TW201730114A - 無水氯化鎳及其製造方法 - Google Patents
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- 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
- C23C16/06—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 metallic material
- C23C16/08—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 metallic material from metal halides
- C23C16/14—Deposition of only one other metal element
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Abstract
藉由一種無水氯化鎳之製造方法而提供一種無水氯化鎳。該無水氯化鎳之製造方法包括:使用金屬鎳作為陽極,使用導電性材料作為陰極,使用高純度鹽酸作為電解液,利用陰離子交換膜將陽極電解液與陰極電解液分離而進行離子交換膜電解,以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液的步驟;將氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至80~100℃而進行濃縮,獲得濃縮氯化鎳溶液的步驟;將所獲得之濃縮氯化鎳溶液於無氧環境中且大氣壓下加熱至180~220℃而進行乾燥,獲得無水氯化鎳的步驟。該無水氯化鎳中,氣體成分以外之雜質元素含量未達10wtppm,硼、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、銅、鋅、砷、銀、鎘、銦、錫、鉈、鉛含量未達1wtppm。
Description
本發明係關於一種適於有機金屬氣相沈積法(以下稱為MO-CVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)及原子層沈積法(以下稱為ALD:Atomic Layer Deposition)之前驅物原料用之無水氯化鎳及其製造方法。
用於製造下一代超高密度半導體元件(ULSI)之鎳薄膜係藉由MO-CVD或ALD而製膜,作為此原料氣體有機金屬錯合物被用作前驅物(precursor)。要求成為該前驅物用原料之無水氯化鎳為高純度,提出有若干種製造方法(專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3)。專利文獻1揭示有如下方法:將氯化鎳以240~250℃進行第1階段之乾燥,以300~340℃進行第2階段之乾燥,藉此製造水分為0.2~0.3wt%之無水氯化鎳。專利文獻2揭示有如下方法:利用鹽酸將金屬鎳溶解,去除雜質,對氯化鎳溶液進行脫水/乾燥並進行造粒,藉此製造無水氯化鎳。又,揭示有如下情況:粒徑4mm以上之粒子為1質量%以下,且0.3mm以下之粒子為60質量%以下;體密度為1.5~0.9kg/L;於實施例中將無水氯化鎳中之水分設為0.1wt%,將鐵設為10~40wtppm。專利文獻3揭示有如下方法:將氯化
鎳六水合物於大氣壓或100torr且於160~200℃進行熱處理,而製造NiO含有率0.1~1wt%之無水氯化鎳。
[專利文獻1]日本專利第4918194號公報
[專利文獻2]日本專利第4127477號公報
