一步法制备高纯三乙基镓的方法技术

本发明专利技术属于含周期表第Ⅲ族元素的化合物的制备领域，涉及一步法制备高纯三乙基镓的方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下，以聚乙二醇二甲醚为溶剂，以镓镁合金、金属镁为原料，边搅拌边将卤代乙烷加入反应体系，通过控制滴加速度控制反应速度；反应完成后，蒸馏去除低沸点物质，然后解配聚乙二醇二甲醚溶剂和三乙基镓的配合物，得到三乙基镓。本发明专利技术工艺操作简单，反应状况稳定，方便控制，更安全。与传统工业化方法相比，原材料更便宜，反应产率高，安全性更强。且未反应的原材料可回收利用，大大降低的生产成本。原材料没有自然物质，反应过程安全系数高，特别适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含周期表第III族元素的化合物的制备领域，涉及一种制备三乙基镓的方法。
技术介绍
高纯三乙基镓等金属有机化合物广泛应用于生长铟镓磷(InGaP)、铟镓砷氮 (InGaAsN)、铟镓砷(InGaAs)等化合物半导体薄膜材料。是金属有机化学气相沉积技术 (M0CVD)、化学束外延(CBE)过程中生长光电子材料的最重要、也是目前用量最大的原料。现有技术中，三乙基镓的制备方法较多，但能运用到工业化的方法很少，常见的方法即采用工业三乙基铝与三氯化镓进行烷基交换反应，但存在一下缺点1、反应转化率不高，有大量副产物产生；2、原材料成本高，作为工业化制备路线，三乙基铝价格较高，而三氯化镓则价格更显昂贵，因此生产成本极高；3、原料易燃，存在安全隐患，三乙基铝对空气、水汽非常敏感，遇空气自然，遇水爆炸，使用时灌装、转移反应等过程存在安全隐患。公开号为CN 102020670的中国专利技术专利申请公开说明书公开了一种工业化制备三乙基镓的方法，在充满惰性气体的反应釜中，投入镓镁合金原料，在醚类溶剂(乙醚、四氢呋喃或甲基四氢呋喃)存在下，在搅拌条件下逐步加入卤代烷(溴乙烷或碘乙烷)，通过控制卤代烷的滴加速度控制溶剂回流速度，反应完成后，将溶剂蒸出，再在减压条件下得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配得到三甲基镓；其中，所述镓镁合金为GaxIfey，其中，x=0. 3 0. 7，y=0. 7 0. 3，x+y=l，x、y为摩尔比。所述卤代烷与镓镁合金中镓含量的摩尔比为3 8:1。所述减压的压力为1 50mmgH。所述解配的温度为90 180°C。上述技术方案与三乙基铝置换法相比，材料便宜，反应产率高，由于采用反应釜与蒸发釜的分离，未反应的合金仍在反应釜中继续反应，总产率接近95%，副产物可以回收利用，几乎没有废料；且由于反应过程中采用的原料没有自燃物质，反应过程安全，特别适合大规模工业化生产。同时，由于采用双蒸发釜，生产线连续运转，生产效率大大提高。但是由于上述技术方案中采用的是低分子量的醚，由于低分子量的醚和产物沸点较接近，所以在解配过程中会和目标产物一起蒸出，从而影响其物质纯度。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是，包括以下步骤在惰性气体保护下，以聚乙二醇二甲醚为溶剂，以镓镁合金、金属镁为原料，边搅拌边将卤代烷加入反应体系，通过控制滴加速度控制反应速度，制备得到聚乙二醇二甲醚溶剂和三乙基镓的配合物；反应完成后，蒸馏去除低沸点物质，然后解配聚乙二醇二甲醚溶剂和三乙基镓的配合物，得到三乙基镓；所述商代烷为溴乙烷或者碘乙烷。上述技术方案中，镓镁合金的化学式为GaxMgy，金属镁的化学式为Mgz，其中 x=0. 2 0. 8，y=0. 5 0. 1，z=0· 1 0. 4，x+y+z=l，其中 x、y、ζ 为摩尔比。上述技术方案中，所述聚乙二醇二甲醚为四乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚等。上述技术方案中，所述卤代烷和原料金属中的镓的摩尔比为3. 5 9:1。上述技术方案中，所述蒸馏低沸点温度为100 150°C。上述技术方案中，所述解配温度为160 220°C。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点1.