DE10113169A1 - Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Tantal- und NiobalkoholatenInfo
- Publication number
- DE10113169A1 DE10113169A1 DE10113169A DE10113169A DE10113169A1 DE 10113169 A1 DE10113169 A1 DE 10113169A1 DE 10113169 A DE10113169 A DE 10113169A DE 10113169 A DE10113169 A DE 10113169A DE 10113169 A1 DE10113169 A1 DE 10113169A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- niobium
- tantalum
- alcohol
- tacl
- nbcl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 4
- OHZZTXYKLXZFSZ-UHFFFAOYSA-I manganese(3+) 5,10,15-tris(1-methylpyridin-1-ium-4-yl)-20-(1-methylpyridin-4-ylidene)porphyrin-22-ide pentachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Mn+3].C1=CN(C)C=CC1=C1C(C=C2)=NC2=C(C=2C=C[N+](C)=CC=2)C([N-]2)=CC=C2C(C=2C=C[N+](C)=CC=2)=C(C=C2)N=C2C(C=2C=C[N+](C)=CC=2)=C2N=C1C=C2 OHZZTXYKLXZFSZ-UHFFFAOYSA-I 0.000 title abstract 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 title 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- WTKKCYNZRWIVKL-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta+5] WTKKCYNZRWIVKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- QUWPZPLTANKXAM-UHFFFAOYSA-N niobium(5+) Chemical compound [Nb+5] QUWPZPLTANKXAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 4
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 abstract description 6
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N Sodium methoxide Chemical compound [Na+].[O-]C WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZTILUDNICMILKJ-UHFFFAOYSA-N niobium(v) ethoxide Chemical compound CCO[Nb](OCC)(OCC)(OCC)OCC ZTILUDNICMILKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HSXKFDGTKKAEHL-UHFFFAOYSA-N tantalum(v) ethoxide Chemical compound [Ta+5].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] HSXKFDGTKKAEHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I pentachloroniobium Chemical compound Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- GJAORVQUNCMFTG-UHFFFAOYSA-N ethanol;tantalum(5+) Chemical compound [Ta+5].CCO GJAORVQUNCMFTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004707 phenolate Chemical class 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/68—Preparation of metal alcoholates
- C07C29/70—Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Niob(V)- und Tantal(V)alkoholaten, insbesondere Niob(V)- und Tantal(V)ethanolat durch Umsetzung von NbCl¶5¶ oder TaCl¶5¶ mit einem entsprechenden Alkohol in Gegenwart von Ammoniak, wobei NbCl¶5¶ oder TaCl¶5¶ bei einer Temperatur von 0 DEG C bis -50 DEG C in dem Alkohol aufgelöst wird, der 5 bis 7 Mol Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl¶5¶ oder TaCl¶5¶ enthält.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tantal- und
Niobalkoholaten und deren Verwendung.
Tantal- und Niobalkoholate lassen sich zur Abscheidung entsprechender Metall
schichten mittels Chemical Vapour Deposition (CVD) nutzen und sind daher wert
volle Ausgangsverbindungen zur Herstellung äußerst widerstandsfähiger Bauteile,
die beispielsweise Verwendung in der elektronischen Industrie finden.
Die Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten erfolgt ausgehend von den ent
sprechenden Metallchloriden. So ist die Umsetzung von Niob(V)chlorid (NbCl5) mit
Alkohol und Ammoniak bereits 1956 von D. C. Bradley, B. N. Chakravarti und
W. Wardlaw beschrieben worden (J. Chem. Soc., 1956, 2381-2384). Die Umsetzung
erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wird der Alkohol mit einer Suspension von NbCl5
in einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise Benzol zur Reaktion gebracht,
wobei es zu einer heftigen Reaktion kommt. Anschließend wird ein Überschuss an
Ammoniak in die Reaktionsmischung eingeleitet. Es entsteht Ammoniumchlorid, das
durch Filtration abgetrennt wird, und das gewünschte Niobalkoholat, das durch
Destillation isoliert wird.
