SU1747381A1 - Способ очистки диоксида теллура - Google Patents

Abstract

Использование: дл  получени  диоксида теллура высокой чистоты, который может быть использован в оптоэлектронике и по- лупроводниквой технике. Сущность изобое- тени : диоксид теллура раствор ют в сол ной кислоте, обрабатывают 10-15%- ным раствором аммиака в присутствии ком- плексообразовател  - 8-оксихинолина при его массовом соотношении с диоксидом теллура, равном (2,8-3,0) . Обработку аммиаком провод т при 60-70°С до рН 2,8- 3,5. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изрбретение относитс  к получению диоксида теллура высокой чистоты, который может быть использован в оптоэлектронике и полупроводниковой технике, в частности дл  выращивани  монокристаллов парател- лурита и синтеза многокомпонентных халь- когенидных стекол.

Известен способ получени  диоксида теллура, заключающийс  в растворении теллура в смеси концентрированных азотной и сол ной кислот, обработке аммиаком, осаждении и отделении конечного продукта, причем, с целью повышени  очистки от алюмини  и железа, предварительно раствор аммиака ввод т в количестве, необходимом дл  осаждени  5-10% расчетного количества ТеОа. Полученную пульпу перемешивают в течение мин при 40-50°С. Отдел ют осадок от раствора и далее раствор обрабатывают аммиаком в количестве, необходимом дл  осаждени  оставшейс  части теллура. Данный способ позвол ет получать

-,-4

диоксид теллура с содержанием 4 алюмини  и 3 железа.

Анализируемый способ, однако, не обеспечивает достаточной степени очистки Те02 от алюмини  и железа. Предварительное осаждение 5-10% Т-е02 ведет к снижению конечного выхода диоксида теллура. Кроме того, осаждение диоксида теллура при комнатной температуре, а затем нагрев на вод ной бане до 90°С приводит к получению коллоидов, что затрудн ет отделение осадка от маточника и снижает скорость фильтрации.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ осаждени  Те02 из кислых . или щелочных растворов в присутствии ком- плексона. В качестве комплексона примен ют этилендиаминтетрауксусную кислоту.

Сущность метода состоит в том, что процесс ведут в две стадии. Вначале из сол нокислого раствора осаждают ТеОа 10%-ным раствором аммиака в присутствии %-ного трилона Б рН 4,0, осадок отфильтровывают

00

С

2

X 00 00

отмывают и раствор ют в растворе едкого натра. Раствор теллурита Na нейтрализуют 10%-ной НМОз до рН 10, отфильтровывают осадок, добавл ют к раствору 1 %-ный три- лон Б в 10%-ном аммиаке и доосаждают ТеОа до рН 4.

Применение первоначально способа очистки ТеОа из сол нокислого раствора осаждегнием 1%-ным водным раствором трилона Б в 10%-ном растворе аммиака при рН 4,0 гарантирует содержание примесей на уровне (1-5) - (4-8) мас,%. Кроме того, наблюдаетс  слабое понижение концентрации алюмини  до содержани  4 мае. %, железа-до 2,5 .%,

Дальнейша  очистка из щелочного раствора теллурита Na при услови х осаждени  при рН от 10 до рН 4 в основном малозначительно доочищает исходный материал, кроме элементов As/ Bi, Pfa, Fe, Mn, концентраци  которых уменьшаетс  на пор док и находитс  на уровне п мас.%.

В результате проведени  двухста- дийной очистки в присутствии комплек- сона этилендиаминтетрауксусной кислоты очистка происходит до уровн 

п

-з

-4

мас.%.

Следует отметить, что трилон Б не св зывает практически элементов W, Мо, П, что подтверждаетс  экспериментально (см. таблицу).

Проведение осаждени  двуокиси теллура из щелочных растворов, совмеща  его с фракционным осаждением в присутствии трилона Б, малоэффективно по отношению примесей Al. Fe. W. Mo, Ti, так как идет незначительна  очистка от последних.

