CN102502784B - 一种高纯度无水氯化锌的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯度无水氯化锌的提纯方法，以氯化铵和含结晶水的氯化锌为基本原料，避免了使用HCl气体、盐酸等危险化学物质，在空气环境下即可完成高纯氯化锌的提纯。若要获得更高纯度的氯化锌，则可再次重复实验过程，十分方便。工艺过程简单，成本低，适合于实验室少量无水氯化锌的制备，也适合较大规模制备高纯无水氯化锌，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于金属化合物制造领域，具体涉及一种高纯度无水氯化锌的提纯方法。
背景技术
无水氯化锌是一种白色六方晶体或粉体，易溶于水、乙醇，能溶于乙醚、丙酮、甘油和胺类溶剂，极易潮解。无水氯化锌是一种重要的化工原料或化学试剂，可用作有机合成的脱水剂，缩合剂和催化剂；制造泡沫灭火剂和氧化锌颜料；还可用作棉纤维的助溶剂，分析化学试剂和焊药；此外，高纯度的无水氯化锌（纯度：≥99.995%）也可作为半导体工业中的原料，用于生长含锌半导体晶体，具有广阔的应用前景。
目前报道的无水氯化锌的制备方法主要是将含结晶水的氯化锌在干燥的HCl气氛中脱水，干燥氯化锌于423K脱水,再在1073K升华得到了高纯度的无水氯化锌[ZnCl2/TMAC离子液体中电镀锌的研究，《有色金属(冶炼部分)》,2010年4期，p12-15]；或者在HCl气氛下高温热处理金属锌[北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学无机化学教研室编，无机化学(2003年1月第四版)，高等教育出版社，p724]；或在高温下采用专门设备和复杂的条件将氯化锌蒸发[中国发明专利：一种高纯无水氯化锌的制备方法，申请公布号：CN101875504A；中国发明专利：一种高纯无水氯化锌的反应装置，申请公布号：CN101875503A；贾会珍，张萍，李媛，韩明会，石家庄学院学报，2006，8（3）：p22-24]。目前未见到高纯度无水氯化锌（纯度：≥99.99%）提纯的文献报道。但有纯度达到98%的无水氯化锌制备的文献报道。
高纯度氯化锌极易潮解，吸潮后的氯化锌可以含不确定的水分子，化学式可写作ZnCl2·nH2O（n=1或1.5或2.5或3或4），如果将溶液蒸干,由于氯化锌易于水解，只能得到碱式氯化锌而得不到无水氯化锌。因此，已有的无水氯化锌提纯方法均采用先脱水再蒸发纯化的工艺路线，具有较高的成本和复杂的工艺过程。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高纯度无水氯化锌的提纯方法，克服现有技术中存在的高成本等问题。
技术方案
一种高纯度的无水氯化锌的提纯制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：在室温下配制氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液
将分析纯的带结晶水的ZnCl2·nH2O溶于去离子水中，用磁力搅拌器搅拌，制得氯化锌的饱和溶液；所述ZnCl2·nH2O，n=1或1.5或2.5或3或4；
将分析纯的氯化铵溶于去离子水中，搅拌，制得氯化铵的饱和溶液；
步骤2：在室温下，将步骤1得到的氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液进行混合得到混合溶液；所述的混合溶液的物质的量比例为(ZnCl2·nH2O):NH4Cl=1.0:(1.0~3.0)；
步骤3：将混合溶液置于陶瓷坩埚中，以5℃/min升温速率至80℃并保持，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温；再放置0.3~1.5小时后，过滤出晶体后，在60~80℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5；
步骤4：将固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于清洗的石英坩埚中，石英管与石英坩埚通过内外磨口相连接，然后垂直放入管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm；
步骤5：将管式炉以10~30℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部挥发后停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，收集露出管式炉外的石英管管壁上的白色固体，得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5；
步骤6：将高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5放于石英坩埚内，石英管与石英坩埚通过内外磨口相连接，然后垂直放入管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm；
步骤7：将管式炉以10~30℃/min的速率升温至375~385℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管收集显露在管式炉外面的石英管内壁沉积的固体物，得到纯度≥99.99%的无水氯化锌。
在步骤7中，取下石英管后的60秒内换上另一只石英管，石英管与石英坩埚通过内外磨口相连接，然后垂直放入管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm；然后管式炉以30℃/min的速率升温至730~780℃，保温至石英坩埚内剩余固态物完全挥发保温结束，自然降温至室温，收集显露在管式炉外面的石英管内壁沉积的固体物，得到纯度≥99.99%的无水氯化锌。