Auch für die Herstellung von Tantalalkoholaten ist ein zweistufiges Verfahren be
schrieben (G. Dändliker, "Über Alkoxyde und Phenolate von Niob und Tantal"
CIBA Basel, 1962), wobei zunächst der Alkohol in Gegenwart von Toluol mit
Tantal(V)chlorid umgesetzt wird. Die Reaktion verläuft bei Einsatz eines Über
schusses Alkohol nach folgender Gleichung:
TaCl5 + ROH ↔ TaCl2(OR)3 + 3 HCl ↔ TaCl(OR)4 + 4 HCl ↔ Ta(OR)5 + 5HCl (1)
Es handelt sich um eine Gleichgewichtsreaktion, wobei das Gleichgewicht in Abhän
gigkeit von der HCl-Konzentration verschoben werden kann. Um das gewünschte
Produkt Ta(OR)5 zu erhalten, wird in einem zweiten Schritt Ammoniakgas in die
Reaktionsmischung geleitet. Auch hier wird entstehendes Ammoniumchlorid abfil
triert und das Produkt destillativ aufgearbeitet. Zur Herstellung von Tantal(V)ethano
lat wird beispielsweise Tantal(V)chlorid in Gegenwart von Toluol bei 50°C mit
Ethanol umgesetzt, wobei es zu HCl-Freisetzung kommt. Anschließend wird
Ammoniakgas eingeführt, wobei die Reaktionstemperatur auf 64°C steigt.
Die beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, dass es zur Freisetzung von HCl-
Gas kommt, wodurch eine Vorrichtung, in der die Umsetzung durchgeführt wird,
einer starken Korrosion ausgesetzt ist. Zudem erfordert die Reaktionsführung den
Einsatz großer Mengen organischer Lösungsmittel, die bei der Herstellung von Niob-
und Tantalalkoholaten im großtechnischen Maßstab aufwendig aufgearbeitet oder
entsorgt werden müssen. Die angegebenen Reaktionstemperaturen (50°C) liegen
deutlich über dem Flammpunkt von Ethanol (12°C), was im Hinblick auf die
Arbeitssicherheit problematisch ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, ein effizientes Verfahren
zur Herstellung von Niob- und Tantalalkoholaten zur Verfügung zu stellen, das ohne
Zusatz organischer Lösungsmittel durchgeführt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Niob(V)- und
Tantal(V)alkoholaten der Formel
M(OR)5 (I),
wobei M für Nb und Ta und
R für C1-C5-Alkyl steht,
durch Umsetzung von NbCl5 oder TaCl5 mit einem Alkohol der Formel
R für C1-C5-Alkyl steht,
durch Umsetzung von NbCl5 oder TaCl5 mit einem Alkohol der Formel
ROH (II),
wobei R die oben angegebene Bedeutung hat,
in Gegenwart von Ammoniak, das dadurch gekennzeichnet ist, dass NbCl5 oder TaCl5 in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 0°C bis -50°C im Alkohol der Formel (II) aufgelöst wird, der 5 bis 7 Mol Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5 enthält.
in Gegenwart von Ammoniak, das dadurch gekennzeichnet ist, dass NbCl5 oder TaCl5 in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 0°C bis -50°C im Alkohol der Formel (II) aufgelöst wird, der 5 bis 7 Mol Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5 enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ein Arbeiten ohne Freisetzung von HCl-
Gas und ohne Verwendung großer Mengen organischer Lösungsmittel. Darüber hin
aus zeichnet es sich überraschenderweise trotz Reaktionsführung bei vergleichsweise
tiefer Temperatur auch dadurch aus, dass die Reaktionszeit deutlich reduziert werden
kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von
Niob(V)- und Tantal(V)alkoholaten der Formel (I), wobei R vorzugsweise für
Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl-, i-Butyl oder n-Pentyl steht. Insbesondere
bevorzugt steht R für Ethyl. Vorzugsweise steht M in Formel (I) für Tantal.
Die Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Verbindungen
Niob(V)- und Tantal(V)chlorid sind dem Fachmann bekannt. Die Herstellung von
NbCl5 ist beispielsweise in "J. Chem. Soc., 1956, S. 2383" beschrieben.
