CN109879900A - 一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，利用添加剂处理三甲基铝来降低有机硅和甲氧基基团，通过精馏工艺条件的优化来提高精馏的效益。该方法能有效地去除有机硅和甲氧基基团，提高产品纯度，同时提高了纯化的效率。

Description

一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法

技术领域

本发明涉及MO源制备领域，尤其涉及一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法。

背景技术

MO源即高纯有机化合物，是先进的金属有机化学气相沉积（简称MOCVD）、金属有机分子束外延（简称MOMBE）等技术生长半导体微结构材料的支撑材料。高纯三甲基铝是主要MO源种类之一，广泛应用于生长半导体材料，是金属有机化学气象沉淀技术、金属有机分子束外延过程中生长光电子材料的重要原料。为了满足光电子材料高精度的要求，TMA必须达到6N以上纯度。因此，开发高效简便制备高纯三甲基铝的工艺就尤为重要。

三甲基铝由于制备工艺的原因，其主要杂质为合成阶段引入的有机硅与有机氧杂质，常规填料塔精馏只能制得4N至5N纯度的产品，很难得到6N产品或者收率极低。目前，国内常规制备6N高纯三甲基铝的工艺主要是通过解配和精馏两步纯化，解配通常选用胺类、醚类等作为配位剂，制成配合物后，在一定温度及真空条件下除去有机硅、甲氧基铝等主要低沸点杂质，再高温（大于180度）真空条件下，解配得到5N甲基铝，最后经过填料塔精馏得到6N产品。该路线解配收率低，一般不超过80%，而且解配过程温度高，配体与三甲基铝均会缓慢分解，导致釜内黏稠变质无法重复使用，清釜不仅成本高，安全风险也非常高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的提供一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，利用添加剂处理三甲基铝来降低有机硅和甲氧基基团，通过精馏工艺条件的优化来提高精馏的效益。该方法能有效地去除有机硅和甲氧基基团，提高产品纯度，同时提高了纯化的效率。

本发明提供一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：在无水无氧的环境下，将所需要的添加剂AlBr3加入到反应瓶里，再将TMA粗品加入到反应瓶里；

步骤二：加料完成后，搭常压回流装置，逐渐升温到130℃，保持回流4h；

步骤三：真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，不收前馏分，蒸出产品到接收瓶里，釜残留2-5%；

步骤四：把所需LiAlH4加进上述步骤3中的产品接收瓶里，搭常压回流装置，逐渐升温到130℃，保持回流4h；

步骤五：真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，前馏分接收5-10%，釜残留5-10%；

步骤六：常温绝压抽24h，保持室温；

步骤七：产品进行核磁检测和ICP检测，完成制备工作。

进一步改进在于：所述TMA粗品经ICP检测有机硅值为10-20ppm，核磁检测含有氧峰为30-50ppm。

进一步改进在于：所述精馏所用填料为3*3不锈钢网状填料。

进一步改进在于：所述提纯方法使用两口瓶（19-29#）两个，冷凝回流装置（冷凝管和鼓泡器等）一套，冷油机一台，精馏柱一根，磁力搅拌器一套，加热包一个，液氮接收装置一套，19#塞子四个，29#塞子四个，温度感温器一个，加热带一条。

添加剂是能够选择性的与甲氧基基团或者有机硅发生化学反应的无机盐，本发明所指添加剂是三卤化铝、氢化锂盐，主要功能是与三甲基铝中的甲氧基基团和有机硅反应，从而使其与TMA更易分离出来，精馏得到高纯的三甲基铝。从使用效果和经济角度考虑，采用的添加剂是AlBr3和LiAlH4(纯度98%，供应商为阿拉丁试剂)，所用的剂量是三甲基铝粗品量的1-5%（摩尔比），而在实际生产的过程中，考虑生产的高效及操作工艺的简便，通常会一次性加入过量的添加剂，这样不仅有助于缩短除杂所需的时间，而且进行多批次生产时，不需要每次都要补加一定量的添加剂，从而为实现连续生产提供有利的条件。

本发明的有益效果：工艺操作简单，从外购粗品源到得到精馏产品时间短，能够快速增加产能，增强抢占市场的竞争力，且工艺所需添加剂量少，价格便宜，可以连续生产，多批次生产以后直接压出釜残处理即可。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

