三氯化銦的製備方法與流程

2023-07-28 03:40:36 3

本發明涉及一種銦的氯化物的製備方法，尤其涉及一種三氯化銦的製備方法。

背景技術：

高純無水三氯化銦是ito薄膜、ⅲ-ⅳ族半導體、有機銦系列化合物（mo源）的主要原料，在有機反應催化劑、有機合成、電子工業方面具有廣泛應用。

現有報導的高純無水三氯化銦的合成方法一般分為兩步，首先單質銦和鹽酸反應合成incl3•4h2o，然後煅燒、有機溶劑取代等方法脫去結晶水。中國專利cn101254942b公開了一種高純無水三氯化銦的合成方法，其中使用4~5n銦與鹽酸反應製備得到incl3•4h2o，以有機溶劑正丁醇、正戊烷為脫水劑，採用微波加熱逐步升溫法，經過常壓蒸餾脫水、減壓蒸餾脫有機試劑、無水三氯化銦升華純化三個環節得到4n~5n的高純無水三氯化銦。中國專利cn100595159c公開了一種無水三氯化銦製備的工藝，採用逐級取代方式，用較不穩定的配合物取代較穩定的化合物，穩定的含結晶水三氯化銦被取代成較不穩定的正丁醇配合物，再被取代成很不穩定的三氯化銦乙醚配合物，經過加熱氮氣乾燥，得到無水三氯化銦。這兩種方法均以有機溶劑脫除三氯化銦中的結晶水，水含量小於0.1%，但是工藝複雜，不易操作，生產過程中產生大量有機蒸氣，處理過程增加成本。

中國專利cn101792174b公開了一種無水氯化銦合成方法，應用真空高溫氯化和蒸餾提純技術，先預處理銦，然後氯化，最後升華純化，最終製得無水三氯化銦成品。用該法製備的產品其它金屬雜質含量較低，但該方法存在反應難以控制，容易出現氯化不充分，導致產品中含有一氯化銦雜質的問題。

所以，有必要設計一種新的三氯化銦的製備方法以解決上述技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種節能、環保、高效的三氯化銦的製備方法。

為實現前述目的，本發明採用如下技術方案：一種三氯化銦的製備方法，包括如下步驟：一次氯化：向第一反應器通入保護氣體置換第一反應器內的空氣，將原料銦置於第一反應器內加熱至第一加熱溫度使得原料銦熔化，在第一通氣時間內以60~600l/h的通氣流量向液態銦中通入乾燥氯氣進行反應，第一通氣時間與原料銦質量呈正比，接著停止通入乾燥氯氣，冷卻至室溫得到固態的一氯化銦，將一氯化銦脫模待用；二次氯化：將固態的一氯化銦裝入一第二反應器內，通入保護氣體將第二反應器中的空氣置換，接著停止通入保護氣體而改通乾燥氯氣，乾燥氯氣以60~600l/h的通氣流量通入第二反應器中，然後設定溫度為300~800℃並開啟加熱，一氯化銦完全反應後停止加熱並停止通入乾燥氯氣，收集製備得到的三氯化銦。

作為本發明的進一步改進，所述第一通氣時間在(5~120)min×銦原料質量/kg這一範圍內。

作為本發明的進一步改進，所述第一加熱溫度為230~550℃。

作為本發明的進一步改進，所述第二反應器為石英反應器。

作為本發明的進一步改進，所述第二反應器包括用於加熱的一加熱端和用於收集成品的一收集端，固態一氯化銦被置於加熱端加熱。

作為本發明的進一步改進，所述保護氣體為氮氣或者惰性氣體。

作為本發明的進一步改進，收集三氯化銦的具體過程為：用手套箱密封包裝後取出。

本發明採用二次氯化升華法來製備三氯化銦，通過本方法製備得到的產品純度高，工藝時間短，所需要的設備少，原料利用率高，生產成本低。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例對技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明一種三氯化銦的製備方法，包括如下步驟：一次氯化：向第一反應器通入保護氣體置換第一反應器內的空氣，將原料銦置於第一反應器內加熱至第一加熱溫度使得原料銦熔化，在第一通氣時間內以60~600l/h的通氣流量向液態銦中通入乾燥氯氣進行反應，第一通氣時間與原料銦質量呈正比，接著停止通入乾燥氯氣，冷卻至室溫得到固態的一氯化銦，將一氯化銦脫模待用。