Кроме того, осаждение ТеОа из щелочной среды до рН 4 влечет за собой соосаж- дение большинства элементов A, Ti, Mo, W, . Си, Mi. Mn, Co, Fe и др.

Сопоставл   представленные результаты анализа двух методов - кислотного и щелочного - и сравнива  степень очистки, приходим к выводу, что более предпочтительным  вл етс  кислотный.

Поэтому, анализиру  вышеизложенное, делаем заключение, что данный способ малоэффективен по отношению степени чистоты конечного продукта , а также применение двухстадийной очистки увеличивает трудовые затраты по изготовлению готовой продукции.

Диоксид теллура  вл етс  перспективным материалом дл  создани  многокомпонентных стекол и выращивани  монокристаллов, дл  акустооптики в качестве модул торов света, дефлекторов TV-сигналов и др. Одной из важнейших характеристик оптического стекла  вл етс  его светопропускание, которое в значительной степени св зано с содержанием окрашивающих стекло примесей (Fe, V, Mn, Cu,

N1, Сг, Со) и слабо окрашивающих (W, Bi. Ti, Al, Mo и др.).

Известные методы очистки диоксида теллура не обеспечивают высокой чистоты от основных лимитирующих примесей At,

Fe, TI, BI, W, Mo, содержание которых существенно вли ет на оптические потери.

Вопрос дальнейшего совершенствовани  технологии получени  Те02 полупроводниковой чистоты чрезвычайно актуален

и требует разработки новых методов очистки .

Актуальность данной работы определ лась тем обсто тельством, что применение термометаллургических процессов очистки

затрудн етс  применением аппаратуры, котора  корродирует в значительной степени вследствие высокой химической активности Те02 и тем самым дополнительно загр зн ет готовый продукт.

Цель изобретени  - снижение примесей алюмини , железа, вольфрама, молибдена и титана и упрощение технологического процесса очистки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в известном способе очистки двуокиси теллура , включающем его растворение в сол ной кислоте, обработку полученного раствора аммиаком, отделение образовавшегос  осадка и его промывки, в сол нокислый раствор перед обработкой аммиаком ввод т 8-оксихинолин при массовом соотношении его к двуокиси теллура, равном (2,8-3,0) 10 :1, обработку раствора ведут 10 - 15%-ным раствором NH/iOH при 6070°С до рН 2,8-3,5.

Сущность способа состоит в разделении солей теллура и примесей методом избирательного комплексообразованй  из кислых водных растворов 8-оксихинолином.

8-оксихинолин - соединение, широко примен емое в химии комплексообразова- ни  вследствие выдающейс  способности образовывать оксинаты - внутрикомп- лексные соли (хелаты) за счет участи 

свободной пары электронов азота типа: Me(ll)(CgH60N)2 и MeOllXCgHeONJa

/гд О N ,

G-O ko-Q

Хелатные оксинаты более устойчивы, чем комплексы с кислотами или органическими аминами.

При введении в сол нокислый раствор диоксида теллура 8-оксихимолина образуютс  комплексные соединени  с р дом примесных катионов-металлов (Al, Fe, W. Mo, Tf, V, Со, Bl, Mn, Cu, Ni, Zn, Mg и др.), которые количественно осаждаютс  при определенных значени х рН.

Поэтому актуальной задачей получени  Те02  вл етс  определение технологических критериев (рН, Т°С, концентраци  лиганда), при которых возможна максимальна  устойчивость в кислом растворе комплексных соединений вышеуказанных элементов.

В результате проведени  эксперимен- тальных опытов подобраны оптимальные услови  осаждени  двуокиси теллура из сол нокислого раствора в присутствии 8-окси- хинолина.

При рН 2,8-3,5 примеси св зываютс  комплексообразователем и наход тс  в растворе , При гидролизе сол нокислого раствора Te(IV) 10-15%-ным раствором аммиака при 60-70°С растворимые комплексные соединени  Al, Fe, W, Mo, Ti, Co, V, Mn, Си, Ni и др. не осаждаютс  с Те02 и не разлагаютс , так как  вл ютс  достаточно стойкими в приведенных услови х.

