CN101792174B - 无水氯化铟合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无水氯化铟合成方法，所采用的工艺步骤是：先预处理，然后真空氯化，最后升华纯化，最终制得无水氯化铟成品。本发明应用真空高温氯化和蒸馏提纯技术，采用完全无毒害的药剂和原料合成高纯无水氯化铟，产品纯度高、产量高、无毒害，合成得到的高纯无水氯化铟产品经检测，杂质含量在5ppm以下，纯度达到99.995％以上；在合成过程中产生的微量杂质以灰尘形式被吹出，然后在密封条件下被水解吸收，液体进入金属铟回收环节，工艺流程无毒害药剂，产品经过独有真空升华技术使产品进一步纯化。

Description

无水氯化铟合成方法

【技术领域】

本发明属于化学化工技术领域，涉及一种对铟锭采用真空氯化合成高纯无水氯化铟方法。

【背景技术】

高纯无水氯化铟是合成有机铟系列化合物的基本原料，还可用作有机反应的催化剂，在有机合成和电子工业方面也有广泛的应用。目前高纯无水氯化铟主要应用于LED核心芯片制作，属于节能型半导体电子照明尖端技术领域，是代表照明尖端技术的LED的不可替代的核心原材料。

LED即发光二极管，是由半导体材料制成的通电时可发光的电子组件，利用固体半导体芯片放出能量，电子经由发光中心与电洞复合而发光，是一种微细的固态光源，其芯片材料使用III-V族化学元素(如：磷化铝铟镓AlInGaP氮化铟镓InGaN)，发光原理是将电能转换为光，也就是对化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，过剩的能量会以光的形式释出，达成发光的效果，属于冷性发光，寿命长达十万小时以上。LED最大的特点在于：比普通光源节能80％，无需暖灯时间、反应速度很快(约在10-9秒)、体积小、用电省、污染低、适合量产，高可靠度，容易配合应用上的需要制成极小或数组式的组件，适用范围颇广，不久将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导，而高纯无水氯化铟制备方法是节能型半导体电子照明技术领域里铟系列化合物中最具前景的课题项目。

目前现有的高纯无水氯化铟的制备是由高纯金属铟在极其复杂苛刻的条件下反应合成，制备无水氯化铟的方法主要有金属铟直接氯化法、氧化物分解氯化法、水合物直接加热脱水法、有机溶剂法、逐步升温氯化法。但是在上述传统方法制备无水氯化铟时都存在如下缺点：设备复杂、产率较低、污染较严重、实际运用并投入生产难度大，并且停留在实验阶段，所得产品具有纯度不高，杂质指标偏高，结晶发黄等等。

【发明内容】

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种采用真空氯化合成，具有工艺合理、反应平稳、易控制杂质的引入、制作成本低、无污染、无毒害、产率和产品纯度高优点的安全环保型无水氯化铟合成方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无水氯化铟合成方法，其工艺步骤是：

一是预处理：将纯度不低于99.995％的金属铟放入真空反应炉石英容器内，然后抽真空并逐步升高温度至700-1200℃，直到金属铟融化时，则保持温度不变直到融化状态的金属铟呈银白色镜面光泽，待冷却后在惰性气体保护下取出密封或直接进入下一步骤；

二是真空氯化：将经预处理后的高纯铟锭用石英容器盛装后，投入真空反应炉内，待真空反应炉密封后抽真空，然后接入氩气排尽真空反应炉内剩余气体，再继续抽真空，并把真空炉温度逐步升至500℃-1200℃，通入流量为15-50m³/h的氯气，待反应逐步平稳后再慢慢增加流量到50m³/h，通过电控装置调控温度和真空负压强度以及氯气流量来控制反应速度，在无水氯化铟结晶区域用特殊石墨复合材料作为保护层，待反应完全及真空炉冷却后在惰性气体保护下将无水氯化铟结晶分离取出并密封保存；

三是升华纯化：把经真空氯化制得的无水氯化铟粗品用惰性气体保护密封置于用惰性气体保护的电子温控高温石英蒸馏器内，采用石墨复合材料作为保护层，抽真空密封后逐步升温不少于4小时后，氯化铟挥发并在高温石英蒸馏器的冷凝管处冷凝结晶，待结晶完成，冷却后在惰性气体保护下取出，采用高密封瓶包装制得无水氯化铟成品。在真空氯化时，采用聚四氟乙烯材质制作的气体流量计和阀门控制氯气流量的大小。

本发明的有益效果是：应用真空高温氯化和蒸馏提纯技术，采用完全无毒害的药剂和原料合成高纯无水氯化铟，产品纯度高、产量高、无毒害，合成得到的高纯无水氯化铟产品经检测，杂质含量在5ppm以下，纯度达到99.995％以上；在合成过程中产生的微量杂质以灰尘形式被吹出，然后在密封条件下被水解吸收，液体进入金属铟回收环节，工艺流程无毒害药剂，产品经过独有真空升华技术使产品进一步纯化。