[專利文獻3]日本特開平11-263625號公報
以往之製造方法中,於所製造之無水氯化鎳中,殘留50wtppm左右之鐵,又,含有1wt%左右之無水氯化鎳以外之成分。根據本發明人之見解,於將此種殘留雜質成分之無水氯化鎳作為MO-CVD或ALD用前驅物之原料而用於在半導體晶圓上製作元件之情形時,存在所獲得之鎳膜引起膜電阻之增大或閘電壓之不穩定化之問題。進一步,於使用此種殘留雜質成分之無水氯化鎳之情形時,存在合成CVD原料之前驅物時之產率降低之問題。
因此,本發明之目的在於提供一種純度較以往高且減少了雜質成分之含量之無水氯化鎳及其製造方法。
本發明人進行努力研究,結果發現,將金屬鎳作為原料,藉由離子交換膜電解法而製作氯化鎳水溶液,並視需要將作為主要雜質之鐵離子去除,其後於濃縮、脫水步驟中調整出外來雜質變少之環境,藉此獲
得高純度無水氯化鎳,從而完成了本發明。
因此,本發明包含如下之(1)以下。
(1)
一種無水氯化鎳,其氣體成分以外之雜質元素之含量合計未達10wtppm,硼、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、銅、鋅、砷、銀、鎘、銦、錫、鉈、鉛含量分別未達1wtppm,矽、鈷含量分別未達5wtppm。
(2)
一種無水氯化鎳,其氧含量未達350wtppm(或者,含水率未達0.5wt%)。
(3)
如(1)或(2)所記載之無水氯化鎳,其粒徑4mm以上之粒子合計為10wt%以上,較佳為50wt%以上,且粒徑0.3mm以下之粒子為30wt%以下,較佳為10wt%以下。
(4)
如(1)至(3)中任一項所記載之無水氯化鎳,其特徵在於:體密度為1.5~3.0g/cm3,敲緊密度為2.0~3.3g/cm3。
進一步,本發明包含如下之(11)以下。
(11)
一種無水氯化鎳之製造方法,其包括:使用原料金屬鎳作為陽極,使用導電性材料作為陰極,使用高純度鹽酸作為電解液,利用陰離子交換膜將陽極電解液與陰極電解液分離而進行離子交換膜電解,以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液的步驟;
將所獲得之氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至80~100℃而進行濃縮,獲得濃縮氯化鎳溶液的步驟;將所獲得之濃縮氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至180~220℃而進行乾燥脫水,獲得無水氯化鎳的步驟。
(12)
如(11)所記載之方法,其中,在以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液之步驟後,設置有以下之(a)~(c)中之任一步驟:(a)使氯化鎳溶液與溶劑萃取劑接觸後將其分離,而獲得去除了鐵之氯化鎳溶液的步驟;(b)使氯化鎳溶液與離子交換樹脂接觸後將其分離,而獲得去除了鐵之氯化鎳溶液的步驟;(c)對氯化鎳溶液添加過氧化氫水或吹入含氧氣體而使氧化還原電位成為700mV以上,藉此將鐵離子氧化為3價,使其析出沈澱後將其分離,而獲得去除了鐵之氯化鎳溶液的步驟;進一步,在上述設置之(a)~(c)中之任一步驟後,進行以下步驟:使用去除了鐵之氯化鎳溶液作為氯化鎳溶液,將所獲得之氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至80~100℃而進行濃縮,獲得濃縮氯化鎳溶液。
(13)
如(11)或(12)所記載之方法,其中,在獲得濃縮氯化鎳溶液之步驟中,所獲得之氯化鎳溶液於石英容器中被加熱而濃縮。
(14)
