JP5350409B2

JP5350409B2 - Electrolytic generator

Info

Publication number: JP5350409B2
Application number: JP2011002906A
Authority: JP
Inventors: 啓司渡部; 健治田村; 稔季小林
Original assignee: Rasa Industries Ltd
Current assignee: Rasa Industries Ltd
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2031-01-11
Also published as: KR101780851B1; TWI507565B; KR20140009207A; CN103282550A; CN103282550B; JP2012144764A; WO2012096242A1; TW201229321A

Description

本発明は、金属と有機化合物を含有する電解液との電解反応により有機金属化合物を生成する電解生成装置に関する。 The present invention relates to an electrolysis generating apparatus that generates an organometallic compound by an electrolytic reaction between a metal and an electrolytic solution containing an organic compound.

デジタル家電や半導体照明等のエレクトロニクス分野の発展とともに、化合物半導体の需要が今後益々見込まれる。化合物半導体材料の一つである窒化ガリウム（ＧａＮ）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光デバイスや、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）等の電子デバイスへ応用される。ところが、窒化ガリウムの基板は高価である。このため、窒化ガリウムを含む電子デバイスを製造するにあたっては、例えば、有機金属化合物であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等を用いた有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によってサファイア基板の上に窒化ガリウム層を形成し、その上に各種デバイスを作製している。ここで、発光ダイオードを例にとると、窒化ガリウムの品質は、発光ダイオードの明るさと信頼性に決定的な影響を与える。このため、半導体製造業者からは、窒化ガリウムの原料となるトリメチルガリウムに対して高純度の品質が要求されている。 With the development of electronics fields such as digital home appliances and semiconductor lighting, demand for compound semiconductors is expected to increase. Gallium nitride (GaN), one of compound semiconductor materials, is a light emitting device such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), or an electron such as a field effect transistor (FET) or a high electron mobility transistor (HEMT). Applied to devices. However, gallium nitride substrates are expensive. For this reason, when manufacturing an electronic device containing gallium nitride, for example, a gallium nitride layer is formed on a sapphire substrate by metal organic vapor phase epitaxy (MOCVD) using an organometallic compound such as trimethyl gallium (TMG). And various devices are fabricated on it. Here, taking the light emitting diode as an example, the quality of gallium nitride has a decisive influence on the brightness and reliability of the light emitting diode. For this reason, semiconductor manufacturers are demanding high-purity quality for trimethylgallium, which is a raw material for gallium nitride.

これまで、トリメチルガリウムは、ハロゲン化ガリウムとアルキルアルミニウムとを反応させて生成されることが一般的であった（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、三塩化ガリウムとトリメチルアルミニウムとをメシチレンの存在下で反応させ、トリメチルガリウムを合成している。 Until now, trimethylgallium was generally produced by reacting gallium halide with alkylaluminum (see, for example, Patent Document 1). According to Patent Document 1, gallium trichloride and trimethylaluminum are reacted in the presence of mesitylene to synthesize trimethylgallium.

一方、金属ガリウムとグリニャール試薬とを電解して反応させることにより、トリメチルガリウムを生成する方法も知られている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２によれば、初めに、電解槽中でグリニャール試薬と極性非プロトン性液体であるジエチルエーテルと金属ガリウムとを反応させ、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物（ＴＭＧＥ）を得ている。次いで、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物中のジエチルエーテルを揮発性の低いジイソペンチルエーテルで置換する。その後、トリメチルガリウム・ジイソペンチルエーテル付加物からジイソペンチルエーテルを解離させ、トリメチルガリウムとしている。グリニャール試薬、ジエチルエーテル、及び金属ガリウムの電解反応は、プラチナ陰極とガリウムプール消耗陽極とを備えた電解槽に１００Ｖの電圧を印加して実行される。 On the other hand, a method for producing trimethylgallium by electrolyzing and reacting metal gallium with a Grignard reagent is also known (see, for example, Patent Document 2). According to Patent Document 2, first, a Grignard reagent, diethyl ether, which is a polar aprotic liquid, and metal gallium are reacted in an electrolytic cell to obtain a trimethylgallium diethyl ether adduct (TMGE). Next, the diethyl ether in the trimethylgallium diethyl ether adduct is replaced by diisopentyl ether having low volatility. Then, diisopentyl ether is dissociated from the trimethylgallium diisopentyl ether adduct to form trimethylgallium. The electrolytic reaction of Grignard reagent, diethyl ether, and metallic gallium is performed by applying a voltage of 100 V to an electrolytic cell equipped with a platinum cathode and a gallium pool consumable anode.

特開２００６−３４２１０１号公報JP 2006-342101 A 特開昭５９−４７３８８号公報JP 59-47388

ところが、上述の先行技術には幾つかの問題が存在する。特許文献１では、トリメチルガリウムの原料としてハロゲン化ガリウム及びアルキルアルミニウムを使用しているが、これらは取り扱い上留意すべき点がある。ハロゲン化ガリウムは吸湿性が高いため、長期に亘って品質を維持することが難しい。吸湿した状態のハロゲン化ガリウムを原料として使用すると、アルキルアルミニウムとの反応性が劣るため、トリメチルガリウムの収率が低下する。また、アルキルアルミニウムは自然発火性物質であるため、取り扱いには特に慎重を要する。さらに、アルキルアルミニウム自体が高温高圧条件下で生成する必要があることから、安定的な生産、大量の生産にはあまり向かない。 However, there are several problems with the above-described prior art. In Patent Document 1, gallium halide and alkylaluminum are used as raw materials for trimethylgallium, but these have points to be noted in handling. Since gallium halide is highly hygroscopic, it is difficult to maintain quality over a long period of time. When gallium halide in a moisture-absorbed state is used as a raw material, the reactivity with alkylaluminum is poor, so the yield of trimethylgallium is reduced. In addition, since alkylaluminum is a pyrophoric substance, handling is particularly careful. Furthermore, since the alkylaluminum itself needs to be produced under high temperature and high pressure conditions, it is not suitable for stable production and mass production.

一方、特許文献２では、トリメチルガリウムを生成するに際し、金属ガリウムとグリニャール試薬とを原料としているため、原料品質が比較的安定しており、取り扱いも容易である。また、電解反応は、比較的低温（５０〜６０℃）で、しかも常圧で行うことができるため、容易に製造を行うことができる。 On the other hand, in Patent Document 2, since trimethylgallium is produced using metal gallium and a Grignard reagent as raw materials, the raw material quality is relatively stable and easy to handle. Further, since the electrolytic reaction can be performed at a relatively low temperature (50 to 60 ° C.) and at normal pressure, the production can be easily performed.