Vorzugsweise wird die Umsetzung bei einer Temperatur von -10°C bis -45°C
durchgeführt, insbesondere bevorzugt bei einer Temperatur von -25°C bis -40°C.
Vorzugsweise wird NbCl5 oder TaCl5 mit einem Alkohol der Formel (II) umgesetzt,
der 5,5 bis 6 Mol Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5 enthält.
Der Alkohol, der die gewünschte Menge Ammoniak enthält kann dadurch hergestellt
werden, dass eine definierte Menge trockenen Ammoniaks unter Zuhilfenahme einer
Glaseinleitungsfritte in die entsprechende Menge gekühlten Alkohols eingeleitet
wird.
Ammoniak wird vorzugsweise in Form von Ammoniakgas mit einem Reinheitsgrad
von 99,9% eingesetzt. Insbesondere größere Spuren von Wasser wirken sich negativ
auf die gewünschte Umsetzung aus. Es ist daher vorteilhaft, das Ammoniakgas vor
dessen Einleiten in den Alkohol zu trocknen, beispielsweise indem der Ammoniak
über festes Natriumhydroxid geleitet wird.
Es ist vorteilhaft, 80-90 Mol Alkohol pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5
einzusetzen. Dabei ist es möglich, nicht umgesetzten Alkohol im Kreislauf zu führen.
Vorzugsweise wird Alkohol mit einem Wassergehalt unter 0,1 Mol-% eingesetzt.
Obwohl die erfindungsgemäße Umsetzung vorzugsweise ohne Zusatz eines weiteren
organischen Lösungsmittels durchgeführt wird, ist ein solcher Zusatz dennoch mög
lich. Ein geeignetes Lösungsmittel ist beispielsweise Heptan.
Die Umsetzung wird in inerter Atmosphäre durchgeführt. Beispielsweise kann die
Umsetzung in Gegenwart von Stickstoff oder eines Edelgases erfolgen.
Die Aufarbeitung des Reaktionsgemischs erfolgt vorzugsweise durch Abfiltrieren
entstandenen Ammoniumchlorids bei -25°C bis -35°C, Abdestillieren des Alkohols
aus dem Filtrat, erneutes Filtrieren bei 5°C bis 0°C und anschließende Destillation
bei reduziertem Druck.
Wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Tantal(V)ethanolat hergestellt, ist es
vorteilhaft, nach dem erneuten Filtrieren bei 5°C bis 0°C geringe Mengen, beispiels
weise ca. 1‰ Natriummethanolat zuzusetzen und eine doppelte Destillation bei
reduziertem Druck durchzuführen.
Erfindungsgemäß hergestellte Niob- oder Tantalalkoholate können beispielsweise als
Ausgangsverbindung in einer chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) Verwen
dung finden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren durch Beispiele illustriert,
wobei die Beispiele jedoch nicht als Einschränkung des Erfindungsgedankens zu ver
stehen sind.
1 Mol Tantal(V)chlorid reinst (358 Gramm) wurden auf -40°C gekühlt. Eine Lösung
von 5,5 Mol trockenem Ammoniak (94 Gramm) in 80 Mol absolutem Ethanol (3686
Gramm) wurden auf -40°C gekühlt. Binnen 15 Sekunden wurde das Tantal(V)-
chlorid unter starkem Rühren (500 Umdrehungen pro Minute (U/Min)) unter Stick
stoff-Atmosphäre in den ammoniakalischen Ethanol gegeben.
Die entstandene Suspension erwärmte sich dabei auf 5°C und wurde anschließend
erneut auf -40°C gekühlt.
Es entstand Ammoniumchlorid, das bei -40°C über ein Filtrierpapier mit großer
Porenweite (ca. 0,005 mm) abgetrennt wurde. Der Filterkuchen wurde mit 2 Mol
Ethanol (92 Gramm) von -40°C portionsweise gewaschen. Der Filterkuchen bestand
aus 4,5 Mol Ammoniumchlorid (241 Gramm) und 0,5 Mol Ethanol (24 Gramm).