如(11)至(13)中任一項所記載之方法,其中,在獲得濃縮氯化鎳溶液之步驟中,於大氣中進行加熱。
(15)
如(11)至(14)中任一項所記載之方法,其中,在獲得無水氯化鎳之步驟中,所獲得之濃縮氯化鎳溶液於石英容器上被加熱而乾燥脫水。
(16)
如(11)至(15)中任一項所記載之方法,其中,在獲得無水氯化鎳之步驟中,於非活性氣體環境中進行乾燥。
(17)
如(11)至(16)中任一項所記載之方法,其中,獲得無水氯化鎳之步驟為以下步驟:將所獲得之濃縮氯化鎳溶液一面於大氣壓下加熱至180~220℃而進行乾燥脫水,一面進行粉碎,而獲得粉末之無水氯化鎳。
(18)
如(11)至(17)中任一項所記載之無水氯化鎳之製造方法,其中,無水氯化鎳之氣體成分以外之雜質元素之含量合計未達10wtppm,硼、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、銅、鋅、砷、銀、鎘、銦、錫、鉈、鉛含量分別未達1wtppm,矽、鈷含量分別未達5wtppm。
(19)
如(11)至(18)中任一項所記載之無水氯化鎳之製造方法,其中,無水氯化鎳之氧含量未達350wtppm(或者,含水率未達0.5wt%)。
(20)
如(11)至(19)中任一項所記載之無水氯化鎳之製造方法,其中,無
水氯化鎳之粒徑4mm以上之粒子合計為10wt%以上,較佳為50wt%以上,且粒徑0.3mm以下之粒子為30wt%以下,較佳為10wt%以下。
(21)
如(11)至(20)中任一項所記載之無水氯化鎳之製造方法,其特徵在於:無水氯化鎳之體密度為1.5~3.0g/cm3,敲緊密度為2.0~3.3g/cm3。
根據本發明,可獲得純度較以往高且減少了雜質成分之含量之無水氯化鎳。於將該高純度無水氯化鎳用於在半導體晶圓上製作元件之情形時,由於對功函數產生影響之過渡金屬雜質少,故而可實現穩定之閘電壓。又,由於為高純度,故而形成矽化鎳時,由雜質所導致之電阻上升亦會變少。又,由於為高純度,故而合成CVD原料之前驅物時之產率提高。又,於本發明之製造方法中,由於不含利用高濃度之強酸之溶解,故環境負荷較以往小,可利用簡便之設備進行製造。
1‧‧‧電解槽
2‧‧‧陽極
3‧‧‧陰極
4‧‧‧離子交換膜
5‧‧‧原料鎳
6‧‧‧導電性材料
10a‧‧‧陽極電解液
10b‧‧‧陰極電解液
50‧‧‧陽極籃
51‧‧‧濾布
圖1係表示用於電解合成之電解槽之構成之說明圖。
圖2係表示用於電解合成之具備陽極籃之電解槽之構成之說明圖。
以下,列舉實施態樣對本發明詳細地進行說明。本發明並不限定於以下所列舉之具體之實施態樣。
[無水氯化鎳之製造]
本發明之無水氯化鎳可藉由包括以下步驟之方法而製造:使用原料金屬鎳作為陽極,使用導電性材料作為陰極,使用高純度鹽酸作為電解液,利用陰離子交換膜將陽極電解液與陰極電解液分離而進行離子交換膜電解,以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液的步驟;將所獲得之精製氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至80~100℃而進行濃縮,獲得濃縮氯化鎳溶液的步驟;將所獲得之濃縮氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至180~220℃而進行乾燥脫水,獲得無水氯化鎳的步驟。再者,於對精製氯化鎳溶液進行上述加熱濃縮之情形時,若以低於80℃之溫度進行處理,則濃縮非常耗費時間,故而欠佳,若以高於100℃之溫度進行處理,則液體會沸騰,故而欠佳。又,於對經濃縮之氯化鎳溶液進行乾燥脫水之情形時,若以低於180℃之溫度進行處理,則乾燥非常耗費時間,故而欠佳,若以高於220℃之溫度進行處理,則加熱裝置之限制或操作變得危險,故而欠佳。
