[發明專利]以四氟化鍺為原料制備高純鍺單晶中間體二氧化鍺的方法

有效

• 申請號: 202210780765.6
• 申請日: 2022-07-05
• 公開（公告）號: CN114853055B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 周紅艷;王晶;高林華;陳儉月;王珂
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: C01G17/02
• 分類號: C01G17/02
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 馬倩

本發明公開了一種以四氟化鍺為原料制備高純鍺單晶中間體二氧化鍺的方法，包括以下步驟：（?。┧姆N水解；（ⅱ）酸化除氟；（ⅲ）氯化蒸餾；（ⅳ）四氯化鍺水解反應。本發明彌補了目前國內以四氟化鍺為原料制備高純二氧化鍺的研究空白，以滿足國防、同位素探測等特殊領域的需要。本發明中以四氟化鍺為原料制備高純二氧化鍺的工藝方法可以使二氧化鍺產品的收率達到70%以上，產品質量完全達到國家標準。

技術領域

本發明屬于金屬生產的領域，具體涉及一種以四氟化鍺為原料制備高純鍺單晶中間體二氧化鍺的方法。

背景技術

鍺材料在國防軍工、航天航空、高頻及遠紅外等領域都有重要應用。例如高純鍺探測器是一種高端檢測設備，能夠使復雜核素的能譜定量分析成為現實，它是由某種高豐度高純度鍺同位素單晶制成的。為得到這種鍺單晶，其中一步重要反應是以四氟化鍺為原料制備二氧化鍺中間體。

由于以四氟化鍺為原料制備二氧化鍺的應用性集中在特定的領域，相應比較局限，所以目前沒能查到以四氟化鍺為原料制備高純二氧化鍺的相關方法，目前在此領域國內研究還處于空白階段。

發明內容

本發明是針對現有技術中以四氟化鍺為原料制備高純二氧化鍺的研究空白而提出的，其目的是提供一種以四氟化鍺為原料制備高純鍺單晶中間體二氧化鍺的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種以四氟化鍺為原料制備高純鍺單晶中間體二氧化鍺的方法，包括以下步驟：

（?。┧姆N水解反應

在冰水浴冷卻條件下，將四氟化鍺氣體通入超純水中，通氣完成開啟攪拌，直至溶液上方氣體全部溶解，水解反應完全，停止攪拌；

（ⅱ）酸化除氟

向步驟（ⅰ）所得水解液中加入濃鹽酸，濃鹽酸加入完成后，開啟攪拌，并在加熱條件下進行反應；

（ⅲ）氯化蒸餾

向步驟（ⅱ）所得反應物中加入濃硫酸，在攪拌條件下開始蒸餾，收集溫度在105±5℃的餾分即為四氯化鍺溶液；當四氯化鍺蒸出量減少時再加入濃硫酸繼續蒸餾，確定蒸餾結束后，停止加熱，將蒸出的四氯化鍺冷卻；

（ⅳ）四氯化鍺水解反應

向步驟（ⅲ）所得四氯化鍺溶液中加入超純水，在冰水浴條件下攪拌，放置過夜，生成二氧化鍺沉淀，抽濾、洗滌、干燥即得二氧化鍺產品。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅰ）中超純水質量為四氟化鍺的通入質量的4~6倍。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅰ）中四氟化鍺的通入速率為2.5g/min~4g/min。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅰ）中攪拌時，控制反應體系溫度為20℃~25℃。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅱ）中濃鹽酸的質量濃度為36%~38%。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅱ）中加熱條件的具體溫度為70℃~80℃。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅱ）中水解液與濃鹽酸的質量比為1:2.5~2.7。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅱ）反應結束的標準為尾氣吸收瓶中無氣泡產生。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅲ）中濃硫酸的質量濃度為98%。

在上述技術方案中，所述步驟（ⅲ）中濃硫酸的加入質量為步驟（ⅱ）酸化除氟所得反應物質量的15%~25%。