このように、特許文献２に記載の金属ガリウムとグリニャール試薬との電解反応を行う製造方法は、特許文献１に代表されるハロゲン化ガリウムとアルキルアルミニウムとの反応を行う場合よりも数々のメリットを有している。 As described above, the production method in which the electrolytic reaction between the metal gallium and the Grignard reagent described in Patent Document 2 has many merits as compared to the case in which the reaction between gallium halide and alkylaluminum represented by Patent Document 1 is performed. Have.

ところが、特許文献２の製造方法は、工業的製造を行う上では問題がある。同文献では、上述のように、電解反応を行うために、プラチナ陰極とガリウムプール消耗陽極とを備えた電解槽を使用しているが、当該電解槽によって高品質のトリメチルガリウムを効率良く且つ大量に生成することは、現実的には難しいと思われる。同文献によれば、当該電解生成装置におけるプラチナ陰極の面積は１ｃｍ^２に過ぎない。ガリウムプール消耗陽極も２０〜４０ｇ程度と記載されている。このため、この電解槽で電解反応を行った場合、トリメチルガリウムの前駆体であるトリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物の生成量が非常に少なくなり、工業的スケールでトリメチルガリウムを製造するには到底及ばない。 However, the production method of Patent Document 2 has a problem in industrial production. In this document, as described above, an electrolytic cell having a platinum cathode and a gallium pool consumable anode is used in order to perform an electrolytic reaction. It seems that it is actually difficult to generate. According to this document, the area of the platinum cathode in the electrolysis apparatus is only 1 cm ² . The gallium pool consumable anode is also described as about 20 to 40 g. For this reason, when an electrolytic reaction is carried out in this electrolytic cell, the amount of trimethylgallium / diethyl ether adduct, which is a precursor of trimethylgallium, is very small, and it is extremely difficult to produce trimethylgallium on an industrial scale. Absent.

また、電解反応は通常、電極間の領域では活発になるが、電極から離れた領域ではあまり反応が進行しない。このため、電解反応においては電解槽や電極の構造を工夫する必要がある。この点、特許文献２は、電解槽や電極の構造を課題としていないため、電解反応を均一化させるための工夫については一切触れられていない。しかしながら、現実問題として、電解反応が不均一になると、電解液の組成や生成量にバラツキが発生するため、結果的に高品質のトリメチルガリウムを効率よく生成することができない。 In addition, the electrolytic reaction is usually active in a region between the electrodes, but the reaction does not progress so much in a region away from the electrodes. For this reason, it is necessary to devise the structure of an electrolytic cell and an electrode in an electrolytic reaction. In this respect, Patent Document 2 does not deal with the structure of the electrolytic cell or the electrode, and therefore does not mention any device for making the electrolytic reaction uniform. However, as a practical problem, when the electrolytic reaction becomes non-uniform, variations occur in the composition and generation amount of the electrolytic solution, and as a result, high-quality trimethylgallium cannot be efficiently generated.

また、特許文献２において、トリメチルガリウムの生成量を増やしたい場合、電解槽のサイズを大きくして電解液及び溶融金属の供給量を増やさざるを得ず、その結果、装置の製造・維持コストが増大することになる。しかも、スケールアップを実施した場合、一旦反応が開始すると、当該反応は長時間に亘って連続的に進行するため、反応の制御が困難となる。従って、スケールアップ時のトリメチルガリウムの製造にはより慎重な操作が求められる。 Further, in Patent Document 2, when it is desired to increase the amount of trimethylgallium produced, the electrolytic cell size must be increased to increase the supply amount of the electrolytic solution and the molten metal. As a result, the manufacturing and maintenance costs of the apparatus are reduced. Will increase. Moreover, when the scale-up is performed, once the reaction starts, the reaction proceeds continuously over a long period of time, making it difficult to control the reaction. Therefore, more careful operation is required for the production of trimethylgallium at the time of scale-up.

このように、現状においては、安全に且つ安定的に高品質の有機金属化合物を生成する電解生成装置は未だ開発されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、反応物が液体であること（すなわち、有機化合物を含有する電解液、及び溶融金属であること）に着眼し、トリメチルガリウムに代表される有機金属化合物を工業的に生成するに適した電解生成装置を提供することを目的とする。 Thus, in the present situation, an electrolysis generating apparatus that generates a high-quality organometallic compound safely and stably has not been developed yet. The present invention has been made in view of the above problems, and is focused on that the reactant is a liquid (that is, an electrolytic solution containing an organic compound and a molten metal), and is typified by trimethylgallium. It is an object of the present invention to provide an electrolytic generation apparatus suitable for industrially generating an organic metal compound.

上記課題を解決するための本発明に係る電解生成装置の特徴構成は、
金属と有機化合物を含有する電解液との電解反応により有機金属化合物を生成する電解生成装置であって、
前記金属が融点以上の溶融金属として導入されるとともに、前記電解液が供給される、陽極及び陰極を設けた電解槽と、
前記電解液を貯留する貯留槽とを備え、
前記電解槽の内部において、前記陽極及び前記陰極は、それぞれ、前記溶融金属及び前記電解液と接触状態に配置されるとともに、前記溶融金属及び前記電解液に完全に浸漬するように、前記電解槽の深さ方向において積層配置され、前記陰極は前記溶融金属の液面から離間され、
前記電解槽と前記貯留槽との間で、前記電解反応に寄与しない電解液を前記貯留槽に蓄えておくとともに、前記電解反応に必要な分の電解液を前記電解槽に供給するように前記電解液が循環されることにある。 In order to solve the above problems, the characteristic configuration of the electrolytic generation apparatus according to the present invention is
An electrolysis generating device that generates an organometallic compound by an electrolytic reaction between a metal and an electrolytic solution containing an organic compound,
An electrolytic cell provided with an anode and a cathode, in which the metal is introduced as a molten metal having a melting point or higher, and the electrolytic solution is supplied;
A storage tank for storing the electrolyte solution,
In the interior of the electrolytic cell, the anode and the cathode, respectively, the molten metal and the disposed in contact with the electrolyte Rutotomoni, said to fully immersed in the molten metal and the electrolyte, the electrolytic cell In the depth direction, the cathode is spaced apart from the liquid surface of the molten metal ,
The electrolytic solution that does not contribute to the electrolytic reaction is stored in the storage tank between the electrolytic tank and the storage tank, and the electrolytic solution necessary for the electrolytic reaction is supplied to the electrolytic tank. The electrolyte solution is circulated.

