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氯化鎵又叫三氯化鎵,化學式GaCl3,式量176.08,無色或白色針狀結晶。易潮解,易溶于水和乙醇,溶于氨水,微溶于石油醚。熔點77.9±0.2℃,沸點為102.3℃。共價型化合物,氣態時為雙聚分子。在水中強烈水解,遇潮濕空氣則發煙。用作有機反應的催化劑。
三氯化鎵一般通過鎵和氯氣直接反應制取,或在 200℃下由氯化氫和三氧化二鎵反應制取。三氯化鎵是用于光譜分析和有機反應的催化劑,為合成有機鎵試劑的重要原料。三氯化鎵制備出來時它是無色針狀結晶,其制備和后處理需在無水無氧 的條件下操作,且它具有很強的腐蝕性,對大多數的高分子材料、不銹鋼材料、有機物都有很強的腐蝕性。由于針狀或是粉末狀的三氯化鎵的流動性很 差,容易粘附在容器壁上,在轉移、應用過程中操作非常不方便;而且需要 將其加熱后應用,這樣也會造成溫度高,不好控制加入量等問題。因此,對三氯化鎵進行制粒,使三氯化鎵的應用更加方便,是本領域亟需解決的技術問題。
CN201410773154.4一種三氯化鎵顆粒的制備方法,包括以下步驟:
(1)將三氯化鎵移入手套箱,控制手套箱內水、氧含量均小于5ppm, 升溫使三氯化鎵熔融;
(2)在所述手套箱內將熔融的三氯化鎵液體滴加到液氮中;
(3)待所述熔融的三氯化鎵液滴凝固后,得到球形或類球形的三氯化鎵顆粒。
與現有技術相比,本發明的有益效果如下:
(1)本發明工藝步驟簡單,原料廉價易得,得到較規整的球形顆粒。這些球形或類球形三氯化鎵顆粒流動性強,不會粘附在容器壁上,在轉移、應用過程中操作非常方便,加入量也很好控制。
(2)本發明在操作中不會引入雜質,保證了產品的純度。
一、用于制備離子液體氯化鎵/氯化1-甲基-3-乙基咪唑體系電鍍液
離子液體是一種綠色溶劑,具有較寬的電化學窗口,在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬和合金,但沒有高溫熔鹽那樣的強腐蝕性;同時,在離子液體中電沉積可以得到大多數在水溶液中得到的金屬,并沒有副反應,因而得到的金屬質量更好。離子液體的上述特性及其良好的導電率、低的蒸氣壓使之成為電沉積研究中的嶄新液體。CN201410773154.4提供了一種離子液體氯化鎵/氯化1-甲基-3-乙基咪唑體系電鍍液,以下將氯化鎵/氯化 1-甲基-3-乙基咪唑簡寫為GaCl3/EMIC。為實現上述目的,本發明采用的技術方案是:離子液體GaCl3/EMIC 體系電鍍液(g·kg-1)的配方:
無水氯化鎵(GaCl3):420~450
氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC):500~530
金屬鎵(Ga):10~30
糊精:10~20
氯化鈉(NaCl):10~20。
利用離子液體研制的鍍鎵溶液,具有一些獨特的性能,如較低的熔點、可調節的Lewis酸度、良好的導電性、可以忽略的蒸汽壓、較寬的使用溫度及特殊的溶解性等。此鍍鎵溶液不存在水化、水解、析 氫等問題,具有不腐蝕、污染小等綠色溶劑應具備的性質。
二、由硝酸銅和氯化鎵制備銅鎵硒光電薄膜
銅鎵硒薄膜太陽電池目前可以認為是最有發展前景的薄膜電池之一,其光吸收層由低成本的銅基半導體材料組成,吸光能力遠強于晶體硅,在太陽光譜區光吸收深度在微米量級。銅鎵硒的光吸收系數高達105cm-1,明顯高于Si和CdTe等太陽能電池材料,因此非常 適合做光吸收材料。此外,銅鎵硒還有一系列的有點:
(1)銅鎵硒是直接帶隙半導體,這可減少對少數載流子擴散的要求;
(2)在室溫下銅鎵硒帶隙可調,隨著鎵含量的變化,其帶隙可以在1.04~1.67eV范圍內連續變化;
(3)銅鎵硒吸收系數很大,轉換效率高,性能穩定,薄膜厚度小,約2μm,并且原料的價格較低,大面積制備時價格較低;(4)在較寬成分范圍內電阻 率都較小;
(5)抗輻射能力強,沒有光致衰減效應,因而使用壽命長;
(6) P型銅鎵硒材料的晶格結構與電子親和力都能跟普通的N型窗口材料(如CdS、ZnO)匹配。目前銅鎵硒的制備方法主要有溶劑熱法、噴射熱解法(Spray Prolysis)、電噴射法、電沉積、化學沉積法、封閉的化學氣相輸運法、化學氣相沉積、分子束外延、反應濺射法、真空蒸發法、有機金屬化學氣相沉積法、等。由于銅鎵硒原料成本低,且其帶隙可以隨著鎵含量而改變,從而提高光電轉換效率,因此是一種非常有發展前途的太陽能電池材料,但現有工藝路線復雜、制備成本高,因而同樣需要探索低成本的制備工藝。
CN201610438431.5為了解決現有技術的不足,而發明了一種與現有技術的制備方法完全不同的,銅鎵硒太陽電池用薄膜材料的制備工藝。本發明采用旋涂-化學共還原法制備銅鎵硒薄膜材料,采用鈉鈣玻璃為基片,以硝酸銅、氯化鎵、二氧化硒為原料,以去離子水、乙二醇、乙醇胺、氨水或這四種原料的兩種以上的混合物為溶劑,以氨水為輔助介質來調整溶液的pH值,按元素計量比先以旋涂法制備 一定厚度的含銅鎵硒的前驅體薄膜,以水合聯氨為還原劑,在密閉容器內在較低溫度下加熱,使前驅體薄膜還原并發生合成反應得到目標產物。本發明不需要高溫高真空條件,對儀器設備要求低,生產成本低,生產效率高,易于操作。所得銅鎵硒光電薄膜有較好的連續性和均勻性,主相為銅鎵硒相,這種新工藝容易控制目標產物的成分和結構,為制備高性能的銅鎵硒光電薄膜提供了一種成本低、可實現大規模的工業化生產。
[1] 中學教師實用化學辭典
[2] CN201410773154.4 一種三氯化鎵顆粒的制備方法
[3] CN201610438431.5 一種由硝酸銅和氯化鎵制備銅鎵硒光電薄膜的方法
[4]CN201010171003.3離子液體氯化鎵/氯化1-甲基-3-乙基咪唑體系電鍍液