[發明專利]高純無水三氯化銦制備方法

無效

• 申請號: 200810058250.5
• 申請日: 2008-04-07
• 公開（公告）號: CN101254942A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 宋寧;戴永年;馬文會;楊斌;姜宏偉;嚴玉環
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01G15/00
• 分類號: C01G15/00;C01B9/02
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所
• 代理人: 程韻波

一、技術領域：

本發明涉及一種高純無水三氯化銦制備方法，屬于稀有金屬精細化工技術領域。

二、背景技術

高純無水三氯化銦(InCl₃)是制備ITO薄膜和III-V族半導體材料的主要原料，是重要的太陽能電池材料之一，也是合成有機銦系列化合物的基本原料，可用作有機反應的催化劑，在有機合成、電子工業方面具有廣泛的應用。我國是銦資源大國，每年冶煉金屬銦可達400噸，居世界首位。但InCl₃的生產目前國內僅能生產InCl₃·4H₂O和InCl₃，而高純無水InCl₃必須進口，價格昂貴。雖然制備無水InCl₃的方法不少，如金屬銦直接氯化法、氧化物分解氯化法和水合物加熱脫水法、有機溶劑法、逐步升溫氯化法等。用金屬銦直接氯化的最佳溫度為430℃，在小心地加熱并通入適合的氯氣時，會生成霧狀的三氯化銦；也可用四氯化碳與氧化銦進行反應而制得三氯化銦；還可以用亞硫酰氯與氧化銦一起作用，將過量的試劑蒸去即可獲得無水三氯化銦。另外，采用逐步升溫氯化法，以In為原料，并逐步升溫氯化為三氯化銦，通入惰性氣體作保護氣體冷卻制得。吳世華采用逐步升溫氯化法合成了無水三氯化銦。三氯化銦的提純一般是采用將其置于氯氣流或惰性氣(N₂、Ar、CO₂)流或兩者混合的氣流中進行一次或多次升華的方法。也可以采用真空升華的方法，同時為了清除掉鋁、鐵(III)的氯化物以及其他揮發性的雜質，將反應物在惰性氣流中加熱到300℃左右即可。還可采用有機溶劑法提純三氯化銦，由于InCl₃·4H₂O中的H₂O能被具有氧、氮給予體的極性有機溶劑代替，因此周智華等以正丁醇BuOH作為有機溶劑，采用有機溶劑法將InCl₃·4H₂O脫水制備了無水三氯化銦。這些制備方法各有優缺點，一些方法是對原料試劑純度要求較高，對溫度控制較為嚴格，設備復雜、產量較低，一些方法是后處理較難以及環境污染嚴重等。雖說國外已有文獻報道利用胺、甲酰胺及煤油等有機溶劑來脫去結晶氯化物中的結晶水以制備無水氯化物，但也由于這些反應所涉及的過程往往比較復雜，反應時間長、實驗條件要求較高，試劑昂貴、存在有機試劑污染且比較危險、設備體積大，能耗高、不易操作、資源少、成本高等困難。

三、發明內容

本發明的目的在于提供一種制備高純無水三氯化銦的方法。以99.99％-99.999％的金屬銦(In)和36％的鹽酸(HCl)為原料，以有機溶劑正丁醇、正庚烷為脫水劑，即用較不穩定的配合物取代較穩定的化合物，穩定的含結晶水三氯化銦被取代成較不穩定的三氯化銦有機溶劑配合物，然后采用微波加熱逐步升溫法，經常壓蒸餾脫水、減壓蒸餾脫試劑、無水三氯化銦升華純化三個環節，最終制得白色的、純度達99.99％-99.999％的高純無水三氯化銦(InCl₃)，其產率達97％-98％。

本發明按以下步驟完成

(1)將原料99.99～99.999％的金屬銦(In)加入重量百分濃度為36％的鹽酸(HCl)中，控制In與HCl摩爾比為1∶2～4，升溫至30-55℃，持續攪拌至金屬銦完全溶解，得到InCl₃水溶液；將水溶液蒸發，得四水合三氯化銦(InCl₃·4H₂O)白色晶體；向晶體中加入有機脫水劑，在微波爐中，控制溫度90-120℃，進行常壓蒸餾脫水，得到糊狀三氯化銦正丁醇配合物或者不穩定的三氯化銦正丁醇與正庚烷混合配合物(InCl₃·mBuOH)，

所述的有機脫水劑為正丁醇(BuOH)，正丁醇與四水合三氯化銦中所含結晶水的重量比(BuOH/H₂O)為35-45，或正丁醇與正庚烷之比為1∶1的的混合劑，正丁醇+正庚烷混合劑與四水合三氯化銦中所含結晶水的重量比為25-35；

(2)將糊狀配合物(InCl₃·mBuOH)，在微波爐中，控制溫度130～280℃，真空度為6-10kPa，蒸餾5-10min，進行減壓蒸餾脫除有機脫水劑，得到白色片狀無水三氯化銦(InCl₃)；

(3)將無水三氯化銦(InCl₃)在微波爐中，控制溫度300～400℃下升華純化5-10min，得到白色蓬松針狀帶有金屬光澤的高純無水三氯化銦(InCl₃)晶體產品。