[发明专利]一种超高纯GeCl4

说明书

本发明涉及一种超高纯GeCl₄制备方法。本发明提供的超高纯GeCl₄制备方法，在高纯石英管内镀一层碳膜，碳膜是通过在等离子体中的高纯碳氢化合物离子化而得到，碳膜结构为类金刚石，具有高纯度、高硬度、高弹性模量、高熔点、化学惰性和与基体石英管结合牢固等特点，生产使用过程不会发生脱落、引入杂质等，杜绝高温条件下石英管内杂质进入产品，将区熔锗锭放置在已镀碳膜的石英管内，向石英管内通入高纯Cl₂，在石英管外部通过高频感应线圈加热管内金属锗锭，待区熔锗锭温度达到630℃以上后通入Cl₂，锗锭与Cl₂自发反应生成气态GeCl₄，气态GeCl₄通过冷凝收集即可得到超高纯GeCl₄。

技术领域

本发明申请型涉及高纯材料制备技术领域，具体涉及一种超高纯GeCl₄制备方法。

背景技术

高纯GeCl₄主要用于制备高纯区熔锗，另一方面还是制备高附加值的高端产品光纤的重要掺杂剂，根据相关行业推荐标准，超高纯GeCl₄要求纯度达到8N以上，金属杂质总量控制在7μg/L以下。传统制备超高纯GeCl₄的方法是锗精矿氯化蒸馏得到粗GeCl₄，然后再将粗GeCl₄中杂质元素去除。制备光纤级GeCl₄去除粗GeCl₄中杂质元素需要攻克两项关键技术，一是深度脱除粗GeCl₄中金属杂质元素，二是深度脱除粗中含氢杂质。

粗GeCl₄提纯方法主要有精馏法和盐酸萃取法。蒸馏法原理是基于GeCl₄与杂质元素氯化物蒸气压的差别，而且两者不形成恒沸混合物从而实现杂质元素分离。根据生产实践，杂质元素As是粗GeCl₄中影响最大的杂质元素，为有效去除GeCl₄中杂质元素As，部分学者在精馏塔中加铜或者通Cl₂，利用铜对As的亲和力比As对氯亲和力大的原理，使As优先与Cu发生反应生成高沸点化合物，从而实现As的脱除，可提高As的脱除效率；另外，在精馏过程中通Cl₂，会使低价的AsCl₃氧化成高价的不挥发的化合物，从而实现As的脱除。盐酸萃取法也是提纯GeCl₄的重要方法之一，主要萃取剂有非极性的有机溶剂，如氯仿、苯、四氯化碳、乙醚和饱和氯的盐酸，工业上常用饱和氯的盐酸作萃取剂，该方法常用于对GeCl₄纯度不高的情况，该方法具有提纯周期短、产量大、投资省、对As的脱除很有效等优点，但提纯效率不高、对分配系数小的杂质元素脱除效果不好，还受盐酸对容器材质腐蚀的限制。

传统工艺受原料、设备及管道限制，很难制备出纯度大于8N的超高纯锗GeCl₄，或存在制备工艺流程长、设备要求高、生产效率低、产品合格率低等不足，尤其是As、含氢化合物等杂质元素很难去除达到7μg/以下标准。

发明内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明申请提供一种超高纯GeCl₄制备方法。本发明以常规区熔锗和高纯Cl₂为原料，在镀碳膜的石英管内通高纯Cl₂和装入区熔锗，通过高频感应线圈加热区熔锗，待锗温度达到630℃以上后，锗和Cl₂自发反应生成气态GeCl₄，气态GeCl₄经冷凝后收集即可得到目标产品超高纯GeCl₄。通过对石英管镀碳膜，可有效防止管道中杂质元素污染，以区熔锗和高纯Cl₂为原料，可有效防止原料杂质元素污染。

本发明申请提供一种超高纯GeCl₄制备方法，包括以下步骤：

（1）将高纯石英管放置在碳膜机内，在石英管表面镀一层碳膜；