所述石英坩埚和石英管在每次使用前采用无水乙醇清洗石英坩埚和石英管，再用去离子水进行清洗，在100℃下进行干燥。
有益效果
本发明提出的一种高纯度无水氯化锌的提纯方法，以氯化铵和含结晶水的氯化锌为基本原料，避免了使用HCl气体、盐酸等危险化学物质，在空气环境下即可完成高纯氯化锌的提纯。若要获得更高纯度的氯化锌，则可再次重复实验过程，十分方便。工艺过程简单，成本低，适合于实验室少量无水氯化锌的制备，也适合较大规模制备高纯无水氯化锌，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
具体实施方式：
第一步，氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液的配制：
将分析纯的带结晶水的ZnCl2·nH2O（n=1或1.5或2.5或3或4）和分析纯的氯化铵按照物质的量比例为(ZnCl2·nH2O):NH4Cl=1.0:(1.0~3.0)称量，于室温下将称量好的ZnCl2·nH2O溶于少量去离子水中，用磁力搅拌器搅拌，制得氯化锌的饱和溶液A；再将称量好的氯化铵溶于少量去离子水中，搅拌，于室温下制得氯化铵的饱和溶液B。
第二步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的制备：
在室温下，将氯化锌饱和溶液和氯化铵饱和溶液混合，搅拌均匀，并将混合溶液置于陶瓷坩埚中，用普通实验电炉以5℃/min升温速率加热陶瓷坩埚，使得陶瓷坩埚内的溶液温度保持在80℃，使得溶剂挥发，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温，再放置0.3~1.5小时后，溶液内有大量晶体析出，用布氏漏斗过滤出晶体后，在烘箱中于60~80℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第三步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的升华纯化：
取一石英坩埚，其外径为Φ20~40mm，高度50~80mm，带外磨口；另取一石英管，其内径与石英坩埚外径相匹配，石英管长度30-50cm，一端带内磨口，另一端收口，口径为Φ5mm，石英管与石英坩埚可通过内外磨口相连接。将石英坩埚和石英管用分别先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，放于烘箱中于100℃烘干后，将第一步制备的固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于石英坩埚中，然后将石英坩埚与石英管相连接。将连接好石英管并装有固态物Zn(NH4)3Cl5的石英坩埚垂直放入炉腔直径为Φ80mm、高度80cm的管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm，将管式炉以10~30℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5不再升华，停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，在露出管式炉外的石英管管壁可以发现大量白色固体，收集此白色固体得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第四步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的分解与高纯氯化锌的生成与纯化：
收集好高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5后，将所用石英管和石英坩埚从管式炉中取出，均先用自来水清洗3遍后，再用去离子水清洗3遍，在烘箱中于100℃下干燥。将第三步收集的高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部放于石英坩埚内，再次将石英管与石英坩埚连接好，并放于管式炉中，位置与第三步一样，管式炉以10~30℃/Min的速率快速升温至375~385℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管，在60秒内迅速换上另外一只相同的洁净干燥的石英管，再次将内部仍有剩余固态物的石英坩埚置于管式炉中位置与第三步一样的位置，管式炉以30℃/Min的速率升温至730~780℃，保温至石英坩埚内剩余固态物挥发接近完全，待保温结束后，自然降温至室温，则在显露在管式炉外面的石英管内壁沉积一层固体物，收集该固体物即为高纯度无水氯化锌（纯度：=99.992%）。
具体实施例：
实施例1：
第一步，氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液的配制
将77.15克分析纯的ZnCl2·nH2O（n=1）在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化锌的饱和溶液；再将26.75克分析纯的氯化铵在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化铵的饱和溶液；上述氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液中各自溶质的量按照物质的量比例对应为ZnCl2:NH4Cl=1.0:1.0。
第二步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的制备