上記課題で述べたように、従来の電解生成装置を用いて有機金属化合物を生成する場合、電解反応が不均一になり易いため、有機金属化合物の効率的な生成が難しく、生成物の品質にも影響が及んでいた。また、有機金属化合物の生成量を増やすためにはスケールアップの実施を要するが、コスト面の問題に加えて、安全性の問題も懸念されていた。これは、電解反応が一旦開始されると、その後に電解液の量を増減したり、電解液を移動させることが難しいためである。
工業的に製造を行う上で、安全に且つ安定的に高品質の有機金属化合物を生成するには、金属と適量の電解液とを反応させることが有効と考えられる。このような反応を行えば、金属と電解液との反応を無駄なく且つ穏やかに進行させることが可能となる。
そこで、本発明者らが鋭意検討したところ、電解生成装置において、電解槽とは別に貯留槽を設け、当該貯留槽と電解槽との間で電解液を循環させることで、金属と電解液との反応が均一且つ安定的に進行し、その結果、高品質の有機金属化合物を効率良く且つ大量に生成できることを見出した。
本構成の電解生成装置では、電解槽と貯留槽との間で電解液を循環させている。電解液の循環量を適量に調整することにより、電解液を電解槽に必要な分だけ供給できるため、貯留槽の無い電解生成装置と比べて、効率よく且つ確実に電解反応を発生させることが可能となる。その結果、有機金属化合物の品質が安定し、生成量も増大する。また、電解反応に寄与しない電解液を貯留槽に蓄えておくことにより、電解槽を小型化できるので、電解槽内で十分に電解反応を進行させることができる。しかも、電解槽は設備の中では比較的高価であるため、電解槽を小型化することは装置全体の維持コスト削減に大きく貢献する。
また、従来の電解槽では、電極から位置が離れているために反応が不十分となる液部分が存在していたが、本構成では電解液が循環しているため、十分に撹拌が行われ、未反応液は発生しない。そして、電解液の循環が繰り返されることにより、電解液全体の反応がさらに均一化され、高品質の有機金属化合物を効率良く得ることができる。なお、電解液の循環量を調整すれば、反応開始後から反応を制御することが容易となり、安全に且つ高品質の有機金属化合物を生成することができる。
また、本構成の電解生成装置では、陽極と陰極とが電解槽の深さ方向において積層配置されているため、電解槽の形状を有効に利用して両電極を配置し得る。例えば、比較的浅めの電解槽であっても、電解槽の底面に沿った形状の電極を積層配置することにより、電解槽の容量に対して十分な電気エネルギーを供給することが可能となるため、溶融金属と電解液との反応がより促進される。その結果、有機金属化合物の品質及び生成量がより向上し、工業的製造を効率よく行い得る。なお、電極を積層配置する構成であれば、電解槽のサイズを深さ方向においてさらに縮小した場合でも、当該電極の構造を変更することなくそのまま使用できるため、設備コスト面でも有利である。 As described in the above problem, when an organometallic compound is produced using a conventional electrolysis production apparatus, the electrolysis reaction tends to be non-uniform, so that it is difficult to produce the organometallic compound efficiently, and the quality of the product is reduced. Also had an effect. Further, in order to increase the production amount of the organometallic compound, it is necessary to carry out scale-up. This is because once the electrolytic reaction is started, it is difficult to increase or decrease the amount of the electrolytic solution or move the electrolytic solution thereafter.
In industrial production, it is considered effective to react a metal with an appropriate amount of electrolyte in order to produce a high-quality organometallic compound safely and stably. If such a reaction is performed, the reaction between the metal and the electrolytic solution can proceed gently and gently.
Therefore, the present inventors diligently studied, and in the electrolysis generator, a storage tank is provided separately from the electrolytic tank, and the electrolytic solution is circulated between the storage tank and the electrolytic tank. It has been found that the above reaction proceeds uniformly and stably, and as a result, a high-quality organometallic compound can be produced efficiently and in large quantities.
In the electrolytic production apparatus of this configuration, the electrolytic solution is circulated between the electrolytic tank and the storage tank. By adjusting the circulation amount of the electrolytic solution to an appropriate amount, the electrolytic solution can be supplied to the electrolytic cell as much as necessary, so that the electrolytic reaction can be generated efficiently and reliably as compared with an electrolytic generation device without a storage tank. It becomes possible. As a result, the quality of the organometallic compound is stabilized and the amount produced is increased. Moreover, since the electrolytic cell can be reduced in size by storing the electrolytic solution that does not contribute to the electrolytic reaction in the storage tank, the electrolytic reaction can be sufficiently advanced in the electrolytic cell. Moreover, since the electrolytic cell is relatively expensive in the facility, downsizing the electrolytic cell greatly contributes to the reduction of the maintenance cost of the entire apparatus.
In addition, in the conventional electrolytic cell, there is a liquid portion where the reaction becomes insufficient because the position is away from the electrode. However, in this configuration, the electrolytic solution is circulated, so that sufficient agitation is performed. No unreacted liquid is generated. By repeating the circulation of the electrolytic solution, the reaction of the entire electrolytic solution is further uniformed, and a high-quality organometallic compound can be obtained efficiently. If the circulation amount of the electrolytic solution is adjusted, the reaction can be easily controlled after the reaction starts, and a high-quality organometallic compound can be produced safely.
Moreover, in the electrolysis production | generation apparatus of this structure, since the anode and the cathode are laminated | stacked and arranged in the depth direction of an electrolytic cell, both electrodes can be arrange | positioned effectively using the shape of an electrolytic cell. For example, even in a relatively shallow electrolytic cell, it is possible to supply sufficient electric energy to the capacity of the electrolytic cell by stacking electrodes having a shape along the bottom surface of the electrolytic cell. The reaction between the molten metal and the electrolytic solution is further promoted. As a result, the quality and production amount of the organometallic compound are further improved, and industrial production can be performed efficiently. In addition, if it is the structure which laminates | positions an electrode, even if the size of an electrolytic cell is further reduced in the depth direction, since it can be used as it is without changing the structure of the electrode, it is advantageous in terms of equipment cost.

本発明に係る電解生成装置において、
前記陰極と前記溶融金属の液面との離間距離が５〜１０ｍｍに設定されていることが好ましい。 In the electrolytic production apparatus according to the present invention,
It is preferable that the separation distance between the cathode and the liquid surface of the molten metal is set to 5 to 10 mm.

本構成の電解生成装置では、陰極と溶融金属の液面との離間距離の下限値を５ｍｍとすることで、電極間の短絡を確実に防止しつつ、有機金属化合物の工業的製造を行い得る。一方、陰極と溶融金属の液面との離間距離の上限値を１０ｍｍとすることで、高品質な有機金属化合物を確実に製造し得る。 In the electrolytic generation apparatus of this configuration, the lower limit value of the separation distance between the cathode and the liquid level of the molten metal is 5 mm, so that an industrial production of the organometallic compound can be performed while reliably preventing a short circuit between the electrodes. . On the other hand, by setting the upper limit of the separation distance between the cathode and the liquid surface of the molten metal to 10 mm, a high-quality organometallic compound can be reliably produced.

