CN101486443A - 一种制备锗烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备锗烷的方法。以锗化镁和氯化铵为原料，用液氨作为反应介质，制备锗烷。反应按方程式：Mg2Ge+NH4Cl－GeH4+2MgCl2+4NH3进行。将锗化镁和氯化铵按物质的量之比1∶4均匀混和后装入锗烷发生系统，待系统抽真空至10Pa以下后通入液氨，液氨的总用量为氯化铵重量的5～10倍，反应时间为30～60min，反应完全后将生成的气体经过粗提纯后用锗烷收集系统收集，得到锗烷。用此法制备锗烷，工艺简单易操作，成本相对较低；锗烷的产率高，杂质含量少，易于提纯。
Description
技术领域
本发明涉及特种气体制备方法，特别涉及一种制备锗烷的方法。
背景技术
锗烷是一种重要的电子气体，用途十分广泛。随着微电子工业、太阳能光伏产业以及航空航天工业的发展，锗烷的需求量越来越大。外延生长高质量的锗硅材料需要锗烷，制备低成本高效率的锗硅太阳电池需要锗烷，制备各种空间射线探测器件也需要用到锗烷。
上世纪五六十年代，形成了多种制备锗烷的方法。T.S.Piper和M.K.Wilson在1957年首次报道了将GeO2溶解在沸腾的HBr酸中制得锗烷，锗烷的转化率为73％，但所得的锗烷和挥发的HBr不易分离，提纯困难，并不实用。E.D.Macklen在1959年提出了氢化铝锂法(LiAlH4)，即用强还原性的LiAlH4和GeCl4在四氢呋喃介质中反应生成锗烷，但锗烷的产率较低，仅为40％。而后，W.L.Jolly和J.E.Drake发明了用KOH、GeO2、KBH4溶液体系和酸反应制备锗烷的方法，该方法可获得相对较高的锗烷转化率，达68％～73％，Y.Takeshi等人对该方法进行了改进。此外，H.Atsuhiko和W.Kazuo用卤化锗(如GeCl4)与卤代烷基铝化物(Al(CH3)2Cl)反应制备锗烷。
几十年来，上述方法在工艺上并无太多变化。方法虽多，但综合成本、提纯以及转化率等方面考虑，锗烷的制备工艺仍然有待改进。
发明内容
为了考虑解决综合成本、提纯以及转化率等问题，本发明的目的在于提供一种制备锗烷的方法。
本发明所采用的技术方案是：
以锗化镁和氯化铵为制备锗烷的主要原料，其中，一一个样是通过自制的合成设备制得的(见200810063629.5，公开日2008年12月10日)，并以液氨作为反应介质，反应方程式如下：
Mg2Ge+NH4Cl—GeH4+2MgCl2+4NH3
将锗化镁和氯化铵按物质的量之比1：4均匀混和后装入锗烷发生系统，待系统抽真空至10Pa以下后通入液氨，液氨的总用量为氯化铵重量的5～10倍，反应时间为30～60min，反应完全后将生成的气体经过粗提纯后用锗烷收集系统收集，得到锗烷。
本发明具有的有益效果是：
用此法制备锗烷，工艺简单易操作，成本相对较低；锗烷的转化率高，杂质含量少，易于提纯。
附图说明
图1是实施例1制备的气体的色谱图。
图2是实施例1制备的气体的质谱图。
具体实施方式
本发明以锗化镁和氯化铵为原料，以液氨作为反应介质，在自制的设备中制备锗烷。
实施例1：
用锗粉和镁粉合成锗化镁；将121g(1mol)经过研磨细化的锗化镁和214g(4mol)氯化铵均匀混合后装入锗烷发生系统；检查系统的气密性后，用旋片真空泵将系统抽真空；待真空度降至10Pa以下后通入980ml(605g)液氨，开始反应；30min后将生成的气体经过粗提纯后用锗烷收集系统收集，得到锗烷。
图1中：色谱峰1为空气峰，主要是色谱仪中残余的空气造成的；色谱峰2为氨气峰，是锗烷中残留的主要杂质；色谱峰3是锗烷的峰，峰面积很大，说明浓度较高。
图2中：M/Z为76的离子峰正是锗烷的分子离子峰。
实施例2：
用锗粉和镁粉合成锗化镁；将242g(2mol)经过研磨细化的锗化镁和428g(8mol)氯化铵均匀混合后装入锗烷发生系统；检查系统的气密性后，用旋片真空泵将系统抽真空；待真空度降至10Pa以下后通入3138ml(1936g)液氨，开始反应；45min后将生成的气体经过粗提纯后用锗烷收集系统收集，得到锗烷。
实施例3：
用锗粉和镁粉合成锗化镁；将484g(4mol)经过研磨细化的锗化镁和856g(16mol)氯化铵均匀混合后装入锗烷发生系统；检查系统的气密性后，用旋片真空泵将系统抽真空；待真空度降至10Pa以下后通入7844ml(4840g)液氨，开始反应；60min后将生成的气体经过粗提纯后用锗烷收集系统收集，得到锗烷。
Claims (1)
1、一种制备锗烷的方法，其特征在于：将锗化镁和氯化铵按物质的量之比1：4均匀混和后装入锗烷发生系统，待系统抽真空至10Pa以下后通入液氨，液氨的总用量为氯化铵重量的5～10倍，反应时间为30～60min，反应完全后将生成的气体经过粗提纯后用锗烷收集系统收集，得到锗烷。
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|---|---|---|---|---|
| CN104108682A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-10-22 | 山东大学 | 一种具有可见光响应的氢化锗及其制备方法和应用 |
| CN106467290A (zh) * | 2015-08-20 | 2017-03-01 | 贺孝鸣 | 一种调节电动势操纵锗烷制备的生产方法和装置 |
| CN111825058A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-10-27 | 博纯材料股份有限公司 | 一种基于分子筛自动活化的锗烷制备方法及装置 |
| CN114538499A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-27 | 沧州华宇特种气体科技有限公司 | 一种制备单锗烷的系统及其制备方法 |
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