在25℃下，将氯化锌饱和溶液和氯化铵饱和溶液混合，搅拌均匀，并将混合溶液置于陶瓷坩埚中，用普通实验电炉以5℃/min升温速率加热陶瓷坩埚，使得陶瓷坩埚内的溶液温度保持在80℃，使得溶剂挥发，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温，再放置0.3小时后，溶液内有大量晶体析出，用布氏漏斗过滤出晶体后，在烘箱中于80℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第三步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的升华纯化
取一石英坩埚，其外径为Φ20mm，高度50mm，带外磨口；另取一石英管，其内径与石英坩埚外径相匹配即Φ21mm，石英管长度30cm，一端带内磨口，另一端收口，口径为Φ5mm，石英管与石英坩埚可通过内外磨口相连接。将石英坩埚和石英管用分别先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，放于烘箱中于100℃烘干后，将第一步制备的固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于石英坩埚中，然后将石英坩埚与石英管相连接。将连接好石英管并装有固态物Zn(NH4)3Cl5的石英坩埚垂直放入炉腔直径为Φ80mm、高度80cm的管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20cm，将管式炉以10℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5不再升华，停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，在露出管式炉外的石英管管壁可以发现大量白色固体，收集此白色固体得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第四步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的分解与高纯氯化锌的生成与纯化
收集好高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5后，将所用石英管和石英坩埚从管式炉中取出，均先用自来水清洗3遍后，再用去离子水清洗3遍，在烘箱中于100℃下干燥。将第三步收集的高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部放于石英坩埚内，再次将石英管与石英坩埚连接好，并放于管式炉中，位置与第三步一样，管式炉以10℃/Min的速率快速升温至375℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管，在60秒内迅速换上另外一只相同的洁净干燥的石英管，再次将内部仍有剩余固态物的石英坩埚置于管式炉中位置与第三步一样的位置，管式炉以30℃/Min的速率升温至730℃，保温至石英坩埚内剩余固态物挥发接近完全，待保温结束后，自然降温至室温，则在显露在管式炉外面的石英管内壁沉积一层固体物，收集该固体物即为高纯度无水氯化锌（纯度：=99.992%）。
实施例2：
第一步，氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液的配制
将54.53克分析纯的ZnCl2·nH2O（n=1）在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化锌的饱和溶液；再将53.49克分析纯的氯化铵在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化铵的饱和溶液；上述氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液中各自溶质的量按照物质的量比例对应为ZnCl2:NH4Cl=1.0:3.0。
第二步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的制备
在25℃下，将氯化锌饱和溶液和氯化铵饱和溶液混合，搅拌均匀，并将混合溶液置于陶瓷坩埚中，用普通实验电炉以5℃/min升温速率加热陶瓷坩埚，使得陶瓷坩埚内的溶液温度保持在80℃，使得溶剂挥发，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温，再放置1.0小时后，溶液内有大量晶体析出，用布氏漏斗过滤出晶体后，在烘箱中于60℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第三步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的升华纯化
取一石英坩埚，其外径为Φ30mm，高度60mm，带外磨口；另取一石英管，其内径与石英坩埚外径相匹配即为Φ31mm，石英管长度40cm，一端带内磨口，另一端收口，口径为Φ5mm；石英管与石英坩埚可通过内外磨口相连接。将石英坩埚和石英管用分别先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，放于烘箱中于100℃烘干后，将第2步制备的固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于石英坩埚中，然后将石英坩埚与石英管相连接。将连接好石英管并装有固态物Zn(NH4)3Cl5的石英坩埚垂直放入炉腔直径为Φ80mm、高度80cm的管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20cm，将管式炉以10℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5不再升华，停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，在露出管式炉外的石英管管壁可以发现大量白色固体，收集此白色固体得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第四步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的分解与高纯氯化锌的生成与纯化