Das Filtrat wurde an einem Rotationsverdampfer bei 100°C bei Normaldruck vom
Ethanol befreit. Es wurden 76 Mol Ethanol (3501 Gramm) als Destillat mit einem
Gehalt von ca. 0,5 Mol Ammoniak (9 Gramm) gewonnen. Der so rückgewonnene
Ethanol wurde im Kreislauf geführt.
Der Destillationssumpf wurde auf 0°C gekühlt und erneut ausgefallenes Ammonium
chlorid über ein Filtrierpapier mit großer Porenweite (ca. 0,005 mm) abgetrennt.
Dabei wurden 0,4 Mol Ammoniumchlorid (18 Gramm) mit anhaftend 0,1 Mol
Tantal(V)ethanolat (41 Gramm) abgetrennt. Der produkthaltige Filterkuchen wurde
im Kreislauf geführt, indem er quantitativ in die erste Fällungsstufe eines folgenden
Ansatzes überführt wurde.
Das Filtrat wurde bei 150°C und 0,5 mbar über eine ca. 0,5 m lange Vigreux-
Kolonne vakuumdestilliert. Dabei wurden 0,8 Mol Tantal(V)ethanolat (325 Gramm)
gewonnen. Im Destillationsrückstand befand sich ein Gemisch von 0,1 Mol
Ammoniumchlorid (5 Gramm) und 0,1 Mol Tantal(V)ethanolat (41 Gramm), wobei
letzteres als Gemisch von Tantal(V)ethanolat und Tantaloxid vorlag.
Die Ausbeute entsprach 80% der Theorie. Sie konnte durch den Wiedereinsatz des
Filterkuchens der zweiten Ammoniumchlorid-Fällung auf 90% der Theorie ge
steigert werden.
Zur Verringerung des Gehalts an Chlorid im gewonnenen Tantal(V)ethanolat wurde
dieses unter Zusatz von ca. 1‰ Natriummethanolat einer erneuten Vakuumdestil
lation unterzogen. Der Gehalt an Chlorid konnte dadurch von 200 ppm auf < 10 ppm
gesenkt werden.
1 Mol Niob(V)chlorid reinst (270 Gramm) wurden auf -40°C gekühlt. Eine Lösung
von 5,5 Mol trockenem Ammoniak (94 Gramm) in 80 Mol absolutem Ethanol (3686
Gramm) wurde auf -40°C gekühlt. Binnen 15 Sekunden wurde das Niob(V)chlorid
unter starkem Rühren (500 U/Min.) unter Stickstoff-Atmosphäre in den ammoniaka
lischen Ethanol gegeben.
Die entstandene Suspension erwärmte sich dabei auf 5°C und wurde anschließend
erneut auf -40°C gekühlt. Die Kühlung erfolgte jeweils in einer Laborgefriertruhe
über Nacht.
Es entstand Ammoniumchlorid, das bei -40°C über ein Filtrierpapier mit großer
Porenweite (ca. 0,005 mm) abgetrennt wurde. Der Filterkuchen wurde mit 2 Mol
Ethanol (92 Gramm) von -40°C portionsweise gewaschen. Der Filterkuchen bestand
aus 4,5 Mol Ammoniumchlorid (241 Gramm) und 0,5 Mol Ethanol (24 Gramm).
Das Filtrat wurde an einem Rotationsverdampfer bei 100°C bei Normaldruck vom
Ethanol befreit. Es wurden 76 Mol Ethanol (3501 Gramm) als Destillat mit einem
Gehalt von ca. 0,5 Mol Ammoniak (9 Gramm) gewonnen. Der so rückgewonnene
Ethanol wurde im Kreislauf geführt.
Der Destillationssumpf wurde auf 0°C gekühlt und erneut ausgefallenes Ammonium
chlorid über ein Filtrierpapier mit großer Porenweite (ca. 0,005 mm) abgetrennt.
Dabei wurden 0,4 Mol Ammoniumchlorid (18 Gramm) mit anhaftend 0,1 Mol
Niob(V)ethanolat (32 Gramm) abgetrennt. Der produkthaltige Filterkuchen wurde im
Kreislauf geführt, indem er quantitativ in die erste Fällungsstufe eines folgenden
Ansatzes überführt wurde.