[鐵去除步驟]
於上述製造方法中,存在所獲得之氯化鎳溶液中混入有成為雜質之鐵離子之情況。於較佳之實施態樣中,可進行去除鐵離子之步驟。該鐵去除步驟可在上述之以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液之步驟後進行,可將去除鐵而精製之氯化鎳溶液用作上述之於大氣壓下加熱至80~100℃進行濃縮而獲得濃縮氯化鎳溶液的步驟之材料。作為該鐵去除步驟,可使用以下所列舉之「溶劑萃取」、「離子交換」或「鐵氧化」之步驟。
[溶劑萃取]
於較佳之實施態樣中,可進行溶劑萃取之步驟作為鐵去除步驟。於溶
劑萃取步驟中,使溶劑萃取劑與氯化鎳溶液接觸,而將鐵離子萃取去除。作為溶劑萃取劑,例如可列舉:2-乙基己基膦酸氫2-乙基己酯、磷酸氫雙(2-乙基己基)酯、雙(2-乙基己基)次膦酸(bis(2-ethylhexyl)phosphinic acid),較佳為2-乙基己基膦酸氫2-乙基己酯。溶劑萃取劑可與氯化鎳溶液分離而去除,可根據所需,藉由活性碳等公知之手段而完全去除。
[離子交換]
於較佳之實施態樣中,可進行離子交換之步驟作為鐵去除步驟。於離子交換步驟中,使其與離子交換樹脂接觸而將鐵離子進行離子交換去除。作為離子交換樹脂,例如可列舉:強鹼性陰離子交換樹脂、螯合物樹脂,較佳為強鹼性陰離子交換樹脂。
[鐵氧化]
於較佳之實施態樣中,可進行鐵氧化之步驟作為鐵去除步驟。於鐵氧化步驟中,將鐵離子氧化而使氯化鎳溶液中之鐵離子成為3價,使其析出沈澱,並將其過濾分離。鐵離子之氧化可藉由下述方式進行,即,對氯化鎳溶液中添加過氧化氫水或吹入含氧氣體而使氧化還原電位成為700mV以上。
[原料金屬鎳]
作為原料金屬鎳,只要為具有4N(99.99%)以上之純度者,則可無限制地使用,但若使用更高純度之例如具有5N(99.999%)或6N(99.9999%)之純度者,則可省略將作為主要雜質之鐵去除之步驟,故而更佳。
關於原料金屬鎳,由於進行電解,故而為了使電解狀態穩定化,較佳為具有平坦且平滑之形狀者。本發明中之4N(99.99%)之金屬鎳係指除氫、
碳、氮、氧等氣體成分以外而檢測到之雜質之含量之合計未達0.01%之純度之金屬鎳。
[陽極]
對鎳進行電解時,有直接將鎳作為陽極之方法,或經由不溶性電極對鎳進行通電之方法。於使用不溶性電極之情形時,只要為一般者,則可無限制地使用,例如較佳為鉑或鍍鉑之鈦、或塗布燒成有鉑族氧化物之鈦等。
[陰極]
作為陰極,只要有導電性,則可無限制地使用,例如較佳為鈦、鎳或石墨。
[電解液]
作為電解液,只要為高純度者,則可無限制地使用,可使用特級或電子工業用高純度之鹽酸,使用時利用純水將其稀釋,例如可製成濃度0.1~6.0當量濃度之稀鹽酸來使用。
[陰離子交換膜]
作為陰離子交換膜,可使用公知之陰離子交換膜。
[氯化鎳溶液]
以陽極電解液之形式獲得之氯化鎳溶液係除氣體成分以外,已為高純度者。因此,本發明亦關於一種高純度氯化鎳溶液及其製造方法。
[加熱濃縮]
將氯化鎳溶液進行加熱濃縮,而獲得濃縮氯化鎳溶液。加熱濃縮係於大氣壓下加熱至80~100℃,較佳為加熱至90~100℃而進行。於較佳之實施態樣中,加熱濃縮係於大氣中進行。於較佳之實施態樣中,氯化鎳溶液
(氯化鎳稀鹽酸溶液)於石英容器中被加熱濃縮。
[加熱乾燥脫水]
將濃縮氯化鎳溶液進行加熱脫水乾燥,而獲得無水氯化鎳。加熱脫水乾燥係於大氣壓下加熱至180~220℃,較佳為加熱至190~210℃而進行。於較佳之實施態樣中,加熱乾燥係於非活性氣體中進行。於較佳之實施態樣中,濃縮氯化鎳溶液於石英容器上被加熱乾燥。