本発明に係る電解生成装置において、
前記金属はガリウムであり、前記電解液はグリニャールのジエチルエーテル溶液であり、前記有機金属化合物はアルキルガリウム・ジエチルエーテル付加物であることが好ましい。 In the electrolytic production apparatus according to the present invention,
Preferably, the metal is gallium, the electrolyte is a Grignard diethyl ether solution, and the organometallic compound is an alkyl gallium / diethyl ether adduct.

本構成の電解生成装置であれば、金属はガリウムであり、電解液はグリニャールのジエチルエーテル溶液であるため、高品質のアルキルガリウム・ジエチルエーテル付加物を工業的に製造し得る。 Since the metal is gallium and the electrolytic solution is a Grignard diethyl ether solution, the high-quality alkyl gallium / diethyl ether adduct can be industrially produced in the electrolysis apparatus of this configuration.

本発明の電解生成装置に係る電解槽の全体構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the electrolytic cell which concerns on the electrolysis production | generation apparatus of this invention. 図１に示した電解槽の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the electrolytic cell shown in FIG. 本発明の実施例であり、電解生成装置とその後段の処理装置とを示す全体構成図である。It is an Example of this invention, and is a whole block diagram which shows the electrolysis production | generation apparatus and the processing apparatus of the latter stage.

本発明の電解生成装置に関する実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments relating to an electrolytic generation apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not intended to be limited to the configurations described in the embodiments and drawings described below.

図１は、本発明の電解生成装置１００に係る電解槽１０の全体構造を示す斜視図である。図２は、図１に示した電解槽１０の分解斜視図である。また、図３は、本発明の実施例であり、電解生成装置１００とその後段の処理装置とを示す全体構成図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an overall structure of an electrolytic cell 10 according to an electrolytic generation apparatus 100 of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the electrolytic cell 10 shown in FIG. FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an electrolysis generating apparatus 100 and a subsequent processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

本発明に係る電解生成装置１００では、金属と有機化合物を含有する電解液との電解反応により有機金属化合物を生成する。本実施形態では、金属としてガリウム（Ｇａ）、有機化合物としてグリニャール（ＣＨ_３ＭｇＩ）を使用する。ガリウムは、融点（約２９．７℃）以上の温度に加温した溶融金属の状態で使用する。グリニャールは、溶媒であるジエチルエーテル（Ｅｔ_２Ｏ）に溶解させた状態で電解液として使用する。 In the electrolysis production | generation apparatus 100 which concerns on this invention, an organometallic compound is produced | generated by the electrolytic reaction with the electrolyte solution containing a metal and an organic compound. In the present embodiment, gallium (Ga) is used as the metal, and Grignard (CH ₃ MgI) is used as the organic compound. Gallium is used in a molten metal state heated to a temperature equal to or higher than the melting point (about 29.7 ° C.). Grignard is used as an electrolytic solution in a state dissolved in diethyl ether (Et ₂ O) as a solvent.

電解生成装置１００は、主要な構成として、電解槽１０と貯留槽２０とを備えている。電解槽１０の内部には電解反応を進行させるための陽極５０及び陰極６０が設けられている。陽極５０は、電解槽１０の底部に滞留するガリウムと常時接触する位置に配置されている。陰極６０は、電解槽１０内でガリウムの上方を通流する電解液中に浸漬するように配置されている。貯留槽２０は電解槽１０とは別に設けられ、電解槽１０に供給する電解液を貯留しておくとともに、反応後の電解液が電解槽１０から戻される。電解槽１０と貯留槽２０との間は２本の送液管３０ａ，３０ｂで連絡されており、これにより流体回路３０が形成される。流体回路３０の途中に設けられた循環ポンプ４０を作動させることで、電解槽１０と貯留槽２０との間を電解液が循環する。 The electrolysis production | generation apparatus 100 is equipped with the electrolytic vessel 10 and the storage tank 20 as main structures. Inside the electrolytic cell 10, an anode 50 and a cathode 60 for advancing an electrolytic reaction are provided. The anode 50 is disposed at a position that always contacts gallium staying at the bottom of the electrolytic cell 10. The cathode 60 is disposed so as to be immersed in an electrolytic solution that flows above gallium in the electrolytic cell 10. The storage tank 20 is provided separately from the electrolytic tank 10, stores the electrolytic solution supplied to the electrolytic tank 10, and returns the electrolytic solution after the reaction from the electrolytic tank 10. The electrolytic tank 10 and the storage tank 20 are connected to each other by two liquid feeding pipes 30a and 30b, whereby a fluid circuit 30 is formed. By operating a circulation pump 40 provided in the middle of the fluid circuit 30, the electrolytic solution circulates between the electrolytic cell 10 and the storage tank 20.

ここで、電解槽１０の詳細な構成を図１及び図２を用いて説明する。電解槽１０は、ロワーブロック１１、陽極配置ブロック１２、中間ブロック１３、陰極配置ブロック１４、及びアッパーブロック１５から構成される。 Here, the detailed structure of the electrolytic cell 10 is demonstrated using FIG.1 and FIG.2. The electrolytic cell 10 includes a lower block 11, an anode arrangement block 12, an intermediate block 13, a cathode arrangement block 14, and an upper block 15.

ロワーブロック１１は、電解槽１０の底板を成し、電解槽１０内に供給される溶融ガリウム及び電解液の重量を支持する。ロワーブロック１１は溶融ガリウムと直接接触するため、構成材料として、溶融ガリウムと反応せず且つロワーブロック１１自身も劣化しない耐食性材料（例えば、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等））が使用される。 The lower block 11 forms a bottom plate of the electrolytic cell 10 and supports the weight of the molten gallium and the electrolytic solution supplied into the electrolytic cell 10. Since the lower block 11 is in direct contact with the molten gallium, a corrosion resistant material (for example, a fluorine-based resin (polytetrafluoroethylene or the like)) that does not react with the molten gallium and does not deteriorate the lower block 11 itself is used as a constituent material. .