Das Filtrat wurde bei 140°C und 0,5 mbar über eine ca. 0,5 m lange Vigreux-
Kolonne vakuumdestilliert. Dabei wurden 0,8 Mol Niob(V)ethanolat (255 Gramm)
gewonnen. Im Destillationsrückstand befand sich ein Gemisch von 0,1 Mol
Ammoniumchlorid (5 Gramm) und 0,1 Mol Niob(V)ethanolat (32 Gramm), wobei
letzteres als Gemisch von Niob(V)ethanolat und Nioboxid vorlag.
Die Ausbeute entsprach 80% der Theorie. Sie konnte durch den Wiedereinsatz des
Filterkuchens der zweiten Ammoniumchlorid-Fällung auf 90% der Theorie ge
steigert werden.
Zur Verringerung des Gehalts an Chlorid im gewonnenen Niob(V)ethanolat wurde
dieses unter Zusatz von ca. 1‰ Natriummethanolat einer erneuten Vakuumdestilla
tion unterzogen. Der Gehalt an Chlorid konnte dadurch von 200 ppm auf < 10 ppm
gesenkt werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Niob(V)- und Tantal(V)alkoholaten der
Formel
M(OR)5 (I),
wobei M für Nb und Ta und
R für C1-C5-Alkyl steht,
durch Umsetzung von NbCl5 oder TaCl5 mit einem Alkohol der Formel
ROH (II),
wobei R die oben angegebene Bedeutung hat,
in Gegenwart von Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, dass NbCl5 oder TaCl5 in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 0°C bis -50°C im Alkohol der Formel (II) aufgelöst wird, der 5 bis 7 Mol Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5 enthält.
M(OR)5 (I),
wobei M für Nb und Ta und
R für C1-C5-Alkyl steht,
durch Umsetzung von NbCl5 oder TaCl5 mit einem Alkohol der Formel
ROH (II),
wobei R die oben angegebene Bedeutung hat,
in Gegenwart von Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, dass NbCl5 oder TaCl5 in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 0°C bis -50°C im Alkohol der Formel (II) aufgelöst wird, der 5 bis 7 Mol Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5 enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R für Methyl,
Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl-, i-Butyl oder n-Pentyl steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R für Ethyl steht.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Umsetzung bei einer Temperatur von -10°C bis -45°C
durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei
einer Temperatur von -25°C bis -40°C durchgeführt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass der verwendete Alkohol der Formel (II) 5,5 bis 6 Mol
Ammoniak pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5 enthält.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, dass 80-90 Mol Alkohol pro Mol umzusetzendem NbCl5 oder TaCl5
eingesetzt werden.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Reaktionsgemisch durch Abfiltrieren entstandenen
Ammoniumchlorids bei -25°C bis -35°C, Abdestillieren des Alkohols aus
dem Filtrat, erneutes Filtrieren bei 5°C bis 0°C und anschließender Destilla
tion bei reduziertem Druck aufgearbeitet wird.
9. Verwendung des gemäß wenigstens eines der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten
Niob- oder Tantal(V)alkoholats als Ausgangsverbindung in einer chemischen
Dampfphasenabscheidung (CVD).