[粉碎]
於較佳之實施態樣中,可將濃縮氯化鎳溶液一面進行加熱乾燥,一面進行粉碎,而獲得粉末之無水氯化鎳。於較佳之實施態樣中,該粉碎可於石英容器上進行。
[無水氯化鎳]
所獲得之無水氯化鎳中,氣體成分以外之雜質元素之總含量合計未達10wtppm,硼、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、銅、鋅、砷、銀、鎘、銦、錫、鉈、鉛含量分別未達1wtppm,矽、鈷含量分別未達5wtppm。
再者,於本說明書中,氣體成分元素係指氧、氮、氫、碳。氣體成分元素以外之雜質元素之含量係指藉由輝光放電質譜法(以下稱為GD-MS:Glow Discharge Mass Spectrometry)而測量之值。
[無水氯化鎳粉末]
於較佳之實施態樣中,無水氯化鎳係以粉末之形式獲得。於較佳之實施態樣中,無水氯化鎳粉末中,粒徑4mm以上之粒子合計例如為10質量%以上,較佳為50質量%以上,粒徑0.3mm以下之粒子為30質量%以下,較佳為10質量%以下。該等粒徑及含有比率可藉由篩選分離而進行測量。
[CVD原料]
本發明之高純度無水氯化鎳成為優異之CVD(化學氣相法)原料。因此,本發明亦關於一種使用高純度無水氯化鎳之CVD原料、由該CVD原料形成之鎳膜或鎳微粉,亦關於一種由該鎳膜或鎳微粉形成之半導體元件、電子電路或電子元件等,亦關於其等之製造方法。
[實施例]
以下,列舉實施例,對本發明進一步詳細地進行說明。本發明並不限定於以下之實施例。
[實施例1]
準備安裝有離子交換膜(烴系陰離子交換膜)之電解槽,於陽極電解液中添加利用純水稀釋為濃度1當量濃度之高純度鹽酸8L,於陰極電解液中同樣地添加濃度6當量濃度之鹽酸8L。作為陽極,準備安裝有導線之純度5N之鎳2,409g,作為陰極,準備鈦板。於陽極、陰極間連接直流電源,將電流值設為5A定電流,並通電120小時。其間,電壓於1.4~2.8V之間變動。液體溫度在開始時為30℃,最高上升至35℃。進行電解後,對鎳重量進行測量,其結果為,減少為1,736g,溶解重量為673g。如此,藉由電解合成而獲得氯化鎳溶液。
進行該溶液之濃度分析,其結果為,鎳濃度為84g/L,鐵濃度為0.1mg/L以下。
其次,將該溶液之一部分1.5L放入石英容器中,並於加熱板上加熱至100℃,而使水分蒸發。水分消失時(即,成為雪霜(sherbet)狀時),於大氣中,進一步將溫度升高至180℃並保持2小時。將製成之結
晶回收,其結果為,獲得270g。
於氮環境中使用石英製容器將其粉碎,並進行篩分,而獲得氯化鎳粉末。
對於該氯化鎳粉末,利用X射線繞射對結晶結構進行解析,結果確認,製得無水氯化鎳。
利用GD-MS分析對該無水氯化鎳結晶進行雜質品位定量,其結果為表1之結果。又,使用篩之粒度之測量、對體密度、敲緊密度進行調查之結果亦一併示於表1中。
[比較例1]
將實施例1中電解步驟結束後所獲得之氯化鎳溶液1.5L放入石英容器中,並於加熱板上加熱至90℃,而使水分蒸發。水分消失時,於大氣中,進一步將溫度升高至160℃並保持2小時。將製成之結晶回收,其結果為,獲得285g。
於氮環境中使用石英製容器將其粉碎,並進行篩分,而獲得氯化鎳粉末。
對於該氯化鎳粉末,利用X射線繞射對結晶結構進行解析,結果確認,無水氯化鎳以外,亦製成氯化鎳六水合物。
利用GD-MS分析對該無水氯化鎳結晶進行雜質品位定量,其結果為表1之結果。又,使用篩之粒度之測量、對體密度、敲緊密度進行調查之結果亦一併示於表1中。
[實施例2]
準備與實施例1同樣之電解槽,陽極電解液、陰極電解液亦添加同樣
