CN113896225A - 超低氯高纯二氧化锗的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种超低氯高纯二氧化锗的制备方法，包括以下步骤：步骤一，选料：选国标高纯二氧化锗为原料；步骤二，煅烧：将国标高纯二氧化锗装入石英料盘中，放入高温煅烧炉内煅烧，煅烧12h～48h，得到二氧化锗粉体；步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。本公开的超低氯高纯二氧化锗的制备方法，氯含量低，其工艺简单，流程短，直收率高，无废水排放，对环境友好，生产成本低，产品质量稳定，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及高纯产品的制备方法领域，具体涉及一种超低氯高纯二氧化锗的制备方法
背景技术
随着对锗及其化合物的研究及应用进一步深化，发现二氧化锗是一种重要的半导体光电子材料，在光电通讯、集成光学系统、光学数据存储系统等方面有着广阔的应用前景，因此关于GeO2的制备研究具有非常重要的科学意义和巨大的应用潜力。
二氧化锗是一种白色粉末，有三种晶型，分别是六方晶型、四方晶型和无定型，常用的二氧化锗基本上以六方晶型为主，六方晶型二氧化锗，熔点1115℃，沸点1200℃，微溶于水，在室温下的溶解度为0.453g；四方晶型二氧化锗，相对密度6.239g/cm3，熔点1086℃，不溶于水；无定型二氧化锗易溶于水中。高纯二氧化锗国家标准(GB/T 11069-2017)规定要求：纯度不小于99.999％，含氯量不大于0.05％。国标二氧化锗的生产通常都是采用经典的氯化蒸馏、精馏、水解生产工艺：即把粗锗原料通过氯化蒸馏、精馏制备出高纯四氯化锗，先经过水解反应，然后固液分离、高纯水洗涤、滤饼烘干得到二氧化锗粉体。然而此方法制得的二氧化锗氯含量通常在0.01～0.05％。
在晶体应用领域，通常使用高纯材料在铂金坩埚内熔融长晶，比如采用二氧化锗和三氧化铋制备BGO闪烁晶体过程中用到铂金坩埚长晶，如果二氧化锗中的氯离子偏高，二氧化锗在高温熔融时，二氧化锗中的氯将会释放出来腐蚀铂金坩埚同时腐蚀晶体制备设备。因此制备超低氯的高纯二氧化锗是一个非常关键的环节，可减少铂金坩埚的腐蚀，提高晶体制备设备的寿命，更好的提高产品的质量。而现有的制备超低氯高纯二氧化锗的方法存在制备流程复杂、纯度低以及含氯量高等问题。
因此亟需一种稳定的、更为简单、短流程、成本更低廉、高收率的超低氯高纯二氧化锗的制备方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种超低氯高纯二氧化锗的制备方法。
为了实现上述目的，本公开提供了一种超低氯高纯二氧化锗的制备方法，包括以下步骤：步骤一，选料：选国标高纯二氧化锗为原料；步骤二，煅烧：将国标高纯二氧化锗装入石英料盘中，放入高温煅烧炉内煅烧，煅烧12h～48h，得到二氧化锗粉体；步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。
在一些实施例中，在步骤一中，国标高纯二氧化锗纯度为5N～6N。
在一些实施例中，在步骤二中，石英料盘为方形或圆形。
在一些实施例中，在步骤二中，石英料盘中国标高纯二氧化锗的厚度为0.5cm～10cm。
在一些实施例中，在步骤二中，煅烧温度为900℃～1100℃。
在一些实施例中，在步骤二中，煅烧的升温速度为5℃/min～10℃/min。
在一些实施例中，在步骤二中，煅烧15～30h。
本公开的有益效果如下：
本公开的超低氯高纯二氧化锗的制备方法，氯含量低，其工艺简单，流程短，直收率高，无废水排放，对环境友好，生产成本低，产品质量稳定，安全可靠。超低氯的高纯二氧化锗可更好的满足BGO闪烁晶体生产。
具体实施方式
下面详细说明根据本公开的超低氯高纯二氧化锗的制备方法。
本申请公开一种超低氯高纯二氧化锗的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，选料：选国标高纯二氧化锗为原料；步骤二，煅烧：将国标高纯二氧化锗装入石英料盘中，放入高温煅烧炉内煅烧，煅烧12～48h，得到二氧化锗粉体；步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。
本申请中制备高纯二氧化锗原理：通过高温煅烧工艺把二氧化锗粉体所包裹在内部未完全水解的四氯化锗或氯化氢中的氯分解出来，从而制备出超低氯高纯二氧化锗。
在步骤一中，国标高纯二氧化锗纯度为5N～6N。选用国标高纯二氧化锗纯度在此范围内时，得到的超低氯高纯二氧化锗纯度高。
在步骤二中，煅烧时间过短，二氧化锗中的氯分解不完全，达不到所要求的低氯的效果，煅烧时间过长，延长制备时间，增加成本。
在一些实施例中，在步骤二中，石英料盘为方形或圆形。煅烧炉的炉膛是长方体的，最好选择方形料盘，若炉膛为圆柱体的，最好选择圆形，可以提高炉膛的使用面积。
