[發明專利]高轉化率鍺烷的制備方法

無效

• 申請號: 201110412329.5
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN103159175A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李月平
• 申請（專利權）人: 李月平
• 主分類號: C01B6/06
• 分類號: C01B6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高轉化率鍺烷的制備方法，屬于特種氣體制備方法領域。

背景技術

鍺烷是一種有毒、易燃、無色氣體，廣泛應用于電子行業、太陽能電池、化學氣相淀積、非晶硅等領域。在半導體集成電路、電子元器件的制造以及太陽能電池中，都需要使用高純度鍺烷氣體。目前國內每年鍺烷氣體的需求量為1400噸左右，而國內將建和已建的純度為3-4N鍺烷氣體生產線年產量僅1100多噸，遠遠不能滿足國內市場的需求，仍需大量進口鍺烷以填補市場空缺。特別是高純度鍺烷氣體因生產技術水平有限，全部依靠進口來解決。隨著新能源理念的提出，國內太陽能工業的發展，對鍺烷的需求將以每年30％遞增。鍺烷是半導體工業的關鍵原料，是非晶硅薄膜太陽能光伏發電的核心原料。世界半導體制造中心正向中國大陸轉移，太陽能等新能源正被國家大力提倡和推廣，我國對高純度鍺烷氣體的需求將相當可觀，市場前景看好。

上世紀五六十年代，形成了多種制備鍺烷的方法。T.S.Piper和M.K.Wilson在1957年首次提出將GeO₂溶解在沸騰的HBr酸中制得鍺烷，鍺烷的轉化率為73％，但所得的鍺烷和揮發的HBr不易分離，提純困難，并不實用。此外還有氫化鋁鋰法，用KOH，GeO₂，KBH₄溶液體系和酸反應制備鍺烷的方法，用鹵化鍺(如GeCl₄)與鹵代烷基鋁化物反應制備鍺烷。上述方法在工藝上并無太多變化。方法雖多，但綜合成本、提純以及轉化率等方面考慮，鍺烷的制備工藝仍然有待改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高轉化率鍺烷制備的方法。本發明所采用的技術方案是：

以鍺化鎂和氯化銨為制備鍺烷的主要原料，并以液氨作為反應介質，反應方程式如下：

Mg₂Ge+4NH₄Cl一GeH₄+2MgCl₂+4NH₃

將鍺化鎂和氯化銨按物質的量之比1∶4均勻混和后裝入鍺烷發生系統，待系統抽真空至11Pa以下后通入液氨，液氨的總用量為氯化銨重量的4-9倍，反應時間為25-60min，反應完全后將生成的氣體經過粗提純后用鍺烷收集系統收集，得到鍺烷。

用此法制備鍺烷，工藝簡單易操作，成本相對較低；鍺烷的轉化率高，雜質含量少，易于提純。

具體實施方式

實施例1：

用鍺粉和鎂粉合成鍺化鎂；將60.5g(0.5mol)經過研磨細化的鍺化鎂和107g(2mol)氯化銨均勻混合后裝入鍺烷發生系統；檢查系統的氣密性后，用旋片真空泵將系統抽真空；待真空度降至11Pa以下后通入490ml(302.5g)液氨，開始反應；30min后將生成的氣體經過粗提純后用鍺烷收集系統收集，得到鍺烷。

實施例2：

用鍺粉和鎂粉合成鍺化鎂；將363g(3mol)經過研磨細化的鍺化鎂和642g(12mol)氯化銨均勻混合后裝入鍺烷發生系統；檢查系統的氣密性后，用旋片真空泵將系統抽真空；待真空度降至11Pa以下后通入4707ml(2904g)液氨，開始反應；45min后將生成的氣體經過粗提純后用鍺烷收集系統收集，得到鍺烷。

實施例3：

用鍺粉和鎂粉合成鍺化鎂；將242g(2mol)經過研磨細化的鍺化鎂和428g(8mol)氯化銨均勻混合后裝入鍺烷發生系統；檢查系統的氣密性后，用旋片真空泵將系統抽真空；待真空度降至11Pa以下后通入3922ml(2420g)液氨，開始反應；60min后將生成的氣體經過粗提純后用鍺烷收集系統收集，得到鍺烷。