一种金属锗的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属锗的制备方法。一种金属锗的制备方法，包括如下步骤：将聚乙烯醇在550℃

【技术实现步骤摘要】
一种金属锗的制备方法


[0001]本专利技术涉及高纯半导体金属材料
，尤其涉及一种金属锗的制备方法。

技术介绍

[0002]稀散金属锗是一种稀缺的、不可再生的重要战略资源，广泛应用于红外技术、光导纤维通讯、高频超高频电子器件、航空航天、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等众多国防军事及民用领域。社会的发展，科学技术的不断进步，带动市场对锗的需求快速增长，近年来5G通信行业的发展使得四氯化锗光纤需求快速增加，汽车行业的蓬勃发展带动锗在红外光学在民用领域的应用不断扩大，另外第四代太阳能电池在航天器电源上的使用以及新技术对锗产品用途的开发等等，导致全球对锗的需求量大大增加。而且作为一种重要的战略物资，世界各国都在逐步将锗列为国防储备资源，加上锗系列产品在军事领域的运用，国防领域对锗的需求也日益加大。
[0003]从目前国内的发展情况来看，四氯化锗，二氧化锗和锗锭属于传统意义上的锗产品，而近年来发展较快的高附加产品是锗单晶，金属锗是制备单晶锗的重要原材料，一般由二氧化锗还原制备，常用的还原剂有氢气、碳、一氧化碳、金属等。高纯氢气还原工艺，通过控制氢气流量、还原温度、系统压力等条件，实现高效还原制备出纯度较高的金属锗，但在加热还原过程中，存在温度变化会导致还原出一氧化锗的情况，一氧化锗容易升华挥发，影响到金属锗的收率。
[0004]目前常用的氢气或一氧化碳还原工艺还存在如下问题：由于是气固反应，反应在材料表面进行，反应时间长、效率低，气体消耗很大；还原过程会产生容易升华挥发的一氧化锗，影响产品收率。其它还原工艺(如采用金属、碳还原剂等)又存在会引入杂质、导致产品纯度下降等问题。另外采用还原性其它如氢气存在爆炸等安全风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种金属锗的制备方法，本专利技术先将二氧化锗和还原剂聚乙烯醇(PVA)充分混合，压铸制块确保接触良好，然后采用高温下真空烧结，使反应从内外同时进行，反应效率高，过程安全，几乎没有挥发损失。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0007]一种金属锗的制备方法，包括如下步骤：将聚乙烯醇在550℃
‑
800℃，真空条件下还原氧化锗制备得到高质量金属锗。
[0008]优选地，所述的制备方法，具体包括如下步骤：将二氧化锗与聚乙烯醇溶液混合均匀后，压制成块放入反应容器中，抽真空，550℃
‑
800℃保温烧结1
‑
5小时，制备得到高质量金属锗。
[0009]进一步优选，聚乙烯醇溶液的质量浓度为2％
‑
4％。再进一步优选，聚乙烯醇溶液的质量浓度为3％。
[0010]进一步优选，压制成块的压力为15
‑
20MPa/cm2。
[0011]优选地，所述的聚乙烯醇与二氧化锗的质量比为0.005
‑
0.010:1。
[0012]进一步优选，所述的聚乙烯醇与二氧化锗的质量比为0.006:1。
[0013]优选地，真空条件为抽真空至10Pa以下。
[0014]优选地，压制成块放入反应容器中的具体步骤为：压制成块，再将其破碎成小块，放入高纯石墨或石英舟中，装进高温真空炉烧结炉中。
[0015]优选地，所述的烧结条件为550℃
‑
800℃保温烧结1
‑
5小时。进一步优选，所述的烧结条件为650℃
‑
711℃保温烧结3
‑
5小时。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所采用的二氧化锗混合PVA压块、破碎、真空烧结还原的技术，该方案容易操作，安全性高，避免了氢气还原的爆炸风险，大大提高锗的生产效率、降低能耗，同时提高锗的回收率，回收率在99％以上，且产品纯度不低于原料二氧化锗的纯度。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，视为可以通过常规市场等商业途径得到的原料和试剂。