在一些实施例中，在步骤二中，石英料盘中国标高纯二氧化锗的厚度为0.5cm～10cm。物料的厚度太薄，产量低，成本高，物料的厚度太厚，煅烧不透，影响除氯效果。
在一些实施例中，在步骤二中，煅烧温度为900℃～1100℃。温度过低，不能把二氧化锗所包裹的氯去除；温度过高，将会把二氧化锗完全融化，最终造成二氧化锗熔融成液体，冷却后变成锭状。
在一些实施例中，在步骤二中，煅烧的升温速度为5℃/min～10℃/min。升温速度过慢，升温时间将会太长，延长制备时间；升温速度过快，达不到把二氧化锗内包裹的氯较好的释放出来，同时石英舟可能存在爆裂的情况。
在一些实施例中，在步骤二中，煅烧15h～30h。
[测试过程及测试结果]
实施例1
步骤一，选料：选国标5N高纯二氧化锗为原料；
步骤二，煅烧：在方形石英料盘中铺厚度为2cm的国标5N高纯二氧化锗为原料，放入高温煅烧炉内煅烧，设置煅烧温度为900℃，煅烧36h，得到二氧化锗粉体；
步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。原料及产品杂质含量见表1。
实施例2
步骤一，选料：选国标5N高纯二氧化锗为原料；
步骤二，煅烧：在圆形石英料盘中铺厚度为5cm的国标5N高纯二氧化锗为原料，放入高温煅烧炉内煅烧，设置煅烧温度为1000℃，煅烧36h，得到二氧化锗粉体；
步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。原料及产品杂质含量见表1。
实施例3
步骤一，选料：选国标5N高纯二氧化锗为原料；
步骤二，煅烧：在方形料盘中铺厚度为10cm的国标5N高纯二氧化锗为原料，放入高温煅烧炉内煅烧，设置煅烧温度为1100℃，煅烧36h，得到二氧化锗粉体；
步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。原料及产品杂质含量见表1。
对比例1
在步骤二中石英料盘中铺厚度为0.4cm的国标5N高纯二氧化锗为原料，其余同实施例1。原料及产品杂质含量见表1。
对比例2
在步骤二中石英料盘中铺厚度为12cm的国标5N高纯二氧化锗为原料，其余同实施例1。原料及产品杂质含量见表1。
对比例3
在步骤二中，煅烧温度为800℃，其余同实施例2。原料及产品杂质含量见表1。
对比例4
在步骤二中，煅烧温度为1200℃，其余同实施例2。原料及产品杂质含量见表1。
对比例5
在步骤二中，煅烧时间12h其余同实施例1。原料及产品杂质含量见表1。
对比例6
在步骤二中，煅烧时间48h，其余同实施例1。原料及产品杂质含量见表1。
表1实施例1-3、对比例1-5的原料及产品杂质含量
表2实施例1-3、对比例1-5合格产品直收率
其中，对比例4由于高温将会把二氧化锗熔融，冷却后结块并和石英料盘粘结在一起，无法和石英玻璃分离开来，导致产品不合格。
上述公开特征并非用来限制本公开的实施范围，因此，以本公开权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本公开的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种超低氯高纯二氧化锗的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，选料：选国标高纯二氧化锗为原料；
步骤二，煅烧：将国标高纯二氧化锗装入石英料盘中，放入高温煅烧炉内煅烧，煅烧12h～48h，得到二氧化锗粉体；
步骤三，研磨过筛：把步骤二煅烧后的二氧化锗粉体冷却至室温，经研磨，过100目筛，得到超低氯高纯二氧化锗。
2.根据权利要求1所述的二氧化锗的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，国标高纯二氧化锗纯度为5N～6N。
3.根据权利要求1所述的二氧化锗的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，石英料盘为方形或圆形。
4.根据权利要求1所述的二氧化锗的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，石英料盘中国标高纯二氧化锗的厚度为0.5cm～10cm。
5.根据权利要求1所述的二氧化锗的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，煅烧温度为900℃～1100℃。
6.根据权利要求1所述的二氧化锗的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，煅烧的升温速度为5℃/min～10℃/min。
7.根据权利要求1所述的二氧化锗的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，煅烧15～30h。
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