由于本专利技术中在原料中加入了镁单质，金属镁单质在反应中可以加快反应的引发， 使原料反应的更加充分。节约成本，提高利用率。2.由于本专利技术中采用了高分子量的聚乙二醇二甲醚作为溶剂，不仅可以提供一个良好的反应环境，同时也使得配位得到的三乙基镓和醚的配合物的沸点提高，从而在蒸馏去除杂质时，可以很方便的与低沸点的杂质区分开，从而方便了提纯；最终可以获得 99. 9999%高纯度的三乙基镓。3.本专利技术工艺操作简单，反应状况稳定，方便控制，更安全。与传统工业化方法相比，原材料更便宜，反应产率高，安全性更强。且未反应的原材料可回收利用，大大降低的生产成本。原材料没有自然物质，反应过程安全系数高，特别适合工业化生产。附图说明图1是实施例一所得三乙基镓的核磁谱图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述 实施例一将600g镓镁合金Gax%y和金属镁悔2投入反应釜中，用惰性气体保护。其中x=0. 2， y=0. 4，z=0. 4，x+y+z=l，其中χ、y、ζ为摩尔比。加入四乙二醇二甲醚1300g，并在常温搅拌条件下逐步滴加入2000g碘乙烷，反应完成后，在温度100-150°C继续保持回流他，蒸出低沸点物质，然后继续升高温度解配温度控制在160-220°C，得到高纯三乙基镓369g，收率为 65% (按金属镓质量计算)。收率计算如下^ m· V Mrβλ 八 iwiGa iviTEGa_其中mTEGa为得到高纯三乙基镓的质量，三乙基镓的分子量， Mca为镓的分子量， I^a为加入原料镓的质量。实施例二 将600g镓镁合金GaxIfey和金属镁Ifez投入反应釜中，用惰性气体保护。其中x=0. 25， y=0. 5, z=0. 25，x+y+z=l，其中x、y、z为摩尔比。加入四乙二醇二甲醚1300g，并在常温搅拌条件下逐步滴加入2000g碘乙烷，反应完成后，在温度100-150°C继续保持回流他，蒸出低沸点物质，然后继续升高温度解配温度控制在160-220°C，得到高纯三乙基镓511g，收率为 77% (按金属镓质量计算)。实施例三将600g镓镁合金Gax%y和金属镁悔2投入反应釜中，用惰性气体保护。其中x=0. 3， y=0. 4，z=0. 3，x+y+z=l，其中χ、y、ζ为摩尔比。加入四乙二醇二甲醚1300g，并在常温搅拌条件下逐步滴加入2000g碘乙烷，反应完成后，在温度100-150°C继续保持回流他，蒸出低沸点物质，然后继续升高温度解配温度控制在160-220°C，得到高纯三乙基镓508g，收率为 68% (按金属镓质量计算)。实施例四将600g镓镁合金Gax%y和金属镁悔2投入反应釜中，用惰性气体保护。其中x=0. 4， y=0. 4，z=0. 2，x+y+z=l，其中χ、y、ζ为摩尔比。加入四乙二醇二甲醚1300g，并在常温搅拌条件下逐步滴加入2000g碘乙烷，反应完成后，在温度100-150°C继续保持回流他，蒸出低沸点物质，然后继续升高温度解配温度控制在160-220°C，得到高纯三乙基镓5Mg，收率为 59% (按金属镓质量计算)。实施例五将600g镓镁合金Gax%y和金属镁悔2投入反应釜中，用惰性气体保护。其中x=0. 5， y=0. 3，z=0. 2，x+y+z=l，其中χ、y、ζ为摩尔比。加入四乙二醇二甲醚1300g，并在常温搅拌条件下逐步滴加入2000g碘乙烷，反应完成后，在温度100-150°C继续保持回流他，蒸出低沸点物质，然后继续升高温度解配温度控制在160-220°C，得到高纯三乙基镓531g，收率为 53% (按金属镓质量计算)。实施例六将600g镓镁合金Gax%y和金属镁悔2投入反应釜中，用惰性气体保护。其中x=0. 6， y=0. 2，z=0. 2，x+y+z=l，其中χ、y、ζ为摩尔比。加入四乙二醇二甲醚1300g，并在常温搅拌条件下逐步滴加入2000g碘乙烷，反应完成后，在温度100-150°C继本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：茅嘉原，王士峰，李敏，洪海燕，
申请(专利权)人：苏州普耀光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：