陽極配置ブロック１２は、ロワーブロック１１の上に積層され、電解槽１０内に陽極５０を配置するように機能する。陽極配置ブロック１２には、天地方向に陽極配置用の第１枠部１２ａが形成され、さらに側面に第１枠部１２ａへとつながる第１穴部１２ｂが形成されている。陽極５０は、チタン製のメッシュプレート５０ａとチタン製の陽極導線５０ｂとから構成されており、陽極５０を陽極配置ブロック１２に固定する際には、陽極導線５０ｂを第１穴部１２ｂに挿通しつつ、メッシュプレート５０ａを第１枠部１２ａに嵌合させる。これにより、陽極５０は陽極配置ブロック１２と一体化する。陽極５０の固定をより強固にする必要が場合には、さらにビス止め等を行うことができる。陽極配置ブロック１２も溶融ガリウムと直接接触するため、構成材料として、溶融ガリウムと反応せず且つ陽極配置ブロック１２自身も劣化しない耐食性材料（例えば、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等））が使用される。 The anode arrangement block 12 is stacked on the lower block 11 and functions to arrange the anode 50 in the electrolytic cell 10. In the anode arrangement block 12, a first frame portion 12a for anode arrangement is formed in the vertical direction, and further, a first hole portion 12b connected to the first frame portion 12a is formed on the side surface. The anode 50 includes a titanium mesh plate 50a and a titanium anode conductor 50b. When the anode 50 is fixed to the anode arrangement block 12, the anode conductor 50b is inserted into the first hole 12b. Meanwhile, the mesh plate 50a is fitted into the first frame portion 12a. Thereby, the anode 50 is integrated with the anode arrangement block 12. If it is necessary to fix the anode 50 more firmly, screwing or the like can be further performed. Since the anode arrangement block 12 is also in direct contact with the molten gallium, a corrosion-resistant material that does not react with the molten gallium and does not deteriorate the anode arrangement block 12 itself (for example, a fluorine resin (polytetrafluoroethylene, etc.)) is used. Is done.

中間ブロック１３は、陽極配置ブロック１２の上に積層され、上述の陽極５０と後述する陰極６０とを確実に離間させるように機能する。陽極５０は溶融ガリウムに接触した状態にされている。このため、溶融ガリウムと電解液との界面が乱れた場合、短絡等のトラブルが発生することがある。そこで、中間ブロック１３には、ガリウムと電解液との界面を取り囲むように空間部１３ａが設けられている。これにより、ガリウムと電解液との界面は安定し、陰極６０がガリウムに触れることはない。中間ブロック１３の厚みは、陰極６０とガリウムの液面との離間距離が５〜１０ｍｍ程度となるように設定することが好ましい。陰極６０とガリウムの液面との離間距離の下限値を５ｍｍとすることで、電極間の短絡を確実に防止しつつ、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物（ＴＭＧＥ）の工業的製造を行い得る。一方、陰極６０とガリウムの液面との離間距離の上限値を１０ｍｍとすることで、高品質なトリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物を確実に製造し得る。空間部１３ａの形状は、上述の第１枠部１２ａ及び後述の第２枠部１４ａと同形状とすることができる。ただし、空間部１３ａを第１枠部１２ａ及び第２枠部１４ａよりも若干小さくしておくことも有効である。この場合、中間ブロック１３が陽極５０及び陰極６０の押さえ部材として機能するため、構造がより安定する。中間ブロック１３は溶融ガリウム及び電解液と直接接触するため、構成材料として、溶融ガリウム及び電解液と反応せず且つ中間ブロック１３自身も劣化しない耐食性材料（例えば、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等））が使用される。 The intermediate block 13 is laminated on the anode arrangement block 12 and functions to reliably separate the above-described anode 50 and a cathode 60 described later. The anode 50 is in contact with the molten gallium. For this reason, when the interface between the molten gallium and the electrolyte is disturbed, troubles such as a short circuit may occur. Therefore, the intermediate block 13 is provided with a space 13a so as to surround the interface between gallium and the electrolytic solution. Thereby, the interface between gallium and the electrolyte is stabilized, and the cathode 60 does not touch the gallium. The thickness of the intermediate block 13 is preferably set so that the separation distance between the cathode 60 and the liquid surface of gallium is about 5 to 10 mm. By setting the lower limit of the separation distance between the cathode 60 and the liquid surface of gallium to 5 mm, industrial production of trimethylgallium / diethyl ether adduct (TMGE) can be performed while reliably preventing a short circuit between the electrodes. On the other hand, by setting the upper limit of the separation distance between the cathode 60 and the liquid surface of gallium to 10 mm, a high-quality trimethylgallium / diethyl ether adduct can be reliably produced. The shape of the space portion 13a can be the same shape as the first frame portion 12a described above and the second frame portion 14a described later. However, it is also effective to make the space portion 13a slightly smaller than the first frame portion 12a and the second frame portion 14a. In this case, since the intermediate block 13 functions as a pressing member for the anode 50 and the cathode 60, the structure is more stable. Since the intermediate block 13 is in direct contact with the molten gallium and the electrolytic solution, a corrosion resistant material that does not react with the molten gallium and the electrolytic solution and does not deteriorate the intermediate block 13 itself (for example, fluorine resin (polytetrafluoroethylene, etc.) )) Is used.

陰極配置ブロック１４は、中間ブロック１３の上に積層され、電解槽１０内に陰極６０を配置するように機能する。陰極配置ブロック１４には、天地方向に陰極配置用の第２枠部１４ａが形成され、さらに側面に第２枠部１４ａへとつながる第２穴部１４ｂが形成されている。陰極６０は、チタン製のメッシュプレート６０ａとチタン製の陰極導線６０ｂとから構成されており、陰極６０を陰極配置ブロック１４に固定する際には、陰極導線６０ｂを第２穴部１４ｂに挿通しつつ、メッシュプレート６０ａを第２枠部１４ａに嵌合させる。これにより、陰極６０は陰極配置ブロック１４と一体化する。陰極６０の固定をより強固にする必要がある場合には、さらにビス止め等を行うことができる。陰極配置ブロック１４は電解液と直接接触するため、構成材料として、電解液と反応せず且つ陰極配置ブロック１４自身も劣化しない耐食性材料（例えば、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等））が使用される。 The cathode placement block 14 is stacked on the intermediate block 13 and functions to place the cathode 60 in the electrolytic cell 10. In the cathode arrangement block 14, a second frame portion 14a for arranging the cathode is formed in the vertical direction, and a second hole portion 14b connected to the second frame portion 14a is further formed on the side surface. The cathode 60 includes a titanium mesh plate 60a and a titanium cathode conductor 60b. When the cathode 60 is fixed to the cathode arrangement block 14, the cathode conductor 60b is inserted into the second hole 14b. Meanwhile, the mesh plate 60a is fitted into the second frame portion 14a. Thereby, the cathode 60 is integrated with the cathode arrangement block 14. If it is necessary to fix the cathode 60 more firmly, screwing or the like can be further performed. Since the cathode arrangement block 14 is in direct contact with the electrolytic solution, a corrosion-resistant material (for example, a fluororesin (polytetrafluoroethylene, etc.)) that does not react with the electrolyte and does not deteriorate the cathode arrangement block 14 itself is used as a constituent material. Is done.