收集好高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5后，将所用石英管和石英坩埚从管式炉中取出，均先用自来水清洗3遍后，再用去离子水清洗3遍，在烘箱中于100℃下干燥。将第三步收集的高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部放于石英坩埚内，再次将石英管与石英坩埚连接好，并放于管式炉中，位置与第三步一样，管式炉以30℃/Min的速率快速升温至385℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管，在60秒内迅速换上另外一只相同的洁净干燥的石英管，再次将内部仍有剩余固态物的石英坩埚置于管式炉中位置与第三步一样的位置，管式炉以30℃/Min的速率升温至780℃，保温至石英坩埚内剩余固态物挥发接近完全，待保温结束后，自然降温至室温，则在显露在管式炉外面的石英管内壁沉积一层固体物，收集该固体物即为高纯度无水氯化锌（纯度：=99.992%）。
实施例3：
第一步，氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液的配制
将45.33克分析纯的ZnCl2·nH2O（n=2.5）在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化锌的饱和溶液；再将26.75克分析纯的氯化铵在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化铵的饱和溶液；上述氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液中各自溶质的量按照物质的量比例对应为ZnCl2:NH4Cl=1.0:2.0。
第二步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的制备
在25℃下，将氯化锌饱和溶液和氯化铵饱和溶液混合，搅拌均匀，并将混合溶液置于陶瓷坩埚中，用普通实验电炉以5℃/min升温速率加热陶瓷坩埚，使得陶瓷坩埚内的溶液温度保持在80℃，使得溶剂挥发，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温，再放置1.5小时后，溶液内有大量晶体析出，用布氏漏斗过滤出晶体后，在烘箱中于70℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第三步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的升华纯化
取一石英坩埚，其外径为Φ40mm，高度80mm，带外磨口；另取一石英管，其内径与石英坩埚外径相匹配即为Φ41mm，石英管长度50cm，一端带内磨口，另一端收口，口径为Φ5mm；石英管与石英坩埚可通过内外磨口相连接。将石英坩埚和石英管用分别先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，放于烘箱中于100℃烘干后，将第2步制备的固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于石英坩埚中，然后将石英坩埚与石英管相连接。将连接好石英管并装有固态物Zn(NH4)3Cl5的石英坩埚垂直放入炉腔直径为Φ80mm、高度80cm的管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为30cm，将管式炉以30℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5不再升华，停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，在露出管式炉外的石英管管壁可以发现大量白色固体，收集此白色固体得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第四步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的分解与高纯氯化锌的生成与纯化
收集好高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5后，将所用石英管和石英坩埚从管式炉中取出，均先用自来水清洗3遍后，再用去离子水清洗3遍，在烘箱中于100℃下干燥。将第三步收集的高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部放于石英坩埚内，再次将石英管与石英坩埚连接好，并放于管式炉中，位置与第三步一样，管式炉以20℃/Min的速率快速升温至380℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管，在60秒内迅速换上另外一只相同的洁净干燥的石英管，再次将内部仍有剩余固态物的石英坩埚置于管式炉中位置与第三步一样的位置，管式炉以30℃/Min的速率升温至760℃，保温至石英坩埚内剩余固态物挥发接近完全，待保温结束后，自然降温至室温，则在显露在管式炉外面的石英管内壁沉积一层固体物，收集该固体物即为高纯度无水氯化锌（纯度：=99.990%）。
