１－ｘ）］Ｏ，其中，ｘ表示Ａｕ的质量百分比，０＜ｘ≤０．９。在研究薄膜所呈现出的不同电致变色性能的同时，分析氧化镍薄膜电致变色性能变化的规律和微观机理。
氧化铋矿物的分离和自然铋与辉铋矿的分离
2019-02-27 11:14:28
铋在地壳中白勺均匀含量为2×10-5%，独自白勺铋矿床很少见到、铋矿藏一般与pb、cu、w、sn、ni、co等等元素白勺硫化物其生。具有工业价值白勺铋矿床大都为热液矿床,其间最重要为高温文辉铋矿型和中温热液多金属铋型。高温热液型中铋以天然铋和辉铋矿(bi2s3)状况存在于w、sn及as白勺矿石中,与之共生等等。铋作为上述矿石白勺副产物。中温热液型中铋一般最重要以其生等等。铋作为上述矿石白勺副产物。中温热液型中铋一般最重要以辉铋矿为主,此外还有天然铋及铋白勺硫代酸盐类,与cu和ni、co以及as白勺硫化物共生,铋作为铜矿石及其他矿石白勺副产物。在矿床白勺氧化带,原生铋矿藏可风化构成铋华(bi2o3)和碳酸铋矿藏[如泡铋矿(bi2o3.co2.h2o)、基性泡铋矿(2bi2o3.co2.h2o)、含水泡铋矿(bi2o3.co2.nh2o)、球泡铋矿(bi2o3.h2o)]。现在已发现白勺含铋矿藏已有50余种，但只要上述数种矿藏具有工业价值。铋矿石化学物相分析[1，2]，一般只测定氧化铋矿藏、辉铋矿和天然铋。下面介绍此三种矿藏白勺别离办法。 一、氧化铋矿藏白勺别离氧化铋矿藏系指铋华和铋碳酸盐矿藏。10%hcl可用于浸取氧化铋,天然铋和辉铋矿不溶解。但浸取过程中如有fe3+存在，则天然铋和辉铋矿白勺浸取率添加，为此，于hcl中参加sncl2。也有人以为参加抗坏血酸效果更好。羟胺也起相同白勺效果。hcl浓度和浸沉取温度都对浸取和别离效果有显着影响，故应严厉把握操作条件。文献中还引荐了其他一些别离氧化铋白勺办法，也各有特点。如用c(h2so4)=0.25mol/l-50g/l溶液,在氮气或流中浸取1h;用5%hcl-30g乙酸溶液，于80℃浸取10min。二、天然铋与辉铋矿白勺别离别离氧化铋之后，可运用下述任一办法使天然铋与辉铋矿别离：(1)天然铋之后,可运用下述任一办法使天然铋与辉铋矿别离：(1)天然铋能从agno3溶液中置换出金属银，而自身进入溶液中。了避免bi3+水解，向agno3溶液中参加一定量酸一般用20%-20g/lagno3溶液或3-6%hno3-17g/lagno3溶液，作为天然铋白勺溶剂，在规则条件下，天然铋浸取率为99%左右,辉铋矿仅溶解1.5%。本法适用于天然铋含量高白勺试亲。(2)在加热白勺情况下，辉铋矿可溶于浓hcl，天然铋不溶。浸取时试亲中白勺氧化铁与hcl效果，所生成白勺fecl3对天然铋有氧化效果,故应参加还原剂(如羟胺)以消除fe3+白勺影响。本法更适合于以辉铋矿为主白勺试样
类金刚石薄膜和薄膜镀制技术
2019-02-18 10:47:01
内容简介：类金刚石薄膜作为新式的薄膜材料，具有优异的红外光学、力学、电学、声学、热学等功能，具有宽广的运用规模。跟着航空航天、红外技能；激光、光纤通信等高科技的开展，对红外光学材料提出了更高的要求。而现在运用的锗、硅、硫化锌、等光学材料，现已不能满意要求，现在国际上非常重视类金刚石薄膜技能。类金刚石薄膜作为新一代的光学材料，它具有一系列优异功能：红外区通明、硬度高、耐磨擦、化学功能安稳、耐热冲击、热膨胀系数小等，能满意日益开展的军用及民用光学仪器的需求。用类金刚石薄膜作窗口维护膜及红外光学系统的红外增透膜及维护膜，有着非常广泛的运用远景。 选用脉冲真空电弧离子镀技能来镀制类金刚石薄膜，具有膜层功能安稳、3．4μm处无吸收峰、办法简略等长处。这一新技能我院具有自主的知识产权。现在咱们已在硅、锗基片上成功地镀制了类金刚石红外增透膜、维护膜，还为国内有关厂商镀制了刀具涂层，经测定在3～5μm和8～12弘m区域均匀透过率超越95％，膜层附着力好，耐磨、耐高低温、耐化学腐蚀。咱们现可镀制类金刚膜，氮化钛、碳化钛、钼、钨、钽等膜，这些膜在红外光学、刀具、磁头维护、芯片维护、表面改性、光滑、装修等范畴有着广泛的运用。
