[發明專利]一種超高純GeCl4

在審

• 申請號: 202211197989.0
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115477322A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 匡子登;崔丁方;雷華志;彭明清;子光平;繆彥美;李玉章;張陽陽;張虎
• 申請（專利權）人: 云南馳宏國際鍺業有限公司
• 主分類號: C01G17/04
• 分類號: C01G17/04
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 薛飛

本發明涉及一種超高純GeCl₄制備方法。本發明提供的超高純GeCl₄制備方法，在高純石英管內鍍一層碳膜，碳膜是通過在等離子體中的高純碳氫化合物離子化而得到，碳膜結構為類金剛石，具有高純度、高硬度、高彈性模量、高熔點、化學惰性和與基體石英管結合牢固等特點，生產使用過程不會發生脫落、引入雜質等，杜絕高溫條件下石英管內雜質進入產品，將區熔鍺錠放置在已鍍碳膜的石英管內，向石英管內通入高純Cl₂，在石英管外部通過高頻感應線圈加熱管內金屬鍺錠，待區熔鍺錠溫度達到630℃以上后通入Cl₂，鍺錠與Cl₂自發反應生成氣態GeCl₄，氣態GeCl₄通過冷凝收集即可得到超高純GeCl₄。

技術領域

本發明申請型涉及高純材料制備技術領域，具體涉及一種超高純GeCl₄制備方法。

背景技術

高純GeCl₄主要用于制備高純區熔鍺，另一方面還是制備高附加值的高端產品光纖的重要摻雜劑，根據相關行業推薦標準，超高純GeCl₄要求純度達到8N以上，金屬雜質總量控制在7μg/L以下。傳統制備超高純GeCl₄的方法是鍺精礦氯化蒸餾得到粗GeCl₄，然后再將粗GeCl₄中雜質元素去除。制備光纖級GeCl₄去除粗GeCl₄中雜質元素需要攻克兩項關鍵技術，一是深度脫除粗GeCl₄中金屬雜質元素，二是深度脫除粗中含氫雜質。

粗GeCl₄提純方法主要有精餾法和鹽酸萃取法。蒸餾法原理是基于GeCl₄與雜質元素氯化物蒸氣壓的差別，而且兩者不形成恒沸混合物從而實現雜質元素分離。根據生產實踐，雜質元素As是粗GeCl₄中影響最大的雜質元素，為有效去除GeCl₄中雜質元素As，部分學者在精餾塔中加銅或者通Cl₂，利用銅對As的親和力比As對氯親和力大的原理，使As優先與Cu發生反應生成高沸點化合物，從而實現As的脫除，可提高As的脫除效率；另外，在精餾過程中通Cl₂，會使低價的AsCl₃氧化成高價的不揮發的化合物，從而實現As的脫除。鹽酸萃取法也是提純GeCl₄的重要方法之一，主要萃取劑有非極性的有機溶劑，如氯仿、苯、四氯化碳、乙醚和飽和氯的鹽酸，工業上常用飽和氯的鹽酸作萃取劑，該方法常用于對GeCl₄純度不高的情況，該方法具有提純周期短、產量大、投資省、對As的脫除很有效等優點，但提純效率不高、對分配系數小的雜質元素脫除效果不好，還受鹽酸對容器材質腐蝕的限制。

傳統工藝受原料、設備及管道限制，很難制備出純度大于8N的超高純鍺GeCl₄，或存在制備工藝流程長、設備要求高、生產效率低、產品合格率低等不足，尤其是As、含氫化合物等雜質元素很難去除達到7μg/以下標準。

發明內容

為解決或部分解決相關技術中存在的問題，本發明申請提供一種超高純GeCl₄制備方法。本發明以常規區熔鍺和高純Cl₂為原料，在鍍碳膜的石英管內通高純Cl₂和裝入區熔鍺，通過高頻感應線圈加熱區熔鍺，待鍺溫度達到630℃以上后，鍺和Cl₂自發反應生成氣態GeCl₄，氣態GeCl₄經冷凝后收集即可得到目標產品超高純GeCl₄。通過對石英管鍍碳膜，可有效防止管道中雜質元素污染，以區熔鍺和高純Cl₂為原料，可有效防止原料雜質元素污染。

本發明申請提供一種超高純GeCl₄制備方法，包括以下步驟：

（1）將高純石英管放置在碳膜機內，在石英管表面鍍一層碳膜；