实施例4：
第一步，氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液的配制
将56.58克分析纯的ZnCl2·nH2O（n=5）在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化锌的饱和溶液；再将40.12克分析纯的氯化铵在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化铵的饱和溶液；上述氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液中各自溶质的量按照物质的量比例对应为ZnCl2:NH4Cl=1.0:3.0。
第二步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的制备
在25℃下，将氯化锌饱和溶液和氯化铵饱和溶液混合，搅拌均匀，并将混合溶液置于陶瓷坩埚中，用普通实验电炉以5℃/min升温速率加热陶瓷坩埚，使得陶瓷坩埚内的溶液温度保持在80℃，使得溶剂挥发，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温，再放置0.5小时后，溶液内有大量晶体析出，用布氏漏斗过滤出晶体后，在烘箱中于60℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第三步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的升华纯化
取一石英坩埚，其外径为Φ40mm，高度70mm，带外磨口；另取一石英管，其内径与石英坩埚外径相匹配即为Φ41mm，石英管长度40cm，一端带内磨口，另一端收口，口径为Φ5mm；石英管与石英坩埚可通过内外磨口相连接。将石英坩埚和石英管用分别先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，放于烘箱中于100℃烘干后，将第2步制备的固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于石英坩埚中，然后将石英坩埚与石英管相连接。将连接好石英管并装有固态物Zn(NH4)3Cl5的石英坩埚垂直放入炉腔直径为Φ80mm、高度80cm的管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为25cm，将管式炉以20℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5不再升华，停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，在露出管式炉外的石英管管壁可以发现大量白色固体，收集此白色固体得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第四步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的分解与高纯氯化锌的生成与纯化
收集好高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5后，将所用石英管和石英坩埚从管式炉中取出，均先用自来水清洗3遍后，再用去离子水清洗3遍，在烘箱中于100℃下干燥。将第三步收集的高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部放于石英坩埚内，再次将石英管与石英坩埚连接好，并放于管式炉中，位置与第三步一样，管式炉以25℃/Min的速率快速升温至375℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管，在60秒内迅速换上另外一只相同的洁净干燥的石英管，再次将内部仍有剩余固态物的石英坩埚置于管式炉中位置与第三步一样的位置，管式炉以30℃/Min的速率升温至770℃，保温至石英坩埚内剩余固态物挥发接近完全，待保温结束后，自然降温至室温，则在显露在管式炉外面的石英管内壁沉积一层固体物，收集该固体物即为高纯度无水氯化锌（纯度：=99.991%）。
实施例5：
第一步，氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液的配制
将52.08克分析纯的ZnCl2·nH2O（n=4）在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化锌的饱和溶液；再将33.43克分析纯的氯化铵在磁力搅拌器搅拌下，溶于去离子水中，于25℃下，制得氯化铵的饱和溶液；上述氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液中各自溶质的量按照物质的量比例对应为ZnCl2:NH4Cl=1.0:2.5。
第二步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的制备
在25℃下，将氯化锌饱和溶液和氯化铵饱和溶液混合，搅拌均匀，并将混合溶液置于陶瓷坩埚中，用普通实验电炉以5℃/min升温速率加热陶瓷坩埚，使得陶瓷坩埚内的溶液温度保持在80℃，使得溶剂挥发，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温，再放置0.6小时后，溶液内有大量晶体析出，用布氏漏斗过滤出晶体后，在烘箱中于70℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第三步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的升华纯化
