高纯无水三氯化铟制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高纯无水三氯化铟制备方法，属于稀有金属精细化工技术领域。以９９．９９～９９．９９９％的金属铟和３６％的盐酸为原料，以有机溶剂正丁醇、正庚烷为脱水剂，即用较不稳定的配合物取代较稳定的化合物，稳定的含结晶水三氯化铟被取代成较不稳定的三氯化铟有机溶剂配合物，然后采用微波加热逐步升温法，经常压蒸馏脱水、减压蒸馏脱试剂、无水三氯化铟升华纯化三个环节，最终制得白色的、纯度达９９．９９～９９．９９９％的高纯无水三氯化铟（ＩｎＣｌ↓［３］），其产率达９７％－９８％。

【技术实现步骤摘要】
一、
：本专利技术涉及一种高纯无水三氯化铟制备方法，属于稀有金属精细化工
二、
技术介绍
高纯无水三氯化铟(InCl3)是制备ITO薄膜和III-V族半导体材料的主要原料，是重要的太阳能电池材料之一，也是合成有机铟系列化合物的基本原料，可用作有机反应的催化剂，在有机合成、电子工业方面具有广泛的应用。我国是铟资源大国，每年冶炼金属铟可达400吨，居世界首位。但InCl3的生产目前国内仅能生产InCl3·4H2O和InCl3，而高纯无水InCl3必须进口，价格昂贵。虽然制备无水InCl3的方法不少，如金属铟直接氯化法、氧化物分解氯化法和水合物加热脱水法、有机溶剂法、逐步升温氯化法等。用金属铟直接氯化的最佳温度为430℃，在小心地加热并通入适合的氯气时，会生成雾状的三氯化铟；也可用四氯化碳与氧化铟进行反应而制得三氯化铟；还可以用亚硫酰氯与氧化铟一起作用，将过量的试剂蒸去即可获得无水三氯化铟。另外，采用逐步升温氯化法，以In为原料，并逐步升温氯化为三氯化铟，通入惰性气体作保护气体冷却制得。吴世华采用逐步升温氯化法合成了无水三氯化铟。三氯化铟的提纯一般是采用将其置于氯气流或惰性气(N2、Ar、CO2)流或两者混合的气流中进行一次或多次升华的方法。也可以采用真空升华的方法，同时为了清除掉铝、铁(III)的氯化物以及其他挥发性的杂质，将反应物在惰性气流中加热到300℃左右即可。还可采用有机溶剂法提纯三氯化铟，由于InCl3·4H2O中的H2O能被具有氧、氮给予体的极性有机溶剂代替，因此周智华等以正丁醇BuOH作为有机溶剂，采用有机溶剂法将InCl3·4H2O脱水制备了无水三氯化铟。这些制备方法各有优缺点，一些方法是对原料试剂纯度要求较高，对温度控制较为严格，设备复杂、产量较低，一些方法是后处理较难以及环境污染严重等。虽说国外已有文献报道利用胺、甲酰胺及煤油等有机溶剂来脱去结晶氯化物中的结晶水以制备无水氯化物，但也由于这些反应所涉及的过程往往比较复杂，反应时间长、实验条件要求较高，试剂昂贵、存在有机试剂污染且比较危险、设备体积大，能耗高、不易操作、资源少、成本高等困难。三、
技术实现思路
-->本专利技术的目的在于提供一种制备高纯无水三氯化铟的方法。以99.99％-99.999％的金属铟(In)和36％的盐酸(HCl)为原料，以有机溶剂正丁醇、正庚烷为脱水剂，即用较不稳定的配合物取代较稳定的化合物，稳定的含结晶水三氯化铟被取代成较不稳定的三氯化铟有机溶剂配合物，然后采用微波加热逐步升温法，经常压蒸馏脱水、减压蒸馏脱试剂、无水三氯化铟升华纯化三个环节，最终制得白色的、纯度达99.99％-99.999％的高纯无水三氯化铟(InCl3)，其产率达97％-98％。本专利技术按以下步骤完成(1)将原料99.99～99.999％的金属铟(In)加入重量百分浓度为36％的盐酸(HCl)中，控制In与HCl摩尔比为1∶2～4，升温至30-55℃，持续搅拌至金属铟完全溶解，得到InCl3水溶液；将水溶液蒸发，得四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)白色晶体；向晶体中加入有机脱水剂，在微波炉中，控制温度90-120℃，进行常压蒸馏脱水，得到糊状三氯化铟正丁醇配合物或者不稳定的三氯化铟正丁醇与正庚烷混合配合物(InCl3·mBuOH)，所述的有机脱水剂为正丁醇(BuOH)，正丁醇与四水合三氯化铟中所含结晶水的重量比(BuOH/H2O)为35-45，或正丁醇与正庚烷之比为1∶1的的混合剂，正丁醇+正庚烷混合剂与四水合三氯化铟中所含结晶水的重量比为25-35；(2)将糊状配合物(InCl3·mBuOH)，在微波炉中，控制温度130～280℃，真空度为6-10kPa，蒸馏5-10min，进行减压蒸馏脱除有机脱水剂，得到白色片状无水三氯化铟(InCl3)；(3)将无水三氯化铟(InCl3)在微波炉中，控制温度300～400℃下升华纯化5-10min，得到白色蓬松针状带有金属光泽的高纯无水三氯化铟(InCl3)晶体产品。