[發(fā)明專利]一種制備鍺烷的系統(tǒng)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210201332.0
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114524413A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 趙文軍
• 申請（專利權）人: 滄州華宇特種氣體科技有限公司
• 主分類號: C01B6/06
• 分類號: C01B6/06
• 代理公司: 河北磅礴律師事務所 13139
• 代理人: 孟玉敏

本發(fā)明公開了一種制備鍺烷的系統(tǒng)及其制備方法，涉及制備鍺烷的技術領域。所述系統(tǒng)的原料部分包括堿水溶液罐1、第一反應溶液罐2、第二反應溶液罐3、第三反應溶液罐4，所述堿水溶液罐1出口連接至第一反應溶液罐2和反應中和釜6，所述第一反應溶液罐2出口連接至第二反應溶液罐3，第二反應溶液罐4出口與第三反應溶液罐4出口連接至恒溫反應器5，所述恒溫反應器5出口連接至反應中和釜6，反應中和釜6上出口連接至氣體處理單元。本發(fā)明采用二氧化鍺提供鍺化氫鍺源，采用硼氫化鈉作為還原劑，采用分批次、低濃度、控制溫度、再次反應方法，可以在生產過程中保持二氧化鍺較高的轉化率，副產物保持較低的含量。

技術領域

本發(fā)明涉及制備鍺烷的技術領域，具體是一種制備鍺烷的系統(tǒng)及其制備方法。

背景技術

鍺烷為無色、劇毒、可自燃的非腐蝕性氣體。在半導體工藝中，鍺烷作為化學氣相沉淀硅-鍺膜的前體，主要用于制造電子器件，如集成電路、光電器件，特別是制備異質結二級晶體管。此外，鍺烷也是太陽能電池的重要前驅氣體。

現(xiàn)階段合成鍺烷的方法主要分為化學還原法和電解法兩種。化學換元法通常用簡單的和復雜的金屬氫氧化物遠遠鍺化物制備。一般鍺鎂合金、二氧化鍺、四氯化鍺可作為含鍺試劑，氫化鋰、氫化鉀、硼氫化鋰、硼氫化鈉、鋁氫化鋰、二異丁基氧化鋁作為還原劑。還原反應在水溶液或無極溶劑和有機溶劑中進行，亦可在熔融狀態(tài)或固態(tài)時進行：

鹽酸分解鍺鎂合金：GeMg₂+4HCl→GeH₄+2MgCl₂

氫化鋁鋰還原四氯化鍺：LiAlH₄+GeCl₄→GeH₄+LiCl+AlCl₃

硼氫化鈉還原四氯化鍺：GeCl₄+NaBH₄+3NaOH→GeH₄+B(OH)₃+4NaCl

硼氫化鈉還原二氧化鍺：GeO₂+NaBH₄+NaOH+H₂SO₄＝GeH₄+Na₂SO₄+B(OH)₃

電解法制備鍺烷一般采用鍺作為陰極，鉬或鎘作為陽極。反應時陰極產生甲鍺烷和氫氣，陽極生成鉬或鎘的氧化物。亦可電解二氧化鍺的酸性或堿性溶液，從堿性溶液制備鍺烷，最終得到鍺烷、鍺和氫氣。

專利CN202010691413.4公開了一種鍺烷生產工藝，包括NaOH溶液的配制、溶液A的配制、溶液B的配制、濃硫酸溶液的裝料及將溶液A、溶液B及濃硫酸進行混合發(fā)生化學反應合成鍺烷，其中鍺烷的合成采用DSC自動化合成。本發(fā)明以GeO₂、NaOH、NaBH₄及H₂SO₄作為原料反應生產鍺烷。

專利CN201380043627.9公開了一種鍺烷氣體制備裝置及利用其制備單鍺烷氣體的方法。

其在制備單鍺烷氣體時，利用包含微結構通道的制造裝置而在短時間內混合反應物質，并除去所產生的反應熱，從而可以將單鍺烷氣體穩(wěn)定地大量生產。

專利CN200910155708.3公開了一種鍺烷的制備方法。將四氯化鍺的四氫呋喃溶液滴加到硼氫化鈉的氫氧化鈉溶液中進行反應，制備鍺烷。

專利201110132107.8公開了了一種鍺烷氣體的制備方法。該方法先配制硼氫化鈉的氫氧化鈉溶液，按溶液體積的0.5％～5％比例添加聚醚，再向其中滴加四氯化鍺的四氫呋喃溶液，制備鍺烷氣體。