アッパーブロック１５は、陰極配置ブロック１４の上に積層され、電解槽１０の天板を成す。アッパーブロック１５は電解液と直接接触するため、構成材料として、電解液と反応せず且つアッパーブロック１５自身も劣化しない耐食性材料（例えば、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等））が使用される。 The upper block 15 is laminated on the cathode arrangement block 14 and forms the top plate of the electrolytic cell 10. Since the upper block 15 is in direct contact with the electrolytic solution, a corrosion-resistant material (for example, a fluororesin (polytetrafluoroethylene or the like)) that does not react with the electrolytic solution and does not deteriorate the upper block 15 itself is used as a constituent material. .

以上のロワーブロック１１、陽極配置ブロック１２、中間ブロック１３、陰極配置ブロック１４、及びアッパーブロック１５を、この順に下方から積層配置することにより、内部空間を備えた電解槽１０を構成することができる。積層後、各ブロックはビス止め等の機械的接合により固定されることが好ましいが、接着剤等による化学的接合でも構わない。各ブロックの積層配置の結果、陽極５０と陰極６０とが電解槽１０の深さ方向において積層配置されるため、電解槽１０の形状を有効に利用して両電極を配置し得る。例えば、比較的浅めの電解槽１０であっても、電解槽１０の底面に沿った形状の電極を積層配置することにより、電解槽１０の容量に対して十分な電気エネルギーを供給することが可能となるため、ガリウムと電解液との反応がより促進される。その結果、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物の品質及び生成量がより向上し、工業的製造を効率よく行い得る。なお、電極を積層配置する構成であれば、電解槽１０のサイズを深さ方向においてさらに縮小した場合でも、当該電極の構造を変更することなくそのまま使用できるため、設備コスト面でも有利である。 By arranging the lower block 11, the anode arrangement block 12, the intermediate block 13, the cathode arrangement block 14, and the upper block 15 in this order from below, the electrolytic cell 10 having an internal space can be configured. . After the lamination, each block is preferably fixed by mechanical bonding such as screwing, but chemical bonding using an adhesive or the like may be used. As a result of the stacked arrangement of the blocks, the anode 50 and the cathode 60 are stacked in the depth direction of the electrolytic cell 10, so that both electrodes can be disposed by effectively utilizing the shape of the electrolytic cell 10. For example, even in a relatively shallow electrolytic cell 10, it is possible to supply sufficient electric energy to the capacity of the electrolytic cell 10 by stacking electrodes having a shape along the bottom surface of the electrolytic cell 10. Therefore, the reaction between gallium and the electrolytic solution is further promoted. As a result, the quality and production amount of the trimethylgallium / diethyl ether adduct are further improved, and industrial production can be performed efficiently. In addition, if it is the structure which laminates | stacks an electrode, even when the size of the electrolytic cell 10 is further reduced in the depth direction, since it can be used as it is without changing the structure of the electrode, it is advantageous in terms of equipment cost.

電解槽１０の内部空間では、上述のように、溶融ガリウムと電解液とを電解反応させることにより、有機金属化合物であるトリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物の生成が行われる。ここで、電解槽１０には、溶融ガリウムが導入されるガリウム導入部１０ａ、及び内部空間に導入したガリウムを留めておく栓１０ｂが設けられている。また同時に、電解槽１０には、電解液が導入される電解液導入部１０ｃ、及び電解液が排出される電解液排出部１０ｄが設けられている。図２から理解されるように、ガリウム導入部１０ａは、アッパーブロック１５、陰極配置ブロック１４、中間ブロック１３、及び陽極配置ブロック１２に亘って管状に設けられており、陽極配置ブロック１２の内部においては第１枠部１２ａに接続するようにエルボ構造となっている。また、本実施形態の電解槽１０では、ガリウム導入部１０ａに対して点対称となる位置にも、アッパーブロック１５、陰極配置ブロック１４、中間ブロック１３、及び陽極配置ブロック１２に亘ってガリウム導入部１０ａと同様の管状構造が設けられている。ただし、アッパーブロック１５の管部は塞がれて栓１０ｂになっている。このため、内部空間に導入されたガリウムは、電解反応において消費されること以外で減少することはない。電解液導入部１０ｃは、ガリウム導入部１０ａと並列する位置に、アッパーブロック１５から陰極配置ブロック１４に亘って管状に設けられており、陰極配置ブロック１４の内部においては第２枠部１４ａに接続するようにエルボ構造となっている。電解液排出部１０ｄは、電解液導入部１０ｃに対して点対称となる位置に、アッパーブロック１５から陰極配置ブロック１４に亘って管状に設けられており、陰極配置ブロック１４の内部においては第２枠部１４ａに接続するようにエルボ構造となっている。電解反応に使用される電解液は、貯留槽２０から循環ポンプ４０によって供給され、電解液導入部１０ｃを通過して陰極６０のメッシュプレート６０ａ及び中間ブロック１３の空間部１３ａに行きわたり、電解液排出部１０ｄから排出された後、貯留槽２０に戻される。この電解液の循環は、電解反応が終了するまで継続される。 In the internal space of the electrolytic cell 10, as described above, the trimethylgallium / diethyl ether adduct, which is an organometallic compound, is generated by causing an electrolytic reaction between the molten gallium and the electrolytic solution. Here, the electrolytic cell 10 is provided with a gallium introducing portion 10a into which molten gallium is introduced and a plug 10b for retaining the gallium introduced into the internal space. At the same time, the electrolytic cell 10 is provided with an electrolytic solution introduction part 10c into which the electrolytic solution is introduced and an electrolytic solution discharge part 10d from which the electrolytic solution is discharged. As can be understood from FIG. 2, the gallium introducing portion 10 a is provided in a tubular shape over the upper block 15, the cathode arrangement block 14, the intermediate block 13, and the anode arrangement block 12. Has an elbow structure so as to be connected to the first frame portion 12a. Further, in the electrolytic cell 10 of the present embodiment, the gallium introduction part extends over the upper block 15, the cathode arrangement block 14, the intermediate block 13, and the anode arrangement block 12 at a position that is point-symmetric with respect to the gallium introduction part 10a. A tubular structure similar to 10a is provided. However, the tube portion of the upper block 15 is closed to form a plug 10b. For this reason, gallium introduced into the internal space does not decrease except that it is consumed in the electrolytic reaction. The electrolyte introduction part 10c is provided in a tubular shape from the upper block 15 to the cathode arrangement block 14 at a position parallel to the gallium introduction part 10a, and is connected to the second frame part 14a inside the cathode arrangement block 14. It has an elbow structure. The electrolyte discharge part 10d is provided in a tubular shape from the upper block 15 to the cathode arrangement block 14 at a position that is point-symmetric with respect to the electrolyte introduction part 10c. It has an elbow structure so as to be connected to the frame portion 14a. The electrolytic solution used for the electrolytic reaction is supplied from the storage tank 20 by the circulation pump 40, passes through the electrolytic solution introduction part 10c, and reaches the mesh plate 60a of the cathode 60 and the space part 13a of the intermediate block 13, or the electrolytic solution. After being discharged from the discharge part 10d, it is returned to the storage tank 20. This circulation of the electrolytic solution is continued until the electrolytic reaction is completed.