之鹽酸。作為陽極,準備安裝有導線之純度4N之市售鎳2,520g,作為陰極,準備鈦板。於陽極、陰極間連接直流電源,將電流值設為5A定電流,並通電120小時。其間,電壓於1.5~3.2V之間變動。液體溫度在開始時為28℃,最高上升至36℃。進行電解後,對鎳重量進行測量,其結果為,減少為1,840g,溶解重量為680g。如此,藉由電解合成而獲得氯化鎳溶液。
進行該溶液之濃度分析,其結果為,鎳濃度為86g/L,鐵濃度為0.6mg/L。
將電解步驟結束後所獲得之氯化鎳溶液1.5L中該溶液之一部分1.0L、與將直鏈烷烴(normal paraffin)830mL及溶劑萃取劑(2-乙基己基膦酸氫2-乙基己酯)170mL混合而成之溶劑萃取劑放入同一容器中並進行攪拌30分鐘後,靜置1小時,將分離至上層之溶劑萃取劑分離,並將下層之氯化鎳溶液回收。其次,於該氯化鎳溶液中添加活性碳20g,並攪拌1小時後進行過濾,將殘留於該氯化鎳溶液中之溶劑萃取劑去除。如此進行溶劑萃取處理,而獲得經精製之氯化鎳溶液。
其次,將該氯化鎳溶液放入石英容器中,並於加熱板上加熱至90℃,而使水分蒸發。水分消失時,於大氣中,進一步將溫度升高至200℃並保持2小時。將製成之結晶回收,其結果為,獲得278g。
於氮環境下使用石英製容器將其粉碎,並進行篩分,而獲得氯化鎳粉末。
對於該氯化鎳粉末,利用X射線繞射對結晶結構進行解析,結果確認,製得無水氯化鎳。
利用GD-MS分析對該無水氯化鎳結晶進行雜質品位定量,其結果為
表1之結果。又,使用篩之粒度之測量、對體密度、敲緊密度進行調查之結果亦一併示於表1中。
[實施例3]
於實施例2中電解步驟結束後所獲得之氯化鎳溶液1.5L中添加高純度鹽酸,而使液體中之酸濃度成為6當量濃度。使該氯化鎳溶液以空間速度SV5~10通過填充有三菱化學股份有限公司製造之強鹼性陰離子交換樹脂0.5L之管柱。如此進行陰離子交換處理,而獲得經精製之氯化鎳溶液。
其次,將該氯化鎳溶液放入石英容器中,並於加熱板上加熱至80℃,而使水分蒸發。水分消失時,於大氣中,進一步將溫度升高至220℃並保持2小時。將製成之結晶回收,其結果為,獲得276g。
於氮環境下使用石英製研缽將其粉碎,並進行篩分,而獲得氯化鎳粉末。
對於該氯化鎳粉末,利用X射線繞射對結晶結構進行解析,結果確認,製得無水氯化鎳。
利用GD-MS分析對該無水氯化鎳結晶進行雜質品位定量,其結果為表1之結果。又,使用篩之粒度之測量、對體密度、敲緊密度進行調查之結果亦一併示於表1中。
[比較例2]
除了不進行去除鐵之精製步驟,而直接使用實施例2中電解步驟結束後所獲得之氯化鎳溶液1.5L以外,與實施例2同樣地進行結晶生成步驟,而獲得氯化鎳粉末。
對於該氯化鎳粉末,利用X射線繞射對結晶結構進行解析,結果確認,
製得無水氯化鎳。
利用GD-MS分析對該無水氯化鎳結晶進行雜質品位定量,其結果為,含有7wtppm之鐵。將亦含有其他成分之結果示於表1中。又,使用篩之粒度之測量、對體密度、敲緊密度進行調查之結果亦一併示於表1中。
對於實施例1~3及比較例1、2之無水氯化鎳結晶,於乾燥室中藉由示差熱-熱重量同步測量(TG-DTA)裝置而進行測量,求出含水率。各自之值如下所示。
實施例1:0.4實施例2:0.3實施例3:0.3比較例1:15.3比較
例2:0.3(wt%)
電解合成係使用圖1所示之裝置而進行。電解槽1由陰離子交換膜4分隔,陽極側之內部由陽極電解液10a填滿,陰極側由陰極電解液10b填滿。於陽極電解液10a中安裝有陽極2,以浸漬於陽極電解液之狀態,安裝有原料鎳5。又,於陰極電解液10b中安裝有陰極3,以浸漬於陰極電解液10b之狀態,安裝有導電性材料6。