多层薄膜材料概述
2019-01-03 09:37:01
多层薄膜材料，就是在一层厚度只有纳米级的材料上，再铺上一层或多层性质不同的其他薄层材料，最后形成多层固态涂层。由于各层材料的电、磁及化学性质各不相同，多层薄膜材料会拥有一些奇异的特性。目前，这种制造工艺简单的新型材料正受到各国关注，已从实验室研究进入商业化阶段，可以广泛应用于防腐涂层、燃料电池及生物医学移植等领域。
《科学新闻》报道说，从事多层薄膜材料研究达10年之久的麻省理工学院鲁伯诺称，多层薄膜材料的研究开发已经到了开始收获的阶段。该材料的处理工艺简单，应用前景十分广泛。
1991年，法国斯特拉斯堡路易斯博斯卡大学的Decher首先提出由带正电的聚合物和带负电的聚合物组成2层薄膜材料的设想，由于静电的作用，在一层材料上添加另外一层材料非常容易。此后，多层薄膜材料的研究工作进展很快。通常，研究人员将带负电的天然衬材如玻璃片等，浸入含有大分子量的带正电物质的溶液中，然后冲洗、干燥，再采用含有带负电物质的溶液，不断重复上述过程，每一次产生的薄膜材料厚度仅有几纳米或更薄。由于多层薄膜材料的制造可采用重复性工艺，人们可利用机器人来完成，因此这种自动化工艺很容易实现商业化。多层薄膜材料已成为新材料领域中的一支新军。
目前，研究人员已经或即将开发的多层薄膜材料主要有以下几种：
1 制造具有珍珠母强度的材料
制造具有珍珠母强度的材料。俄克拉何马州立大学化学家柯多夫，正在仿制一种具有珍珠母强度的材料。他首先在玻璃片上铺上一层带负电的粘土材料，然后再铺上一层带正电的聚合物薄膜，新产生的双层薄膜的强度可以与珍珠母相媲美。目前，柯多夫已建立了Strala材料公司，并打算将这种材料商业化，用来制造防弹衣、航空电子设备及人造骨。
2 新型防腐蚀薄膜材料
新型防腐蚀材料。佛罗里达州立大学的施利诺夫，正在利用2种聚合电解质(PDDA和PSS)制造防腐蚀涂层。他希望这种涂层可用于保护水管以及其他接触水的金属。此外，他正在开发另外一种薄膜，可望用于制药和化学工业中的分子筛选。施利诺夫还将对有相同化学结构、但互为镜像的两种药物分子进行分离。在今年6月出版的《美国化学学会期刊》上，他宣布已经研制成一种薄膜，它可让一些分子以比其镜像分子更快的速度扩散。他建立并自任总裁的NanoStrata公司所开发的“机器人多层薄膜施加系统”已销往世界各地。
3 耐高温电池薄膜材料
可使燃料电池在高温条件下工作的多层薄膜材料。宾夕法尼亚州立大学的马鲁克认为，多层薄膜材料的特性使其能够在诸如发光二极管、太阳能电池以及传感器等高技术产品中发挥重要作用。目前，马鲁克正计划制造用于燃料电池上的超薄传导离子的多层薄膜，这种材料可在高温条件下工作，而燃料电池在低温条件下工作需要昂贵的铂催化剂。新薄膜由大约10层带正电的锆铝和带负电的钙钛矿石薄膜组成。他希望这种新的薄膜可以帮助燃料电池制造厂采用成本低廉的催化剂。马鲁克还在探索由多薄层钙钛矿石形成的铁电体材料。较厚的铁电体目前用于传感器和调速控制器中，但研究人员希望降低这种材料的厚度，以减少器件的体积，并改进其性能。
美国哈拉奥维大学也在采用多层纳米半导体颗粒结构，研制光电转换效率更高的新型太阳能电池。
多晶硅薄膜
2017-06-06 17:50:11
多晶硅薄膜是当前在能源科学和信息技术领域中广泛使用的功能材料多晶硅薄膜太阳能电池特点：即将晶体硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电他的激活层，不仅保持了晶体硅太阳电他的高性能和稳定性，而且使硅材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池如能有效突破