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10113169A DE10113169A1 (de) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
| CNB028065476A CN100445250C (zh) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | 制备钽和铌的烷氧化物的方法 |
| KR1020037012141A KR100871001B1 (ko) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | 탄탈륨 알콕시드 및 니오븀 알콕시드의 제조 방법 |
| JP2002573174A JP4002956B2 (ja) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | タンタルアルコラート及びニオブアルコラートの製造方法 |
| AU2002257617A AU2002257617A1 (en) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Method of producing tantalum and niobium alkoxides |
| GB0322019A GB2389361B (en) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Method of producing tantalum and niobium alkoxides |
| PCT/EP2002/002428 WO2002074473A2 (de) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Verfahren zur herstellung von tantal- und niobalkoholaten |
| DE10291037T DE10291037B4 (de) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
| RU2003130646/04A RU2297405C2 (ru) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Способ получения алкоголятов тантала и ниобия |
| US10/098,639 US6548685B2 (en) | 2001-03-19 | 2002-03-15 | Process for preparing tantalum alkoxides and niobium alkoxides |
| TW091105014A TW553948B (en) | 2001-03-19 | 2002-03-18 | Process for preparing tantalum alkoxides and niobium alkoxides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10113169A DE10113169A1 (de) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10113169A1 true DE10113169A1 (de) | 2002-09-26 |
Family
ID=7678014
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10113169A Withdrawn DE10113169A1 (de) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
| DE10291037T Expired - Fee Related DE10291037B4 (de) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10291037T Expired - Fee Related DE10291037B4 (de) | 2001-03-19 | 2002-03-06 | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6548685B2 (de) |
| JP (1) | JP4002956B2 (de) |
| KR (1) | KR100871001B1 (de) |
| CN (1) | CN100445250C (de) |
| AU (1) | AU2002257617A1 (de) |
| DE (2) | DE10113169A1 (de) |
| GB (1) | GB2389361B (de) |
| RU (1) | RU2297405C2 (de) |
| TW (1) | TW553948B (de) |
| WO (1) | WO2002074473A2 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1764354A1 (de) | 2005-08-27 | 2007-03-21 | H.C. Starck GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung hochreiner Zirkonium-, Hafnium-, Tantal- und Niobalkoxide |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006043042A1 (de) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von hochreinen Niobalkoxiden |
| US20090134369A1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-05-28 | Applied Nanoworks, Inc. | Metal alkoxides, apparatus for manufacturing metal alkoxides, related methods and uses thereof |
| RU2532926C1 (ru) * | 2013-09-12 | 2014-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ", Министерства образования и науки Российской Федерации | Способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (свмпэ), модифицированного наноразмерными частицами пентоксида тантала |
| DE102016205229A1 (de) | 2016-03-30 | 2017-10-05 | Evonik Degussa Gmbh | Synthese von Alkylammoniumsalzen durch Umsetzung von Aminen mit organischen Karbonaten als Alkylierungsmittel |
| CN106186066B (zh) * | 2016-07-14 | 2018-03-09 | 上海交通大学 | 一种利用废旧钽电容器制备超细氧化钽的方法 |
| CN107021870B (zh) * | 2016-12-02 | 2020-06-09 | 苏州复纳电子科技有限公司 | 一种铌醇盐的合成方法 |
| CN115054931B (zh) * | 2022-08-18 | 2022-10-25 | 稀美资源(广东)有限公司 | 一种用于乙醇钽粗产品的分离设备 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57160915A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-04 | Nippon Soda Co Ltd | Composition forming thin tantalum oxide film |
| JPS5895615A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | Nippon Soda Co Ltd | 酸化ニオブ薄膜形成用組成物 |
| US4741894A (en) * | 1986-06-03 | 1988-05-03 | Morton Thiokol, Inc. | Method of producing halide-free metal and hydroxides |
| JP2831431B2 (ja) * | 1990-04-10 | 1998-12-02 | 株式会社ジャパンエナジー | 高純度金属アルコキサイドの製造方法 |
| JPH04362017A (ja) * | 1991-06-06 | 1992-12-15 | Nikko Kyodo Co Ltd | 配向性Ｔａ２Ｏ５薄膜の作製方法 |
| US5858323A (en) * | 1996-01-08 | 1999-01-12 | Sandia Corporation | Sol-gel preparation of lead magnesium niobate (PMN) powders and thin films |
| JP3082027B2 (ja) * | 1996-11-08 | 2000-08-28 | 株式会社高純度化学研究所 | ニオブアルコキシドおよびタンタルアルコキシドの 精製方法 |
| JP3911740B2 (ja) * | 1996-11-18 | 2007-05-09 | 昭和電工株式会社 | タンタルアルコキシドの製造方法 |
| JP2000237588A (ja) * | 1999-02-18 | 2000-09-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 排ガス浄化用触媒担体の製造方法 |
-
2001