二次氯化：將固態的一氯化銦裝入一第二反應器內，通入保護氣體將第二反應器中的空氣置換，接著停止通入保護氣體而改通乾燥氯氣，乾燥氯氣以60~600l/h的通氣流量通入第二反應器中，然後設定溫度為300~800℃並開啟加熱，一氯化銦完全反應後停止加熱並停止通入乾燥氯氣，收集製備得到的三氯化銦。

反應結束後停止加熱，產品通過收集端手套箱密封包裝後取出，避免產品（強烈吸水）直接與潮溼空氣接觸。

在本發明的某些實施例中，第一通氣時間在(5~120)min×銦原料質量/kg這一範圍內。

在本發明的某些實施例中，第一加熱溫度為230~550℃。

在本發明的某些實施例中，第二反應器為石英反應器。

在本發明的某些實施例中，第二反應器包括用於加熱的一加熱端和用於收集成品的一收集端，固態一氯化銦被置於加熱端加熱。

在本發明的某些實施例中，保護氣體為氮氣或者惰性氣體。

在本發明的某些實施例中，收集三氯化銦的具體過程為：用手套箱密封包裝後取出。

實施例1。

一次氯化：取2kg4n銦，在銦熔融爐中熔化，將其轉移至一氯化銦反應器中，以一定流量通入乾燥氮氣將反應器中的氧氣排出，加熱至230℃，關閉氮氣，以60l/h的速率通入乾燥氯氣200分鐘，反應結束後將一氯化銦轉移至石墨模具中，冷卻至室溫。

二次氯化：將2.6kg一氯化銦裝入石英氯化升華反應器加熱端，以一定流量通入乾燥氮氣將反應器中的空氣排出，關閉氮氣通入乾燥氯氣，流量為60l/h，升溫至300℃，待加熱端一氯化銦完全反應，降至室溫後在收集端收集得到無水三氯化銦3.8kg。取樣檢測得到產品純度99.999%，水分＜0.5%。

實施例2。

一次氯化：取2kg4n銦，在銦熔融爐中熔化，將其轉移至一氯化銦反應器中，以一定流量通入乾燥氮氣將反應器中的氧氣排出，加熱至400℃，關閉氮氣，以300l/h的速率通入乾燥氯氣40分鐘，反應結束後將一氯化銦轉移至石墨模具中，冷卻至室溫。

二次氯化：將2.6kg一氯化銦裝入石英氯化升華反應器加熱端，以一定流量通入乾燥氮氣將反應器中的空氣排出，關閉氮氣通入乾燥氯氣，流量為300l/h，升溫至500℃，待加熱端一氯化銦完全反應，降至室溫後在收集端收集得到無水三氯化銦3.8kg。取樣檢測得到產品純度99.999%，水分＜0.5%。

實施例3。

一次氯化：取2kg4n銦，在銦熔融爐中熔化，將其轉移至一氯化銦反應器中，以一定流量通入乾燥氮氣將反應器中的氧氣排出，加熱至550℃，關閉氮氣，以600l/h的速率通入乾燥氯氣30分鐘，反應結束後將一氯化銦轉移至石墨模具中，冷卻至室溫。

二次氯化升華：將2.6kg一氯化銦裝入石英氯化升華反應器加熱端，以一定流量通入乾燥氮氣將反應器中的空氣排出，關閉氮氣通入乾燥氯氣，流量為600l/h，升溫至800℃，待加熱端一氯化銦完全反應，降至室溫後在收集端收集得到無水三氯化銦3.8kg。取樣檢測得到產品純度99.999%，水分＜0.5%。

本發明採用二次氯化升華法來製備三氯化銦，通過本方法製備得到的產品純度高，工藝時間短，所需要的設備少，原料利用率高，生產成本低。

儘管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施方式，但是本領域的普通技術人員將意識到，在不脫離由所附的權利要求書公開的本發明的範圍和精神的情況下，各種改進、增加以及取代是可能的。