СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕЛЛУРА ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ Российский патент 1997 года по МПК C01B19/02 

Изобретение относится к препаративной химии и может быть использовано для получения теллура высокой чистоты.

В современной препаративной химии для синтеза соединений со специально заданными свойствами применяется теллур высокой чистоты.

Известные способы синтеза теллура высокой чистоты аппаратурно сложны, опасны и не позволяют изолировать от окружающей среды токсичные вещества, как применяемые для получения теллура, так и образующиеся в результате синтеза.

Известен способ получения теллура высокой чистоты из тетрахлорида, включающий перевод тетрахлорида теллура в комплекс с моноазинами (пиридином, хинолином, изохинолином, акридином и др.), отделение компонентов от исходного раствора, растворение комплексов в соляной кислоте, восстановление сернистым газом, сушку и сплавление в слиток [1]
Однако известный способ получения теллура высокой чистоты многостадиен, длителен и требует тщательного соблюдения мер предосторожности при работе с токсичными веществами.

Известен способ получения теллура высокой чистоты, выбранный за прототип, включающий загрузку элементарного теллура марки T-A1 и азотнокислого аммония в кварцевую камеру, нагревание до 750^oC, с последующим отделением продуктов реакции от элементарного теллура.

В известном способе отделение продуктов реакции от элементарного теллура проводят в негерметичной камере за счет нагревания его с азотнокислым аммонием, разложение которого при 750^oC сопровождается образованием газообразных продуктов [2]
Известный способ не позволяет изолировать от окружающей среды газообразные продукты реакции, а обеспечивает только их отделение. Это обусловлено тем, что разложение занимающего малый объем твердого азотнокислого аммония приводит к образованию газообразных продуктов, занимающих значительный объем. Согласно уравнению распада
NH₄NO₃=N₂O+2H₂O=N₂+1/2 O₂+2H₂O
из 80 г NH₄NO₃ образуется 78,4 л газообразных продуктов. Низкие температуры кипения азота (-96^oC) и кислорода (-183^oC) практически не позволяет сконденсировать газообраные продукты, загрязненные окислами примесей теллура, в реакционной камере. Проведение же синтеза при высоких температурах (750^oC) в негерметичных сосудах с образованием значительных объемов газообразных токсичных веществ требует специальной аппаратуры для отвода из реакционной камеры, сбора и хранения газообразных продуктов.

Задачей изобретения является упрощение аппаратуры для получения теллура, улучшение его чистоты и повышение безопасности процесса.

Это достигается тем, что в способе получения теллура высокий чистоты, включающем загрузку теллурсодержащего реагента в реакционную камеру, в качестве теллурсодержащего реагента в реакционную камеру вводят сплавы Te_1-xCl_x, где x=0,40-0,66, после чего камеру герметизируют.

Другое отличие состоит в том, что отделение продуктов реакции от элементарного теллура проводят при температуре 425-450^oC конденсацией непосредственно в реакционной камере с сохранением герметичности.

Использование в качестве теллурсодержащего реагента сплавов Te_1-xCl_x, где x= 0,40-0,66, разлагающегося при 425-450^oC с выделением из расплава твердого теллура, обеспечивает переход примесей в жидкую фазу, а герметизация камеры изоляцию от окружающей среды разлагающихся исходных веществ и образующихся продуктов реакции.

Отделение продуктов реакции от элементарного теллура при 425-450^oC конденсацией в герметичном сосуде без вскрытия реакционной камеры обеспечивает их изоляцию от окружающей среды.

Выбранное соотношение ингредиентов обусловлено областью образования устойчивых сплавов. Использование сплавов с содержанием хлора меньше 40% (X < 0,40) и больше 66% (X > 0,66) приводит к разложению сплавов на воздухе.

Нагревание сплавов Te_1-xCl_x, где x=0,40-0,66 до 425-450^oC обеспечивает их полное разложение и возможность отделения конденсацией жидких продуктов реакции от твердого элементарного теллура.