[0018]实施例1：
[0019]一种金属锗的制备方法，包括如下步骤：
[0020](1)配制质量浓度为3％的聚乙烯醇1799型(PVA)溶液：称3g PVA，然后加入90℃
‑
95℃去离子水，同时不断搅拌至完全溶解，得到质量浓度为3％的PVA溶液。
[0021](2)称取20g二氧化锗粉体，与4g 3％ PVA溶液混合均匀后，用自动压块机压块，压力为18MPa/cm2，将压块破碎成小块，放入高纯石墨舟中，装进高温真空炉烧结炉，抽真空至10Pa以下，升温至550℃保温1小时，降至室温排真空，得到金属锗13.33g，产品收率96.0％。
[0022]实施例2：
[0023]一种金属锗的制备方法，包括如下步骤：
[0024](1)配制质量浓度为3％的聚乙烯醇1799型(PVA)溶液：称3g PVA，然后加入90℃
‑
95℃热去离子水，同时不断搅拌至完全溶解，得到质量浓度为3％的PVA溶液。
[0025](2)称取200g二氧化锗粉体，与40g 3％ PVA溶液混合均匀后，用自动压块机压块，压力为18MPa/cm2，将压块破碎成小块，放入高纯石墨舟中，装进高温真空炉烧结炉，抽真空至10Pa以下，升温至650℃，保温3小时，降至室温排真空，得到金属锗136.71g，产品收率98.5％。
[0026]实施例3：
[0027]一种金属锗的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)配制质量浓度为3％的聚乙烯醇1799型(PVA)溶液：称3g PVA，然后加入90℃
‑
95℃热去离子水，同时不断搅拌至完全溶解，得到质量浓度为3％的PVA溶液。
[0029](2)称取200g二氧化锗粉体，与40g 3％ PVA溶液混合均匀后，用自动压块机压块，压力为18MPa/cm2，将压块破碎成小块，放入高纯石墨舟中，装进高温真空炉烧结炉，抽真空至10Pa以下，升温至680℃，保温3小时，降至室温排真空，得到金属锗136.98g，产品收率
98.7％。
[0030]实施例4：
[0031]一种金属锗的制备方法，包括如下步骤：
[0032](1)配制质量浓度为3％的聚乙烯醇1799型(PVA)溶液：称30g PVA，然后加入90℃
‑
95℃热去离子水，同时不断搅拌至完全溶解，得到质量浓度为3％的PVA溶液。
[0033](2)称取2000g二氧化锗粉体，与400g 3％ PVA溶液混合均匀后，用自动压块机压块，压力为18MPa/cm2，将压块破碎成小块，放入高纯石墨舟中，装进高温真空炉烧结炉，抽真空至10Pa以下，升温至711℃，保温5小时，降至室温排真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属锗的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚乙烯醇在550℃
‑
800℃，真空条件下还原氧化锗制备得到高质量金属锗。2.根据权利要求1所述的金属锗的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将二氧化锗与聚乙烯醇溶液混合均匀后，压制成块放入反应容器中，抽真空，550℃
‑
800℃保温烧结1
‑
5小时，制备得到高质量金属锗。3.根据权利要求2所述的金属锗的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇溶液的质量浓度为2％
‑
4％。4.根据权利要求3所述的金属锗的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇溶液的质量浓度为3％。5.根据权利要求2所述的金属锗的制备方法，其特征在于，压制成块的压力为15
‑
20MPa/cm2。6.根据权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高远，刘志强，曹洪杨，邵彩茹，陶进长，张魁芳，饶帅，
申请(专利权)人：广东省科学院资源利用与稀土开发研究所，
类型：发明
国别省市：