【附图说明】

图1是本发明的工艺流程方框示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：参见图1，一种无水氯化铟合成方法，其工艺步骤是：

一是预处理：取25公斤5N高纯金属铟，置于真空石英炉内，用具有石墨复合材料涂层石英容器盛装，然后抽真空，待负压稳定后，将温度逐步升高到700-1200℃，保持温度和负压条件不变，持续一小时，预处理结束后，关闭真空阀，待冷却后通入高纯氩气，在氩气保护下利用真空操作室取出金属铟密封保存。

二是真空氯化：投入经过预处理的高纯铟锭25公斤于真空反应炉内，用具有石墨复合材料涂层石英容器盛装，待真空反应炉密封后抽真空，然后接入高纯氩气排尽真空反应炉内剩余气体，负压稳定后将真空炉温度从500℃逐步升至1100℃，金属铟完全溶解成液态后缓慢通入小量流量的高纯氯气，高纯氯气的流量范围为15-50m³/h，待反应逐步平稳后再慢慢增加流量至50m³/h。通过精确调控温度和氯气流量以及炉内压力来控制反应速度，稳定参数并维持参数不变4小时左右反应完全，真空炉冷却后在高纯惰性气体保护下将无水氯化铟结晶分离取出并密封保存。

三是升华纯化：将无水氯化铟结晶放入高温石英蒸馏器内，用具有石墨复合材料涂层石英容器盛装，抽真空并稳定负压，将温度缓慢升至一定温度，温度稳定后无水氯化铟逐步挥发并在冷凝区结晶，控制蒸馏器内压力，大约8个小时后，无水氯化铟升华结晶完毕，待彻底冷却后在氩气保护下取出，经检测合格密封包装。

无水氯化铟的合成的条件十分苛刻，必须在真空和无水无氧有惰性气体保护下进行，同时温度达到特定点合成反应以及氯化铟的结晶才会平稳进行，因此对设备和操作人员的要求非常高，无水氯化铟晶体极易吸水受潮，因此在操作或取出的过程中混入少量空气，就会直接导致高纯无水氯化铟从少量空气中吸水从而降低纯度。

反应方程式：In³⁺+3OH^-＝In(OH)₃

本发明经过真空高温氯化和蒸馏提纯等技术手段采用完全无毒害的药剂和原料合成高纯无水氯化铟，纯度高、产量高、无毒害，其合成得到的高纯无水氯化铟产品经检测，杂质含量在5ppm以下，纯度达到99.995％以上，达到了国外同类高纯无水氯化铟产品的品质标准。

采用本发明所制备的高品质的无水氯化铟成品，产品纯度达到99.995％以上，无水无氧，各项杂质含量在5ppm以下，LED的原材料之一的三甲基铟遇水和空气立即爆炸，制作条件十分苛刻，因此必须由高纯无水氯化铟制取，正因为这样，高品质的高纯无水氯化铟倍受LED厂家青睐，目前LED技术已经相当纯熟，因此，可利用本发明所述高纯无水氯化铟成品合成制作出LED芯片材料磷化铝铟镓(AlInGaP)。

Claims (2)

1.一种无水氯化铟合成方法，特征在于其工艺步骤是：

一是预处理：取25公斤5N高纯金属铟，置于真空石英炉内，用具有石墨复合材料涂层石英容器盛装，然后抽真空，待负压稳定后，将温度逐步升高到700-1200℃，保持温度和负压条件不变，持续一小时，预处理结束后，关闭真空阀，待冷却后通入高纯氩气，在氩气保护下利用真空操作室取出金属铟密封保存；

二是真空氯化：投入经过预处理的高纯铟锭25公斤于真空反应炉内，用具有石墨复合材料涂层石英容器盛装，待真空反应炉密封后抽真空，然后接入高纯氩气排尽真空反应炉内剩余气体，负压稳定后将真空炉温度从500℃逐步升至1100℃，金属铟完全熔解成液态后缓慢通入小量流量的高纯氯气，高纯氯气的流量范围为15-50m³/h，待反应逐步平稳后再慢慢增加流量至50m³/h，通过精确调控温度和氯气流量以及炉内压力来控制反应速度，稳定参数并维持参数不变4小时反应完全，真空炉冷却后在高纯惰性气体保护下将无水氯化铟结晶分离取出并密封保存；

三是升华纯化：将无水氯化铟结晶放入高温石英蒸馏器内，用具有石墨复合材料涂层石英容器盛装，抽真空并稳定负压，将温度缓慢升至一定温度，温度稳定后无水氯化铟逐步挥发并在冷凝区结晶，控制蒸馏器内压力，8个小时后，无水氯化铟升华结晶完毕，待彻底冷却后在氩气保护下取出，经检测合格密封包装制得无水氯化铟成品。

2.如权利要求1所述的无水氯化铟合成方法，其特征是：在真空氯化时，采用聚四氟乙烯材质制作的气体流量计和阀门控制氯气流量的大小。