与公知技术相比本专利技术具有的优点及积极效果(1)采用微波加热逐步升温法制备高纯无水三氯化铟，时间短，产率高，污染少，产品质量好。克服了常规方法中高温制备三氯化铟过程复杂，耗电高、时间长、成本高、工艺流程长等缺点。解决了有机溶剂干燥法中溶剂无法重复使用问题和高温产品变质的问题。(2)所选择的有机脱水剂使得反应物InCl3·4H2O在其中的溶解度较大；溶剂能有效地分离出水且易于回收；溶剂对InCl3有较好的化学稳定性，即副反应最少；反应产物不与溶剂作用；溶剂与产物易于分离；该溶剂毒性小、无污染且-->价格便宜。四、具体实施方式实施例1：取99.99％的纯金属铟(In)11.48g加入重量百分浓度为36％的盐酸(HCl)50ml，升温至45℃，持续搅拌至金属铟完全溶解得到InCl3水溶液，将水溶液蒸发得四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)白色晶体；向晶体中加入正丁醇(BuOH)245ml，其正丁醇与结晶水的比(BuOH/H2O)为35，在温度100℃的条件下，进行常压蒸馏脱水，得到糊状产物三氯化铟正丁醇配合物(InCl3·mBuOH)；将温度升至180℃，对糊状配合物(InCl3·mBuOH)进行减压蒸馏10min，真空度为8kPa，得到无水三氯化铟(InCl3)；这时将温度升至350℃对无水三氯化铟(InCl3)进行升华纯化10min，得到白色蓬松针状带有金属光泽的高纯无水三氯化铟(InCl3)晶体产品。其纯度达99.9958％，产率达97％。实施例2：取99.99％的纯金属铟(In)11.48g加入重量百分浓度为36％的盐酸(HCl)50ml，升温至45℃，持续搅拌至金属铟完全溶解，得到InCl3水溶液，将其水溶液蒸发，得四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)白色晶体；向晶体中加入正丁醇105ml与正庚烷105ml的混合剂，在温度95℃的条件下，进行常压蒸馏脱水，得到糊状不稳定的三氯化铟与正丁醇和正庚烷混合配合物(InCl3·mBuOH)；将糊状配合物(InCl3·mBuOH)，在温度150℃下减压蒸馏8min，真空度为8kPa，得到白色片状无水三氯化铟(InCl3)；将无水三氯化铟(InCl3)在温度350℃下升华纯化10min，得到白色蓬松针状带有金属光泽的高纯无水三氯化铟(InCl3)晶体产品。其纯度达99.9974％，产率达98％。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯无水三氯化铟制备方法，其特征在于：本专利技术按以下步骤完成，（１）将原料９９．９９～９９．９９９％的金属铟加入重量百分浓度为３６％的盐酸中，控制Ｉｎ与ＨＣｌ摩尔比为１∶２～４，升温至３０－５５℃，持续搅拌至金属铟完全溶解，得到ＩｎＣｌ↓［３］水溶液；将水溶液蒸发，得四水合三氯化铟白色晶体；向晶体中加入有机脱水剂，在微波炉中，控制温度９０－１２０℃，进行常压蒸馏脱水，得到糊状三氯化铟正丁醇配合物或者不稳定的三氯化铟正丁醇与正庚烷混合配合物；（２）将糊状配合物，在微波炉中，控制温度１３０～２８０℃，真空度为６－１０ｋＰａ，蒸馏５－１０ｍｉｎ，进行减压蒸馏脱除有机脱水剂，得到白色片状无水三氯化铟；（３）将无水三氯化铟在微波炉中，控制温度３００～４００℃下升华纯化５－１０ｍｉｎ，得到白色蓬松针状带有金属光泽的高纯无水三氯化铟晶体产品。

【技术特征摘要】
1、一种高纯无水三氯化铟制备方法，其特征在于：本发明按以下步骤完成，(1)将原料99.99～99.999％的金属铟加入重量百分浓度为36％的盐酸中，控制In与HCl摩尔比为1∶2～4，升温至30-55℃，持续搅拌至金属铟完全溶解，得到InCl3水溶液；将水溶液蒸发，得四水合三氯化铟白色晶体；向晶体中加入有机脱水剂，在微波炉中，控制温度90-120℃，进行常压蒸馏脱水，得到糊状三氯化铟正丁醇配合物或者不稳定的三氯化铟正丁醇与正庚烷混合配合物；(2)将糊状配合物，在微波炉中，控制温度130～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宁，戴永年，马文会，杨斌，姜宏伟，严玉环，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]