本発明では、電解液の循環量を適量に調整することにより、電解液を電解槽１０に必要な分だけ供給できるため、貯留槽２０の無い電解生成装置と比べて、効率よく且つ確実に電解反応を発生させることが可能となる。その結果、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物の品質が安定し、生成量も増大する。また、電解反応に寄与しない電解液を貯留槽２０に蓄えておくことにより、電解槽１０を小型化できるので、電解槽１０内で十分に電解反応を進行させることができる。しかも、電解槽１０は設備の中では比較的高価であるため、電解槽１０を小型化することは装置全体の維持コスト削減に大きく貢献する。 In the present invention, by adjusting the circulation amount of the electrolytic solution to an appropriate amount, the electrolytic solution can be supplied to the electrolytic bath 10 as much as necessary, so that the electrolysis can be efficiently and reliably performed as compared with the electrolytic generation apparatus without the storage tank 20. It becomes possible to generate a reaction. As a result, the quality of the trimethylgallium / diethyl ether adduct is stabilized and the production amount is increased. Moreover, since the electrolytic cell 10 can be reduced in size by storing the electrolytic solution that does not contribute to the electrolytic reaction in the storage tank 20, the electrolytic reaction can sufficiently proceed in the electrolytic cell 10. In addition, since the electrolytic cell 10 is relatively expensive in the facility, downsizing the electrolytic cell 10 greatly contributes to the reduction of the maintenance cost of the entire apparatus.

また、従来の電解槽では、電極から位置が離れているために反応が不十分となる液部分が存在していたが、本構成では電解液が循環しているため、十分に撹拌が行われ、未反応液は発生しない。そして、電解液の循環が繰り返されることにより、電解液全体の反応がさらに均一化され、高品質の有機金属化合物を効率良く得ることができる。なお、電解液の循環量を調整すれば、反応開始後から反応を制御することが容易となり、安全に且つ高品質の有機金属化合物を生成することができる。 In addition, in the conventional electrolytic cell, there is a liquid portion where the reaction becomes insufficient because the position is away from the electrode. However, in this configuration, the electrolytic solution is circulated, so that sufficient agitation is performed. No unreacted liquid is generated. By repeating the circulation of the electrolytic solution, the reaction of the entire electrolytic solution is further uniformed, and a high-quality organometallic compound can be obtained efficiently. If the circulation amount of the electrolytic solution is adjusted, the reaction can be easily controlled after the reaction starts, and a high-quality organometallic compound can be produced safely.

上記の電解槽１０及び貯留槽２０を備えた電解生成装置１００を使用し、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物（ＴＭＧＥ）を生成した。また、得られたトリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物から、最終目的である高純度のトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を生成した。これらの生成プロセスを、図３を参照し、以下に実施例として説明する。 The electrolysis production | generation apparatus 100 provided with said electrolytic vessel 10 and the storage tank 20 was used, and the trimethylgallium diethyl ether adduct (TMGE) was produced | generated. Further, from the obtained trimethylgallium / diethyl ether adduct, high-purity trimethylgallium (TMG) as the final object was produced. These generation processes will be described below as an example with reference to FIG.

＜電解工程＞
電解反応の準備として、貯留槽２０に電解液としてグリニャールのジエチルエーテル溶液を用意する。電解槽１０に溶融状態のガリウムを導入し、陽極５０がガリウムの液面下になる所定量に達したら、循環ポンプ４０を作動させて貯留槽２０から送液管３０ａを経て電解槽１０に電解液を導入する。電解槽１０をオーバーフローした電解液は、送液管３０ｂから貯留槽２０に戻る。この状態で陽極５０及び陰極６０に電圧を印加する。印加電圧は約３０Ｖ（電流密度として２Ａ／ｄｍ^２）である。反応温度は約４０℃である。このとき、ジエチルエーテルの存在下でガリウムとグリニャールとが反応し、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物が生成する。トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物を含む電解液は貯留槽２０に戻される。 <Electrolysis process>
As a preparation for the electrolytic reaction, a diethyl ether solution of Grignard is prepared in the storage tank 20 as an electrolytic solution. When molten gallium is introduced into the electrolytic cell 10 and reaches a predetermined amount where the anode 50 is below the liquid surface of gallium, the circulation pump 40 is operated to electrolyze the electrolytic cell 10 from the storage tank 20 through the liquid feeding pipe 30a. Introduce liquid. The electrolytic solution overflowing the electrolytic cell 10 returns to the storage tank 20 from the liquid feeding pipe 30b. In this state, a voltage is applied to the anode 50 and the cathode 60. The applied voltage is about 30 V (current density is 2 A / dm ² ). The reaction temperature is about 40 ° C. At this time, gallium and Grignard react in the presence of diethyl ether to produce a trimethylgallium · diethyl ether adduct. The electrolytic solution containing the trimethylgallium / diethyl ether adduct is returned to the storage tank 20.

＜分留工程＞
貯留槽２０の電解液には、未反応のグリニャールやジエチルエーテルの他、副生成物であるヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ_２）やグリニャールを生成する段階で使用したヨウ化メチル（ＣＨ_３Ｉ）も含まれている。そこで、これら各成分を含有する電解液を分留する（分留工程）。電解液を徐々に昇温し、最終的に１８０℃まで加温する。なお、最終生成物であるトリメチルガリウムを得るために、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物の状態で分留を行う理由は、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物（沸点：約９８℃）とヨウ化メチル（沸点：約４３℃）とは沸点が離れており、両者の分離が容易なためである。ちなみに、トリメチルガリウムは沸点が約５６℃であるため、沸点が約４３℃であるヨウ化メチルから分離を試みた場合、トリメチルガリウムの収率が低下する。分留工程の結果、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物を含む分留物を得た。ただし、この分留物には、なお少量のジエチルエーテル及びヨウ化メチルが含まれている。そこで、ジエチルエーテルを追加して再度分留し（再分留工程）、ヨウ化メチルを完全に除去する。一方、分留工程後の残留物にはジエチルエーテル、グリニャール、ヨウ化メチル、及びヨウ化マグネシウムが含まれている。残留物に含まれる有機金属化合物は水及び酸で分解し、安定な化合物とする。残留物に含まれるヨウ素化合物は有用であるため、ヨウ素を回収し、再利用する。 <Fractionation process>
The electrolyte in the storage tank 20 includes unreacted Grignard and diethyl ether, as well as by-product magnesium iodide (MgI ₂ ) and methyl iodide (CH ₃ I) used in the stage of producing Grignard. It is. Therefore, the electrolytic solution containing these components is fractionated (distillation step). The electrolyte is gradually heated and finally heated to 180 ° C. In order to obtain trimethylgallium as a final product, the reason for fractional distillation in the state of trimethylgallium / diethyl ether adduct is that trimethylgallium / diethyl ether adduct (boiling point: about 98 ° C.) and methyl iodide ( Boiling point: about 43 ° C.) is because the boiling points are separated and the two are easily separated. Incidentally, since trimethylgallium has a boiling point of about 56 ° C., when the separation is attempted from methyl iodide having a boiling point of about 43 ° C., the yield of trimethylgallium is lowered. As a result of the fractionation step, a fraction containing a trimethylgallium / diethyl ether adduct was obtained. However, this fraction still contains small amounts of diethyl ether and methyl iodide. Therefore, diethyl ether is added and fractionated again (re-fractionation step) to completely remove methyl iodide. On the other hand, the residue after the fractionation step contains diethyl ether, Grignard, methyl iodide, and magnesium iodide. The organometallic compound contained in the residue is decomposed with water and acid to form a stable compound. Since iodine compounds contained in the residue are useful, iodine is recovered and reused.