产业
化瓶颈，将会在太阳能电池
市场
上占据主导地位。有如下几个特点：1) 材料成本低，工艺较复杂且尚未成熟2) 光电转换效率很高3) 电池稳定性较高4）尚未突破
产业
化瓶颈多晶硅薄膜太阳能电池技术原理1)利用晶体硅薄膜制备太阳电池的基本要求为：（a）晶体硅薄膜厚度为5-150μm；（b）增加光子吸收；（c）晶体硅薄膜的宽度至少是厚度的一倍；（d）少数载流子扩散长度至少是厚度的一倍；（e）衬底必须具有机械支撑能力；（f）良好的背电极；（g）背表面进行钝化；（h）良好的晶粒间界。2）多晶硅薄膜的现有生成方法a)半导体液相外延生长法（LPE法）LPE法生长技术已广泛用于生长高质量的外延层和化合物半导体异质结构，如GaAs、AIGaAs、Si、Ge、siGe等。LPE可以在平面和非平面衬底上生长，能获得结构十分完美的材料。用LPE技术生长晶体硅薄膜来制备高效薄膜太阳电池，近年来引起了广泛兴趣。 LPE生长可以进行掺杂，形成n-型和p-型层，LPE生长设备为通用外延生长设备，生长温度为300°C-900°C，生长速率为0.2μm-2μm／min，厚度为0.5μm-100μm。外延层的形貌决定于结晶条件，并可直接获得具有绒面织构表面的外延层。 b)区熔再结晶法（ZMR法）在硅（或其它廉价衬底材料上）形成SiO，层，用Lp-CVD法在其上沉积硅层（3μm-5μm，晶粒尺寸为0.01-0.μm），将该层进行区熔结晶（ZMR）形成多晶硅层。 控制ZMR条件，可使再结晶硅膜中的腐蚀坑密度由1×I07cm-2下降到1-2×106cm-2，同时（100）晶相面积迅速增加到90％以上。为了满足光伏电池对层厚的要求，在ZMR层上用CVD法生长厚度为50μm-60μm的硅层作为激活层，用扫描加热使其晶粒增大至几毫米，从而形成绝缘层硅结构（SOI），激活层为p 型，电阻率为1Ω·cm-2Ω·cm。为获得高质量的激活层，在进行Lp-CVD前，对ZMR层表面进行HCI腐蚀处理。为制备多晶硅薄膜太阳龟池，在激活层表面进行腐蚀形成绒面织构，并在其上进行n-型杂质扩散形成p-n结，然后进行表面钝化处理和沉积减反射层，并制备上电极，进行背面腐蚀和氢化处理，制作背电极，即制成多晶硅薄膜太阳能电池。 上述结构不但有效地降低串联电阻，还能增加背反射。在10cm×10cm面积上获得转换效率为14. 22％的多晶硅薄膜太阳电池。c）等离子喷涂法（PSM） 采用DC一RF混合等离子系统。以纯度为99.9999％，粒度为50μm一150μm的p-型晶体硅粉作为原材料，用Ar气作为携带气体，由DC-RF等离子体进行喷涂。原料贮存盒和携带气体管道涂覆Si-C-N-O化合物，防止
金属
杂质污染硅粉在高温等离子体中加热熔化。熔化的粒子沉积在衬底上，衬底由加热器加热，沉积前，用红外热偶测试衬底温度，使之保持在1200℃，沉积室由不锈钢制成，用无油泵抽真空，其真空度为1.33×10-2pa。等离子体由Ar和少量H构成，沉积时压强为8×10-8pa。沉积的多晶硅膜厚度为200μm-1000μm。多晶硅晶粒尺寸为20μm-50μm，沉积速率大于10μm／s。用等离子体喷涂沉积多晶硅薄膜太阳电池，全部采用低温等离子CVD工艺。用碱或酸溶液腐蚀沉积的多晶硅层，在其上于200℃用等离子CVD形成厚度约200×10-8cm的微晶硅作为发射层，并制备ITO减反射层和银浆电极构成太阳电池。面积为lcm2，在AM1.5、100mW／cm2条件下，电他转换效率为了η=4.3%。d)叠层法 在较低的温度300℃下，用叠层技术，在经预先氟化处理的玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜，该方法类似于沉积a-Si：H薄膜。