以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114853055A(43)申请公布日2022.08.05(21)申请号202210780765.6(22)申请日2022.07.05(71)申请人核工业理化工程研究院地址300180天津市河东区津塘路168号(72)发明人周红艳王晶高林华陈俭月王珂(74)专利代理机构天津市宗欣专利商标代理有限公司12103专利代理师马倩(51)Int.Cl.C01G17/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法(57)摘要本发明公开了一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，包括以下步骤：（ⅰ）四氟化锗水解；（ⅱ）酸化除氟；（ⅲ）氯化蒸馏；（ⅳ）四氯化锗水解反应。本发明弥补了目前国内以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的研究空白，以满足国防、同位素探测等特殊领域的需要。本发明中以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的工艺方法可以使二氧化锗产品的收率达到70%以上，产品质量完全达到国家标准。CN114853055ACN114853055A权利要求书1/2页1.一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：包括以下步骤：（ⅰ）四氟化锗水解反应在冰水浴冷却条件下，将四氟化锗气体通入超纯水中，通气完成开启搅拌，直至溶液上方气体全部溶解，水解反应完全，停止搅拌；（ⅱ）酸化除氟向步骤（ⅰ）所得水解液中加入浓盐酸，浓盐酸加入完成后，开启搅拌，并在加热条件下进行反应；（ⅲ）氯化蒸馏向步骤（ⅱ）所得反应物中加入浓硫酸，在搅拌条件下开始蒸馏，收集温度在105±5℃的馏分，此馏分为四氯化锗溶液；当四氯化锗蒸出量减少时再加入浓硫酸继续蒸馏，确定蒸馏结束后，停止加热，将蒸出的四氯化锗溶液冷却；（ⅳ）四氯化锗水解反应向步骤（ⅲ）所得四氯化锗溶液中加入超纯水，在冰水浴条件下搅拌，搅拌完成静置，分离二氧化锗沉淀，对沉淀进行洗涤、干燥后得到二氧化锗产品。2.根据权利要求1所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅰ）中超纯水质量为四氟化锗的通入质量的4~6倍。3.根据权利要求2所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅰ）中四氟化锗的通入速率为2.5g/min~4g/min。4.根据权利要求3所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅰ）中搅拌时，控制反应体系温度为20℃~25℃。5.根据权利要求1所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）中浓盐酸的质量浓度为36%~38%。6.根据权利要求5所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）中加热条件的具体温度为70℃~80℃。7.根据权利要求6所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）中水解液与浓盐酸的质量比为1:2.5~2.7。8.根据权利要求7所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）反应结束的标准为尾气吸收瓶中无气泡产生。9.根据权利要求1所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅲ）中浓硫酸的质量浓度为98%。10.根据权利要求9所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅲ）中浓硫酸的加入质量为步骤（ⅱ）酸化除氟所得反应物质量的15%~25%。11.根据权利要求10所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅲ）中当四氯化锗蒸出量减少时加入的浓硫酸质量为2g~5g，继续蒸馏时间为10min~20min；所述步骤（ⅲ）待四氯化锗完全蒸出后，再加入2g~3g浓硫酸，以检验四氯化锗蒸馏是否完全，确定蒸馏结束。12.根据权利要求1所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，2CN114853055A权利要求书2/2页其特征在于：所述步骤（ⅳ）中超纯水的加入体积为四氯化锗溶液体积的6.5倍~7倍。13.根据权利要求12所述的以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，其特征在于：所述步骤（ⅳ）中冰水浴条件下搅拌0.5h~2h，且洗涤时采用冷水洗涤，洗涤滤饼至洗液不含氯离子为止；干燥温度为200℃。3CN114853055A说明书1/6页以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法技术领域[0001]本发明属于金属生产的领域，具体涉及一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法。背景技术[0002]锗材料在国防军工、航天航空、高频及远红外等领