При рН больше 3,5 происходит значительное осаждение примесей Fe, Mo, что подтверждаетс  экспериментальным путем ,

Поэтому в предлагаемом способе оптимальными услови ми осаждени  ТеОа  вл ютс  рН 2,8-3,5, температура 60-70°С, соотношение комплексообразовател  и диоксида теллура (2,8-3,0) 10:1.

При рН 2,8 осаждение ТеО2 проводить нецелесообразно, так как уменьшаетс  выход чистого продукта и идет захват - соо- саждение - ионов, которые отрицательно вли ют на электрофизические свойства готовой продукции.

После осаждени  двуокиси теллура осадок отфильтровывают, промывают дистил- лированной водой и сушат

Пример. Навеску 100 г диоксида теллура марки ОСЧ 7-4 постепенно порци ми при перемешивании раствор ют в 400 мл концентрированной сол ной кисло- ты до полного растворени .

Затем нагревают раствор до 80°С и упаривают до 50% объема. Охлаждают раствор до 25°С и добавл ют дистиллированную воду в соотношении 1:2.

Загружают 8-оксихинолин в количестве 0,28 г и в течение 30 мин перемешивают, постепенно нагрева  раствор до 60°С, Постепенно при перемешивании приливают 10%-ный водный раствор аммиака до рН 2,8. Осажденный диоксид теллура отдел ют от раствора фильтрованием.

После промывки осадка дистиллированной водой диоксид теллура сушат при 120°С.

В таблице приведены технологические режимы процесса очистки диоксида теллура марки ОСЧ 7-4 и результаты анализа на содержание примесей в очищенном диоксиде теллура.

Согласно данным анализа полученных образцов Те02 на содержание примесей (см, таблицу) целесообразно вводить в кислый раствор Te(lV) комплексообрэзователь в количестве (2,8-3,0) 101 г на 100 г ТеО2. Меньша  концентраци  8-оксихинолина не полностью св зывает примеси, что приводит к практическому их соосаждению с готовым продуктом. Дальнейшее повышение концентрации комплексообразовател  не вли ет на степень очистки.

Приведенные в таблице результаты экспериментальной работы свидетельствуют о том, что предлагаемый способ очистки диоксида теллура позвол ет существенно уменьшить содержание лимитирующих примесей в кбнечном продукте по сравнению с известным , а также упростить технологическую схему получени  диоксида теллура ОСЧ из кислых растворов, понизить содержание примесей Al, Fe, W, Mo, Ti и др.

Полученный диоксид теллура ОСЧ может с успехом примен тьс  в качестве исходного материала дл  синтеза многокомпонентных халькогенидных стекол и выращивани  монокристаллов парателлурита.

Claims (2)

1.Способ очистки диоксида теллура, включающий растворение его в сол ной кислоте, обработку раствором аммиака в . присутствии комплексообразовател  , отделение образовавшегос  осадка и промывку его водой, отличающийс  тем, что, с целью снижени  примесей алюмини , железа , вольфрама, молибдена, титана и упрощени  технологического процесса очистки, в качестве комплексообразовател  используют 8-оксихинолин при его массовом соотношении с диоксидом теллура (2,8-3,0} , обработку раствором аммиака провод т при 60-70°С до рН 2,8-3,5.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что обработку осуществл ют 10-15%- ным раствором аммиака.

Примечание. 1. Содержание примесей в исходном диоксиде теллура марки ОСЧ-7-

составл ет, мас.%: А1 1МО-г, Fe Мо 1-10- ; . W Xi ,

Оптимальные режимы очистки оценивались теоретически и уточ- . м лись, экспериментально,. .

Опыт И воспроизведен согласно известного способа.

Содержание примесного состава определ ли методом спектрального, эмиссионного анализа (чувствительность метода 1 1(Г4мэс,$)