[发明专利]一种生产硫化亚锡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学试剂硫化亚锡的生产方法，尤其涉及一种不使用和/或不产生H₂S气体的生产SnS的方法。

背景技术

近年来由于“3E”问题的日益严重，为了解决日益严峻的能源问题，研发高效率的太阳能电池以最大限度地利用丰富的太阳能资源是目前的最佳途径之一，其中，薄膜太阳能电池具有成本低、能够大规模生产、具有高的光电转换效率等优点，已成为目前研究的主要方向。

硫化亚锡（SnS，一硫化锡）的光学直接带隙和间接带隙分别为1.2~1.5eV和1.0~1.1eV，与太阳辐射中的可见光体验很好的光谱匹配，因此，非常适合用作太阳能电池中的光吸收层，是一种非常有潜力的太阳能电池材料。SnS安全无毒，而且Sn和S两种元素含量丰富，易制成薄膜，具有高的光电转换效率，完全符合2002年“诺贝尔环境奖”获得者马丁·格林提出的第三代高性能薄膜太阳能电池材料的要求，因此是第三代薄膜太阳能电池的首选材料，尤其被看做是极具前景的太阳能电池吸收层和窗口层材料。

此外，SnS还可以应用于烯烃聚合催化剂等领域。

随着精细化工 陶瓷 摩擦品 太阳能电池等新材料的发展，对硫化亚锡的需求也在不断增加，但是目前国内市场上很难见到国产SnS试剂，一般均采用进口SnS，价格昂贵。目前常见的SnS的合成方法条件苛刻，如Ramakrishna Reddy K.T.等人（Thin Solid Films, 2002, 403-404: 116-119）采用Sn与气体S高温反应，制备得到SnS，温度一般在300~350℃；Ichimura M等人（Thin Solid Films, 2002, 361-362: 98-101）以Sn盐和Na₂S₂O₃混合液为电解液，通过电化学沉积制备SnS薄膜；M.T.S. Nair等以氯化亚锡、硫代硫酰胺、NH₃、三乙醇胺为原料进行反应制备SnS（Solar Energy Materials and Solar Cells, 1998, 52: 313-334）。

发明内容

针对目前SnS生产条件苛刻、杂质过多、产品质量不稳定不易控制等问题，本发明提供了一种生产硫化亚锡的方法。

本发明的第一个方面是提供一种生产硫化亚锡的方法，步骤包括：

步骤1，提供SnCl₂；

步骤2，使步骤1中得到的SnCl₂与硫化钠反应；

步骤3，收集固体沉淀，纯化得到SnS。

其中，所述SnCl₂可以是市购产品，或者，锡与盐酸反应得到，或者，本发明优选为金属锡与浓盐酸反应得到，并优选为浓盐酸过量。

其中，锡与浓盐酸反应后过滤，去除盐酸不溶物。

其中，步骤2中所述反应可以是中性或碱性条件下进行，优选为在中性或弱碱性条件下进行。

其中，步骤2中所述反应可以是在任意可用的溶剂中进行，本发明优选为以水为反应溶剂，即步骤2所述反应在水中进行。

其中，更优选的步骤2中，控制生成气泡的速度和量，以防止反应物和/或反应产物溅出。

因此，本发明第二个方面是提供一种所述生产硫化亚锡方法的优选实施例，其中，步骤2操作方法为：

分别配置SnCl₂水溶液、Na₂S水溶液，然后将SnCl₂水溶液与Na₂S水溶液混合，SnCl₂与Na₂S在水溶液中反应。

在所述第二个方面的优选实施例中，所述混合方法更优选为：将SnCl₂水溶液加入到Na₂S水溶液中。其中，更优选为将SnCl₂水溶液滴加到Na₂S水溶液中反应。

其中，SnCl₂水溶液浓度优选为0.5~1M，如0.9M，1.0M。

其中，Na₂S水溶液浓度优选为0.5~1M，如0.9M，1.0M。

其中，Na₂S可以是市购产品，如市售96%CP级Na₂S·9H₂O，配成溶液，过滤提纯后使用。