＜単離工程＞
次に、精製されたトリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物（再分留物）を予めイソアミルエーテルを入れておいた反応槽７０に移す。この溶液を７８℃、３０ｔｏｒｒにて減圧蒸留を行い、トリメチルガリウム・ジエチルエーテル付加物をトリメチルガリウムとジエチルエーテルとに分解するとともに、ジエチルエーテルを分離する。その後、低圧に戻し、１６８℃でトリメチルガリウムを留出（単離）させる。 <Isolation process>
Next, the purified trimethylgallium / diethyl ether adduct (re-distilled product) is transferred to a reaction vessel 70 in which isoamyl ether has been put in advance. This solution is distilled under reduced pressure at 78 ° C. and 30 torr to decompose the trimethylgallium / diethyl ether adduct into trimethylgallium and diethyl ether and to separate diethyl ether. Thereafter, the pressure is returned to low pressure, and trimethylgallium is distilled (isolated) at 168 ° C.

＜精留工程＞
得られた留出液には少量のイソアミルエーテル等が含まれている。そこで、留出液を精留塔８０に導入し、最終生成物であるトリメチルガリウムを得る。蒸留釜内の液温は約９０℃である。精留によって得られた高純度のトリメチルガリウムは、クリーンルーム（図示せず）にて容器に充填梱包される。ちなみに、本実施例で得られた高純度トリメチルガリウムは、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）、及び黒鉛炉原子吸光分析法（ＧＦＡＡＳ）による分析の結果、各種金属含有量（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｃｕ）が０．１ｐｐｍ以下であった。 <Rectification process>
The obtained distillate contains a small amount of isoamyl ether and the like. Therefore, the distillate is introduced into the rectification column 80 to obtain trimethylgallium as a final product. The liquid temperature in the still is about 90 ° C. High-purity trimethylgallium obtained by rectification is filled and packed in a container in a clean room (not shown). Incidentally, the high-purity trimethylgallium obtained in this example was analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS), and as a result, various metal contents (Al, Ca Cd, Cr, Fe, Mg, Mn, Si, Zn, Cu) was 0.1 ppm or less.

本発明の電解生成装置１００は、電解液を循環する方式を採用していることに加え、電極が電解槽１０の深さ方向において積層配置されているため、電解反応時の電流効率が優れている。また、電解生成装置１００において、ガリウムの供給を側方から行えば、電解槽１０自体を積層することが可能となる。その結果、電解反応における有効面積を拡大することができ、工業的規模でのトリメチルガリウムの生産量確保が容易となる。従って、本発明を実施すれば、高純度のトリメチルガリウムの工業的製造が十分に可能である。 In addition to adopting a method of circulating the electrolytic solution, the electrolysis generator 100 of the present invention is excellent in current efficiency during the electrolytic reaction because the electrodes are stacked in the depth direction of the electrolytic cell 10. Yes. Moreover, in the electrolysis production | generation apparatus 100, if supply of gallium is performed from the side, it will become possible to laminate | stack the electrolytic cell 10 itself. As a result, the effective area in the electrolytic reaction can be expanded, and the production amount of trimethylgallium on an industrial scale can be easily secured. Therefore, if the present invention is carried out, industrial production of high-purity trimethylgallium is sufficiently possible.

本発明の電解生成装置は、エピタキシャル基板（ＧａＮ、ＧａＡｓ）、高周波デバイス、半導体レーザー、高輝度ＬＥＤ（青色、白色、紫外）等の製造において利用されるものである。 The electrolytic generation apparatus of the present invention is used in the manufacture of epitaxial substrates (GaN, GaAs), high-frequency devices, semiconductor lasers, high-intensity LEDs (blue, white, ultraviolet) and the like.

１０電解槽
１１ロワーブロック
１２陽極配置ブロック
１３中間ブロック
１４陰極配置ブロック
１５アッパーブロック
２０貯留槽
３０流体回路
４０循環ポンプ
５０陽極
６０陰極
７０反応槽
８０精留塔
１００電解生成装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolysis tank 11 Lower block 12 Anode arrangement block 13 Intermediate block 14 Cathode arrangement block 15 Upper block 20 Reservoir 30 Fluid circuit 40 Circulation pump 50 Anode 60 Cathode 70 Reaction tank 80 Rectification tower 100 Electrolytic generator 100

Claims

An electrolysis generating device that generates an organometallic compound by an electrolytic reaction between a metal and an electrolytic solution containing an organic compound,
An electrolytic cell provided with an anode and a cathode, in which the metal is introduced as a molten metal having a melting point or higher, and the electrolytic solution is supplied;
A storage tank for storing the electrolyte solution,
In the interior of the electrolytic cell, the anode and the cathode, respectively, the molten metal and the disposed in contact with the electrolyte Rutotomoni, said to fully immersed in the molten metal and the electrolyte, the electrolytic cell In the depth direction, the cathode is spaced apart from the liquid surface of the molten metal ,
The electrolytic solution that does not contribute to the electrolytic reaction is stored in the storage tank between the electrolytic tank and the storage tank, and the electrolytic solution necessary for the electrolytic reaction is supplied to the electrolytic tank. Electrolytic generator in which electrolyte is circulated.

The electrolytic production apparatus according to claim 1 , wherein a separation distance between the cathode and the liquid level of the molten metal is set to 5 to 10 mm.

3. The electrolysis apparatus according to claim 1, wherein the metal is gallium, the electrolytic solution is a Grignard diethyl ether solution, and the organometallic compound is an alkyl gallium / diethyl ether adduct.