在低温下用等离子增强化学气相沉积法（PELVD）沉积大面积多晶硅薄膜。 一般，p。型掺杂多晶硅薄膜用叠层技术沉积，其厚度为0.28mm～5.78mm。典型的沉积条件为：SiF4流量为60SCCm，氢流量为15SCCm，沉积温度为300℃，微波功率为200W，压强为53.3Pa。进行卜型掺杂沉积时，在氢气中混合10ppmPH3，流量为18SCCm。每次沉积持续和原子氢处理时间为10s。由于沉积时，掺杂用的PH3和源SiF4加入氢等离子体区域，这样可以较好地控制膜中的P和Si的比例。在100K-400K温度范围内，用霍尔效应和电导测量确定其载流子输运特性。实验表明，材料结构是膜厚的函数，霍尔迁移率随膜厚度增加而增加，样品的最高迁移率区是在薄膜表面附近。载流子电导由晶粒问界势垒决定。e)化学气相沉积法（CVD）用化学气相沉积法（CVD），在铝陶瓷衬底上沉积3μm-5μm的硅薄膜。为了获得高质量的硅薄膜，铝陶瓷衬底上预先沉积Si3N4／SiOx双层膜。在硅薄膜沉积时，引入硼掺杂。用CW-Ar激光束溶化沉积的硅膜，在氮气氛中，400℃-500℃下再结晶。制备薄膜太阳电池时，用常规方法进行P扩散和沉积ITO膜，用氢等离子处理来钝化晶体缺陷。电池也可采用MgF2（110×10-8cm）／TiO2（650×l0-8cm）双层减反射膜，MgF2层用电子束蒸发方法沉积，TiO2层用常压CVD沉积。该方法制备的太阳电池厚度为4．2μm，短路电流为25.5mA／cm2，开路电压为0.48V，FF为0．53，η=6.52％。f)固相结晶法（SPC）开始材料a-Si用SiH，或Si2H，辉光放电沉积在平面或绒面衬底上，沉积时加A PH3，形成p。掺杂层，其作用起增强晶核和形成大晶核的作用。p-掺杂层典型的厚度为170nm，在其上沉积不掺杂的a-Si层。通过改变沉积条件，如压力，RF功率等来改变不掺杂的a-Si层的结构。沉积后，在真空中600℃下进行退火，使a-Si层进行固相结晶，形成多晶硅。用Raman光谱研究未掺杂a-Si结构和多晶硅膜关系，经Secco腐蚀显露出晶界，用扫描电镜测量晶粒尺寸和密度用上述SPC法制备的多晶硅薄膜电池，其结构为衬底采用钨，SPC后n型多晶硅层厚度为～10μm，在n型多晶硅上沉积卜型a-Si和p型a-Si，其厚度为～10μm，在p型a-Si上沉积～70nm的ITO膜，并沉积
金属
电极。制作的多晶硅太阳电池，面积为1cm2，转换效率为6．3％，当波长为900nin时，电他的收集系数为51％，电他少数载流子扩散长度为11μm，最高短路电流为28.4mA／cm2。p型掺杂层的P杂大于1020cm-3。 3)根据目前的文献多晶硅薄膜适用的衬底材料（类似于非晶硅薄膜电池的导电玻璃）如下a)单晶硅 b）多晶硅 c）石墨包SiC d）SiSiC e）玻璃碳 f）SiO2膜多晶硅薄膜太阳能电池近期技术发展情况1)根据公开信息，无锡尚德自2001年起已在研发多晶硅薄膜生产技术，２００５年，尚德在国家科技部和江苏省、无锡市三级的支持下，加快第二代多晶硅薄膜太阳电池大规模
产业
化研究，但目前尚未披露实质性进展；2)德国夫朗霍费太阳能研究所采用RTCVD法在SSP衬底上制备的太阳能电池转换效率可达8％以上；3)1998年北京市太阳能研究所赵玉文等报道了以SiH2Cl2为原料气体，采用快速热化学气相沉积（RTCVD）工艺在石英反应器中沉积多晶硅薄膜。气源为H2和SiH2Cl2的混合物，石英管内配有石墨样品托架，采用程控光源将石墨样品托架加热到1200℃。试验所用衬底为重掺杂磷非活性单晶硅片或非硅质底材。在1030℃下薄膜生长速率为10nm／s，研究了薄膜生长特性，薄膜的微结构，并研制了多晶硅薄
我国在氧化石墨烯薄膜淡化海水领域获突破
2019-01-04 17:20:20