圖2表示另一形態之裝置。陰極側與圖1相同,但關於陽極側,原料鎳5被放入陽極籃50中。於陽極籃50之朝向陰極3之面設置有開口部,並將該面以濾布51封閉,以防內部之原料鎳5漏出。
[產業上之可利用性]
根據本發明,可藉由環境負荷較以往低之步驟而獲得純度較以往高,尤其是減少了鐵成分之含量的無水氯化鎳。本發明係產業上有用之發明。
1‧‧‧電解槽
2‧‧‧陽極
3‧‧‧陰極
4‧‧‧離子交換膜
5‧‧‧原料鎳
6‧‧‧導電性材料
10a‧‧‧陽極電解液
10b‧‧‧陰極電解液
Claims (11)
- 一種無水氯化鎳,其氣體成分以外之雜質元素之含量合計未達10wtppm,硼、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、銅、鋅、砷、銀、鎘、銦、錫、鉈、鉛含量分別未達1wtppm,矽、鈷含量分別未達5wtppm。
- 一種無水氯化鎳,其氧含量未達350wtppm(或者,含水率未達0.5wt%)。
- 如申請專利範圍第1或2項之無水氯化鎳,其粒徑4mm以上之粒子合計為10wt%以上,且粒徑0.3mm以下之粒子為30wt%以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之無水氯化鎳,其體密度為1.5~3.0g/cm3,敲緊密度為2.0~3.3g/cm3。
- 一種無水氯化鎳之製造方法,其包括:使用原料金屬鎳作為陽極,使用導電性材料作為陰極,使用高純度鹽酸作為電解液,利用陰離子交換膜將陽極電解液與陰極電解液分離而進行離子交換膜電解,以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液的步驟;將所獲得之氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至80~100℃而進行濃縮,獲得濃縮氯化鎳溶液的步驟;將所獲得之濃縮氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至180~220℃而進行乾燥脫水,獲得無水氯化鎳的步驟。
- 如申請專利範圍第5項之方法,其中,在以陽極電解液之形式獲得氯化鎳溶液之步驟後,設置有以下之(a)~(c)中之任一步驟:(a)使氯化鎳溶液與溶劑萃取劑接觸後將其分離,而獲得去除了 鐵之氯化鎳溶液的步驟;(b)使氯化鎳溶液與離子交換樹脂接觸後將其分離,而獲得去除了鐵之氯化鎳溶液的步驟;(c)對氯化鎳溶液添加過氧化氫水或吹入含氧氣體而使氧化還原電位成為700mV以上,藉此將鐵離子氧化為3價,使其析出沈澱後將其分離,而獲得去除了鐵之氯化鎳溶液的步驟;進一步,在該設置之(a)~(c)中之任一步驟後,進行以下步驟:使用去除了鐵之氯化鎳溶液作為氯化鎳溶液,將所獲得之氯化鎳溶液於大氣壓下加熱至80~100℃而進行濃縮,獲得濃縮氯化鎳溶液。
- 如申請專利範圍第5或6項之方法,其中,在獲得濃縮氯化鎳溶液之步驟中,所獲得之氯化鎳溶液於石英容器中被加熱而濃縮。
- 如申請專利範圍第5或6項之方法,其中,在獲得濃縮氯化鎳溶液之步驟中,於大氣中進行加熱。
- 如申請專利範圍第5或6項之方法,其中,在獲得無水氯化鎳之步驟中,所獲得之濃縮氯化鎳溶液於石英容器上被加熱而乾燥脫水。
- 如申請專利範圍第5或6項之方法,其中,在獲得無水氯化鎳之步驟中,於非活性氣體環境中進行乾燥。
- 如申請專利範圍第5或6項之方法,其中,獲得無水氯化鎳之步驟為以下步驟:將所獲得之濃縮氯化鎳溶液一面於大氣壓下加熱至180~220℃而進行乾燥脫水,一面進行粉碎,而獲得粉末之無水氯化鎳。
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