取一石英坩埚，其外径为Φ36mm，高度50mm，带外磨口；另取一石英管，其内径与石英坩埚外径相匹配即为Φ51mm，石英管长度50cm，一端带内磨口，另一端收口，口径为Φ5mm；石英管与石英坩埚可通过内外磨口相连接。将石英坩埚和石英管用分别先用无水乙醇清洗3次，再用去离子水清洗3次，放于烘箱中于100℃烘干后，将第2步制备的固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于石英坩埚中，然后将石英坩埚与石英管相连接。将连接好石英管并装有固态物Zn(NH4)3Cl5的石英坩埚垂直放入炉腔直径为Φ80mm、高度80cm的管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为25cm，将管式炉以10℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5不再升华，停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，在露出管式炉外的石英管管壁可以发现大量白色固体，收集此白色固体得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5。
第四步，固态化合物Zn(NH4)3Cl5的分解与高纯氯化锌的生成与纯化
收集好高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5后，将所用石英管和石英坩埚从管式炉中取出，均先用自来水清洗3遍后，再用去离子水清洗3遍，在烘箱中于100℃下干燥。将第三步收集的高纯固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部放于石英坩埚内，再次将石英管与石英坩埚连接好，并放于管式炉中，位置与第三步一样，管式炉以25℃/Min的速率快速升温至380℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管，在60秒内迅速换上另外一只相同的洁净干燥的石英管，再次将内部仍有剩余固态物的石英坩埚置于管式炉中位置与第三步一样的位置，管式炉以30℃/Min的速率升温至780℃，保温至石英坩埚内剩余固态物挥发接近完全，待保温结束后，自然降温至室温，则在显露在管式炉外面的石英管内壁沉积一层固体物，收集该固体物即为高纯度无水氯化锌（纯度：=99.993%）。
Claims (3)
1.一种高纯度的无水氯化锌的提纯制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：在室温下配制氯化锌的饱和溶液和氯化铵饱和溶液
将分析纯的带结晶水的ZnCl2·nH2O溶于去离子水中，用磁力搅拌器搅拌，制得氯化锌的饱和溶液；所述ZnCl2·nH2O，n=1或1.5或2.5或3或4；
将分析纯的氯化铵溶于去离子水中，搅拌，制得氯化铵的饱和溶液；
步骤2：在室温下，将步骤1得到的氯化锌的饱和溶液和氯化铵的饱和溶液进行混合得到混合溶液；所述的混合溶液的物质的量比例为(ZnCl2·nH2O):NH4Cl=1.0:(1.0~3.0)；
步骤3：将混合溶液置于陶瓷坩埚中，以5℃/min升温速率至80℃并保持，待溶液表面有晶膜出现时停止加热，溶液自然冷却至室温；再放置0.3~1.5小时后，过滤出晶体后，在60~80℃下干燥，获得固态化合物Zn(NH4)3Cl5；
步骤4：将固态化合物Zn(NH4)3Cl5置于清洗的石英坩埚中，石英管与石英坩埚通过内外磨口相连接，然后垂直放入管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm；
步骤5：将管式炉以10~30℃/min的速率升温至340℃，保温直到石英坩埚内固态化合物Zn(NH4)3Cl5全部挥发后停止加热，自然冷却石英坩埚到室温，收集露出管式炉外的石英管管壁上的白色固体，得到高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5；
步骤6：将高纯度的固态化合物Zn(NH4)3Cl5放于石英坩埚内，石英管与石英坩埚通过内外磨口相连接，然后垂直放入管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm；
步骤7：将管式炉以10~30℃/min的速率升温至375~385℃，保温至石英坩埚内不再有白烟生成，停止加热，自然降低炉温至室温，取下连接石英坩埚的石英管收集显露在管式炉外面的石英管内壁沉积的固体物，得到纯度≥99.99%的无水氯化锌。
2.根据权利要求1所述高纯度的无水氯化锌的提纯制备方法，其特征在于：在步骤7中，取下石英管后的60秒内换上另一只石英管，石英管与石英坩埚通过内外磨口相连接，然后垂直放入管式炉中，并保持石英管端露出管式炉外的长度为20~30cm；然后管式炉以30℃/min的速率升温至730~780℃，保温至石英坩埚内剩余固态物完全挥发保温结束，自然降温至室温，收集显露在管式炉外面的石英管内壁沉积的固体物，得到纯度≥99.99%的无水氯化锌。
3.根据权利要求1所述高纯度的无水氯化锌的提纯制备方法，其特征在于：所述石英坩埚和石英管在每次使用前采用无水乙醇清洗石英坩埚和石英管，再用去离子水进行清洗，在100℃下进行干燥。
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