继石墨烯之父、2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆(AndreGeim)团队探索控制氧化石墨烯薄膜的孔径大小淡化海水后，日前中国科学家在该领域也获得新突破。 海水淡化示意图
10月9日，国际学术期刊《Nature》在线刊登了题目为“通过阳离子控制氧化石墨烯薄膜层间距实现离子筛分”(“Ion sieving ingraphene oxide membranes via cationic control of interlayerspacing”)的研究论文。该研究提出并实现了通过水合离子精确控制石墨烯膜的层间距，展示出优异的离子筛分和海水淡化性能。该研究来自中国科学院上海应用物理研究所研究院方海平、李景烨，以及上海大学的吴明红团队、南京工业大学金万勤团队等。
石墨烯因具有优良的光、电、力学等性能，被称为“新材料之王”、“超级材料”等。2004年，海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)成功地从石墨中分离出石墨烯，证实石墨烯可单独存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，其能够在实验室通过简单的氧化生产出来。考虑到氧化石墨烯的灵活性和成本，氧化石墨烯比单层石墨烯更具有潜在优势。
据了解，精确控制(氧化)石墨烯膜的层间距在环境、能源材料等领域具有重要意义，尤其在水处理、离子/分子分离以及电池/电容等应用领域中起到关键作用。对于(氧化)石墨烯纳米片，要实现其层间距固定并精确到1/10纳米这么小的尺度，其困难可想而知，更具挑战的是，(氧化)石墨烯膜在水溶液中还会发生溶胀导致分离性能严重衰减。一直以来，研究者们利用纳米技术操控、膜间修饰小分子等技术做了诸多努力但仍难以如愿。
海姆在“第四届中国国际石墨烯创新大会”上曾称，氧化石墨烯氧化物分层取得进展后，现在可得到100纳米的厚度，形成氧化石墨烯膜。该研究成果已于今年4月发表在国际学术杂志《NatureNanotechnology》上。彼时的实验证实，用他们的方法能够使氧化石墨烯薄膜对氯化钠的离子的过滤率高达97%，这意味着该膜系统能够很好地进行过滤常见的盐离子。
据上海大学网站消息，中国科学家提出了溶液中离子本身可以有效控制(氧化)石墨烯膜的层间距，并进行了相应的理论模拟计算加以验证，同时利用上海光源的X射线小角散射(BL16B1)、精细吸收谱(BL14W1)以及紫外等表征手段证明了离子与(氧化)石墨烯片层内芳香环结构之间存在水合离子-π相互作用。这样的作用像“桥墩”一样支撑石墨烯片层，精确控制了(氧化)石墨烯膜的层间距，而不同大小的水合离子相当于不同大小的“桥墩”，进而对应于不同的层间距。
通过实验成功实现并观测到(氧化)石墨烯膜与不同的离子溶液作用后具有特定的层间距，这样的间距可以小到一纳米左右，而不同离子对应的间距差异小于1/10纳米;当(氧化)石墨烯膜与水合直径小的离子溶液结合后，具有更大水合直径的离子就难以进入石墨烯膜。因此，通过离子选择可以实现对(氧化)石墨烯膜的层间距达1/10纳米的精确控制。此外，通过系列水合离子控制的多(氧化)石墨烯复合膜，从实验上实现了不同离子间的精确筛分。
该研究不仅为石墨烯膜的设计制备提供了理论与技术指导，也为其他二维材料在分离膜领域的研究开辟了新思路。
海姆曾表示，“把氧化石墨烯的薄膜应用到海水淡化当中，我认为这是一个可以实现商业化的例子。在未来海水淡化中，由于使用了氧化石墨烯，我认为它的成本将会越来越低，所以这将会是一个非常好的商业化的例子。”不过，如何在工业上大规模地、廉价地生产稳定的氧化石墨烯薄膜系统，而且还能有效抵抗有机物、盐、和生物材料的腐蚀等，可能还面临一定的挑战。
氧化石墨烯薄膜