Нагревание сплавов выше 450^oC приводит к неполному отделению продуктов реакции от элементарного теллура, т.е. при 453^oC теллур переходит в жидкое состояние, а растворимость примесей в жидком теллуре больше, чем в твердом.

Нагревание сплавов до температуры ниже чем 425^oC значительно замедляет их разложение, т. е. отделение примесей от твердого элементарного теллура начинается при 390^oC, температуре кипения TeCl₄.

Существенное отличие предлагаемой операции введения в реакционную камеру сплавов Te_1-xCl_x, где x=0,40-0,66 от используемой в прототипе операции введения в камеру теллура и азотнокислого аммония, заключается в том, что разложение сплавов Te_1-xCl_x происходит при 425-450^oC и приводит к выделению из расплава твердого теллура и TeCl₄, температура кипения которого позволяет проводить синтез в герметичном сосуде и отделять конденсацией продукты реакции от элементарного теллура в герметичном сосуде без вскрытия реакционной камеры, обеспечивая их изоляцию от окружающей среды.

Схема установки для проведения процесса представлена на чертеже.

Пример 1.

Для получения 20 г теллура высокой чистоты в реакционную камеру, выполненную из стекла в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали 28,45 г Te₃Cl₂ и запаивали. Сосуд 1 с Te₃Cl₂ нагревали до 450^oC. Образовавшийся газообразный продукт конденсировали в сосуде 2 и запаивали. Выход 98% в расчете на Te.

Пример 2.

Для получения 20 г теллура высокий чистоты в реакционную камеру, выполненную в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали 34,07 г TeCl и запаивали. Сосуд 1 с TeCl нагревали до 425^oC. Образовавшийся газообразный продукт конденсировали в сосуде 2 и запаивали. Выход 96% в расчете на Te.

Пример 3.

Для получения 20 г теллура высокой чистоты в реакционную камеру, выполненную из стекла, в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали 62,20 г TeCl₂ и запаивали. Сосуд 1 с TeCl₂ нагревали до температуры 440^oC. Образовавшийся продукт конденсировали в сосуде 2 и запаивали. Выход 96% в расчете на Te.

Результаты опытов представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа получения теллура высокой чистоты обеспечивает следующие преимущества:
а) упрощение аппаратуры за счет использования сплавов Te_1-xCl, где x= 0,40-0,66, позволяющих снизить температуру синтеза до 450^oC, проводить синтез в герметичном сосуде, выполненном из обычного стекла, отделять конденсацией продукты разложения от элементарного теллура в герметичном сосуде без вскрытия камеры;
б) повышение безопасности процесса за счет изоляции от окружающей среды разлагающихся исходных веществ и образующихся продуктов реакции герметизацией реакционной камеры;
повышение безопасности процесса за счет изоляции от окружающей среды продуктов реакции их отделением от элементарного теллура в герметичной ампуле без вскрытия реакционной камеры.

в) понижение содержания примесей в теллуре за счет выделения из расплава твердого теллура.

Использование: препаративная химия, получение теллура высокой чистоты. Сущность способа: процесс ведут в двух сообщающихся сосудах. В один сосуд помещают теллурсодержащий сплав Te_1-xCl_x, где x=0,40-0,66. Оба сосуда герметизируют. Сплав нагревают до 425-450^oC. После выделения теллура в первом сосуде во втором сосуде конденсируются примеси, находящиеся в жидкой фазе. Второй сосуд герметизируют. 1 ил., 1 табл.

Способ получения теллура высокой чистоты, включающий загрузку в реакционную камеру теллурсодержащего реагента, загрязненного примесями, и нагревание, отличающийся тем, что процесс ведут в реакционной камере, выполненной в виде двух сообщающихся сосудов, в один из которых помещают теллурсодержащий реагент состава Te_1 - xCl_x, где x 0,40 0,66, камеру герметизируют, нагревают сосуд с теллурсодержащим реагентом до 425 450^oС и после выделения в нем твердого теллура второй сосуд со сконденсированными примесями герметизируют.