以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法技术

技术编号:34432019 阅读:19 留言:0更新日期:2022-08-06 16:10
本发明专利技术公开了一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,包括以下步骤:(

【技术实现步骤摘要】
以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法


[0001]本专利技术属于金属生产的领域,具体涉及一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法。

技术介绍

[0002]锗材料在国防军工、航天航空、高频及远红外等领域都有重要应用。例如高纯锗探测器是一种高端检测设备,能够使复杂核素的能谱定量分析成为现实,它是由某种高丰度高纯度锗同位素单晶制成的。为得到这种锗单晶,其中一步重要反应是以四氟化锗为原料制备二氧化锗中间体。
[0003]由于以四氟化锗为原料制备二氧化锗的应用性集中在特定的领域,相应比较局限,所以目前没能查到以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的相关方法,目前在此领域国内研究还处于空白阶段。

技术实现思路

[0004]本专利技术是针对现有技术中以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的研究空白而提出的,其目的是提供一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,包括以下步骤:(

)四氟化锗水解反应在冰水浴冷却条件下,将四氟化锗气体通入超纯水中,通气完成开启搅拌,直至溶液上方气体全部溶解,水解反应完全,停止搅拌;(

)酸化除氟向步骤(

)所得水解液中加入浓盐酸,浓盐酸加入完成后,开启搅拌,并在加热条件下进行反应;(

)氯化蒸馏向步骤(

)所得反应物中加入浓硫酸,在搅拌条件下开始蒸馏,收集温度在105
±
5℃的馏分即为四氯化锗溶液;当四氯化锗蒸出量减少时再加入浓硫酸继续蒸馏,确定蒸馏结束后,停止加热,将蒸出的四氯化锗冷却;(

)四氯化锗水解反应向步骤(

)所得四氯化锗溶液中加入超纯水,在冰水浴条件下搅拌,放置过夜,生成二氧化锗沉淀,抽滤、洗涤、干燥即得二氧化锗产品。
[0006]在上述技术方案中,所述步骤(

)中超纯水质量为四氟化锗的通入质量的4~6倍。
[0007]在上述技术方案中,所述步骤(

)中四氟化锗的通入速率为2.5g/min~4g/min。
[0008]在上述技术方案中,所述步骤(

)中搅拌时,控制反应体系温度为20℃~25℃。
[0009]在上述技术方案中,所述步骤(

)中浓盐酸的质量浓度为36%~38%。
[0010]在上述技术方案中,所述步骤(

)中加热条件的具体温度为70℃~80℃。
[0011]在上述技术方案中,所述步骤(

)中水解液与浓盐酸的质量比为1:2.5~2.7。
[0012]在上述技术方案中,所述步骤(

)反应结束的标准为尾气吸收瓶中无气泡产生。
[0013]在上述技术方案中,所述步骤(

)中浓硫酸的质量浓度为98%。
[0014]在上述技术方案中,所述步骤(

)中浓硫酸的加入质量为步骤(

)酸化除氟所得反应物质量的15%~25%。
[0015]在上述技术方案中,所述步骤(

)中当四氯化锗蒸出量减少时加入的浓硫酸质量为2g~5g,继续蒸馏时间为10min~20min;所述步骤(

)待四氯化锗完全蒸出后,再加入2g~3g浓硫酸,以检验四氯化锗蒸馏是否完全,确定蒸馏结束。
[0016]在上述技术方案中,所述步骤(

)中超纯水的加入体积为四氯化锗溶液体积的6.5倍~7倍。
[0017]在上述技术方案中,所述步骤(

)中冰水浴条件下搅拌0.5h~2h,且洗涤时采用冷水洗涤,洗涤滤饼至洗液不含氯离子为止;干燥温度为200℃。
[0018]本专利技术的有益效果是:本专利技术提供了一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,弥补了目前国内以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的研究空白,以满足国防、同位素探测等特殊领域的需要。本专利技术中以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的工艺方法可以使二氧化锗产品的收率达到70%以上,产品质量完全达到国家标准。
附图说明
[0019]图1是本专利技术以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法的流程图;图2是本专利技术中四氟化锗水解步骤所采用装置的结构示意图;图3是本专利技术中酸化除氟步骤所采用装置的结构示意图;图4是本专利技术中氯化蒸馏步骤所采用装置的结构示意图;图5是本专利技术中四氯化锗水解反应步骤所采用装置的结构示意图。
[0020]其中:1
ꢀꢀ
四氟化锗钢瓶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀ
钢瓶阀门3
ꢀꢀ
减压阀
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀ
反应器阀门5
ꢀꢀⅠ
号反应器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6ꢀꢀ
冰水浴冷却装置7
ꢀꢀⅠ
号温控器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8ꢀꢀⅠ
号尾气吸收瓶9
ꢀꢀⅡ
号反应器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
ꢀꢀ
水浴加热装置11
ꢀꢀⅡ
号尾气吸收瓶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
ꢀꢀⅢ
号尾气吸收瓶13
ꢀꢀⅡ
号温控器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
ꢀꢀⅢ
号反应器15
ꢀꢀ
加热套
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16
ꢀꢀ
冷凝管17
ꢀꢀ
收集瓶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18
ꢀꢀⅣ
号尾气吸收瓶19
ꢀꢀⅤ
号尾气吸收瓶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
ꢀꢀⅢ
号温控器21
ꢀꢀⅣ
号反应器。
[0021]对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术技术方案,下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法的技术方案。
[0023]如图1所示,一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,包括以下步骤:(

)四氟化锗水解反应在冰水浴冷却条件下,将四氟化锗气体通入超纯水中,通气完成开启搅拌,直至溶液上方气体全部溶解,水解反应完全,停止搅拌。
[0024]四氟化锗水解反应化学反应原理为:3GeF
4 + 2H2O

GeO
2 + 2H2GeF6;四氟化本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,其特征在于:包括以下步骤:(

)四氟化锗水解反应在冰水浴冷却条件下,将四氟化锗气体通入超纯水中,通气完成开启搅拌,直至溶液上方气体全部溶解,水解反应完全,停止搅拌;(

)酸化除氟向步骤(

)所得水解液中加入浓盐酸,浓盐酸加入完成后,开启搅拌,并在加热条件下进行反应;(

)氯化蒸馏向步骤(

)所得反应物中加入浓硫酸,在搅拌条件下开始蒸馏,收集温度在105
±
5℃的馏分,此馏分为四氯化锗溶液;当四氯化锗蒸出量减少时再加入浓硫酸继续蒸馏,确定蒸馏结束后,停止加热,将蒸出的四氯化锗溶液冷却;(

)四氯化锗水解反应向步骤(

)所得四氯化锗溶液中加入超纯水,在冰水浴条件下搅拌,搅拌完成静置,分离二氧化锗沉淀,对沉淀进行洗涤、干燥后得到二氧化锗产品。2.根据权利要求1所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,其特征在于:所述步骤(

)中超纯水质量为四氟化锗的通入质量的4~6倍。3.根据权利要求2所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,其特征在于:所述步骤(

)中四氟化锗的通入速率为2.5g/min ~4g/min。4.根据权利要求3所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,其特征在于:所述步骤(

)中搅拌时,控制反应体系温度为20℃~25℃。5.根据权利要求1所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法,其特征在于:所述步骤(

)中浓盐酸的质量浓度为36%~38%。6.根据权利要求5所述的以四氟化锗为原料制备...

【专利技术属性】
技术研发人员:周红艳王晶高林华陈俭月王珂
申请(专利权)人:核工业理化工程研究院
类型:发明
国别省市:

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