- 2001-03-19 DE DE10113169A patent/DE10113169A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-03-06 DE DE10291037T patent/DE10291037B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-06 CN CNB028065476A patent/CN100445250C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-06 RU RU2003130646/04A patent/RU2297405C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2002-03-06 KR KR1020037012141A patent/KR100871001B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-03-06 AU AU2002257617A patent/AU2002257617A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-06 JP JP2002573174A patent/JP4002956B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-06 GB GB0322019A patent/GB2389361B/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-06 WO PCT/EP2002/002428 patent/WO2002074473A2/de active Application Filing
- 2002-03-15 US US10/098,639 patent/US6548685B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-18 TW TW091105014A patent/TW553948B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1764354A1 (de) | 2005-08-27 | 2007-03-21 | H.C. Starck GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung hochreiner Zirkonium-, Hafnium-, Tantal- und Niobalkoxide |
| US7273943B2 (en) | 2005-08-27 | 2007-09-25 | H. C. Starck Gmbh | Process for the preparation of high-purity zirconium, hafnium, tantalum and niobium alkoxides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4002956B2 (ja) | 2007-11-07 |
| GB0322019D0 (en) | 2003-10-22 |
| KR100871001B1 (ko) | 2008-11-27 |
| US6548685B2 (en) | 2003-04-15 |
| US20020143200A1 (en) | 2002-10-03 |
| AU2002257617A1 (en) | 2002-10-03 |
| GB2389361A (en) | 2003-12-10 |
| DE10291037B4 (de) | 2008-03-20 |
| RU2003130646A (ru) | 2005-04-10 |
| CN1537089A (zh) | 2004-10-13 |
| WO2002074473A3 (de) | 2004-04-01 |
| GB2389361B (en) | 2004-09-15 |
| DE10291037D2 (de) | 2004-01-22 |
| RU2297405C2 (ru) | 2007-04-20 |
| TW553948B (en) | 2003-09-21 |
| CN100445250C (zh) | 2008-12-24 |
| JP2005503334A (ja) | 2005-02-03 |
| KR20040015069A (ko) | 2004-02-18 |
| WO2002074473A2 (de) | 2002-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2748148B1 (de) | Verfahren zur reinigung von pyrazolen | |
| EP1031566B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 2-Chlor-5-chlormethylthiazol | |
| DE10113169A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten | |
| DE2528211C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Acylcyaniden | |
| EP0264008B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 5-Methyltetrazol | |
| DE2658560B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Tetraaethylammoniumperfluoralkylsulfonaten | |
| EP0057844B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polychlorbenzoylchloriden | |
| EP0439745B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 2-Chlor-5-methyl-pyridin | |
| EP2464636B1 (de) | Verfahren zum herstellen von 2,4-dioxotetrahydrofuran-3-carboxylaten | |
| EP0137175B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von benzokondensierten, tetrachlorierten, heterocyclischen Verbindungen | |
| DE2611694A1 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen herstellung von 2,5-dioxo-1,2-oxa-phospholanen und beta-halogenpropionsaeurehalogenid | |
| DE1914125C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von γ-Chloracetessigsäureestern | |
| CH645623A5 (en) | 2-Methyl-3-acetoxy-4,5-bis(halomethyl)pyridines, process for their preparation and process for the preparation of pyridoxin | |
| DE102005031348A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dichlorisothiazolcarbonsäure | |
| DE2717673C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von (1-Chloräthenyl-)oxiran | |
| DE3147150C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Epoxypropanderivaten | |
| DE69825556T2 (de) | Verfahren zu Herstellung von 2-Mercaptothiazol | |
| EP1163230B1 (de) | Formamidin-sulfat und -phosphat salze, deren herstellung und deren verwendung zur synthese von 1,3,5-triazin | |
| EP0508943A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von halogenierten Carbonsäureestern | |
| DE2433176A1 (de) | 2-halopyrimidinderivate und verfahren zu ihrer herstellung | |
| DE10057198A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Orthokohlensäureester | |
| DE19547075A1 (de) | Verbessertes Verfahren zur Herstellung von 5-Formylthiazol | |
| DE2359401A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 2,6- dimethyl-gamma-pyron-3-carbonsaeure | |
| AT214425B (de) | Verfahren zur Herstellung von N-substituierten Malonimiden und deren Polymeren | |
| DE2624340A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 1,1-dihalogen-1,3-dienen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8143 | Lapsed due to claiming internal priority |