图2是本发明的加热回流装置结构示意图。

图3是本发明的减压精馏装置结构示意图。

图4是本发明的常温绝压抽真空装置结构示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

用无机盐（三溴化铝和氢化铝锂）纯化200g三甲基铝粗品，具体操作步骤如下：

① 在无水无氧条件下，往200gTMAl粗品的1L两口瓶里加AlBr310g（纯度98%，供应商为阿拉丁试剂），连接冷凝管加热搅拌回流4h；

② 加热回流结束后用减压精馏装置，真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，把产品蒸出，直接接收，不收前馏分，留5g釜残；

③ 把10g氢化铝锂（纯度98%，供应商为阿拉丁试剂）加入到上述步骤②中接收的产品瓶里，连接冷凝管加热回流4h，结束后用减压精馏装置，如图3所示，真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，把产品蒸出，前馏分接收10g，釜残12g，此过程需要全程无水无氧，装置如图2和图3；

④ 上述③的产品进行常温绝压抽24小时，注意控制温度，保持常温，减少损耗，结束后取样核磁和ICP检测。

本实施例收率85.5%,前后馏分可循环使用，除杂过程损失粗品约2g，产品经核磁检测氧峰0.16ppm，有机硅含量0.12PPM。

实施例二

用无机盐（AlBr3和LiAlH4）纯化1500g三甲基铝粗品，具体操作步骤如下：

① 在无水无氧条件下，往1500gTMA粗品的3L两口瓶里加AlBr320g，连接冷凝管加热搅拌回流4h，如图2；

② 加热回流结束后用减压精馏装置，真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，把产品蒸出，直接接收，不收前馏分，留釜残30g，如图3；

③ 加LiAlH415g到上述步骤②中接收的产品瓶里，连接冷凝管加热回流4h，

结束后用减压精馏装置，真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，把产品蒸出，前馏分接收80g，釜残留85g，此过程需要全程无水无氧，装置如图2和图3；

④ 上述步骤③的产品进行常温绝压抽24小时，注意控制温度，保持常温，减少损耗，装置如图3，结束后取样核磁和ICP检测。

本实施例收率86.5%,前馏分可循环使用，除杂过程损失粗品约8g，产品经核磁检测氧峰0.17ppm，有机硅含量0.08PPM。

实施例三

用无机盐（AlBr3和LiAlH4）纯化2000g三甲基铝粗品，具体操作步骤如下：

① 在无水无氧条件下，往2000gTMAl粗品的3L两口瓶里加AlBr330g，连接冷凝管加热搅拌回流4h，如图2；

② 加热回流结束后用减压精馏装置，真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，把产品蒸出，直接接收，不收前馏分，留釜残40g，如图3；

③加LiAlH430g到上述步骤②中接收的产品瓶里，连接冷凝管加热回流4h，

结束后用减压精馏装置，真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，把产品蒸出，前馏分接收102g，釜残留105g，此过程需要全程无水无氧，装置如图2和图3；

④ 上述步骤③的产品进行常温绝压抽24小时，注意控制温度，保持常温，减少损耗，装置如图4，结束后取样核磁和ICP检测。

本案例收率87%,前后馏分可循环使用，除杂过程损失粗品约10g，产品经核磁检测氧峰0.08ppm，有机硅含量0.13PPM。

Claims (4)

1.一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：在无水无氧的环境下，将所需要的添加剂AlBr3加入到反应瓶里，再将TMA粗品加入到反应瓶里；

步骤二：加料完成后，搭常压回流装置，逐渐升温到130℃，保持回流4h；

步骤三：真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，不收前馏分，蒸出产品到接收瓶里，釜残留2-5%；

步骤四：把所需LiAlH4加进上述步骤3中的产品接收瓶里，搭常压回流装置，逐渐升温到130℃，保持回流4h；

步骤五：真空度控制在50±2Torr，底瓶温度控制在110±2℃，前馏分接收5-10%，釜残留5-10%；

步骤六：常温绝压抽24h，保持室温；

步骤七：产品进行核磁检测和ICP检测，完成制备工作。

2.如权利要求1所述的一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，其特征在于：所述TMA粗品经ICP检测有机硅值为10-20ppm，核磁检测含有氧峰为30-50ppm。

3.如权利要求1所述的一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，其特征在于：所述精馏所用填料为3*3不锈钢网状填料。

4.如权利要求1所述的一种利用无机盐有效提纯三甲基铝的方法，其特征在于：所述提纯方法使用两口瓶两个，冷凝回流装置一套，冷油机一台，精馏柱一根，磁力搅拌器一套，加热包一个，液氮接收装置一套，19#塞子四个，29#塞子四个，温度感温器一个，加热带一条。