Способ получения диоксида германия тетрагональной модификации Советский патент 1991 года по МПК C30B7/10 C30B29/16 

Изобретение относится к гидротермальному способу перекристаллизации диоксида германия тетрагональной модификации -/ Ge02, который может быть использован как исходное сырье для создания композиционных материалов в пьезотехнике, в частности в резонаторах и фильтрах различного назначения, и других областях.

Цель изобретения - увеличение выхода продукта и размеров кристаллов.

П р и м е р 1. В кварцевый реактор емкостью 1,0 л загружают 250 г диоксида германия, устанавливают перегородку, открытая площадь которой равна 6%, затем заливают водный раствор хлористого лития концентрацией 1,0 мас.% и перекиси водорода концентрацией 1,5 мас.%. Объемное соотношение VLICI : VH2O2 7,0 : 1,0. Подготовленный реактор герметически закрывают и помещают в печь сопротивления с двумя нагревателями, с помощью которых реактор нагревают в зоне растворения до 150°С, вследствие чего в нем создается давление жидкой фазы порядка 11 атм. Температурный перепад между зонами растворения и роста поддерживают равным 2°С, время выдержки в стационарном режиме 8 сут..Исходная шихта растворяется с поверхности, переходит в раствор и за счет конвекции, вызванной температурным перепадом, транспортируется в зону кристаллизации с последующим образованием спонтанных монокристаллов /З-СеОа. Выход кристаллического диоксида германия тетрагональной модификации составляет 91 % от массы исходной загрузки, размер монокристиллов 1,2-1,3 мм. Спектральный

О 00

чэ

1

анализ показывает, что сумма примесей в полученных кристаллах составляет 10 - 10 , что свидетельствует о их хорошей чистоте.

Пример 2. В кварцевый реактор емкостью 1,0 л загружают 250 г диоксида германия, устанавливают перегородку, открытая площадь которой составляет 6%, затем через воронку заливают водный раствор хлористого лития концентрацией 1,0 мас.% и перекиси водорода концентрацией 2,0 мас.%, при этом объемное соотношение VLICI : VHaoa 9-0 : 1,2.Подготовленный к эксперименту реактор герметически закрывают и помещают в печь сопротивления с двумя нагревателями. Реактор нагревают до 150°С, вследствие чего в нем создается давление порядка 11,2 атм. Температурный перепад между зонами растворения и роста поддерживают равным 4°С, время выдержки в стационарном режиме 8 сут. Процесс протекает аналогично примеру 1. Выход монокристаллов - Ge02 92,4%, их размеры находятся в пределах от 1,35 до 1,4 мм.

П р и м е р 3. Методика и технология перекристаллизации диоксида германия тетрагональной модификации аналогична примерам 1 и 2. Физико-химические параметры ведения процесса следующие: концентрация водного раствора LiCI 1,5 мас.% и Н202 2 мас.%, температура 160°С. давление жидкой среды 14,1 атм, температурный перепад 2°С, объемное соотношение VLICI VH2O2 9,0 : 1,2. Время выдержки в стационарном режиме 8 сут. Химизм протекания процесса перекристаллизации исходной шихты в монокристаллы Ge02 аналогичен примеру 1.

Выход монокристаллов 92,7%, их размер 1,42-1,45 мм.

П р и м е р 4. Процесс получения кристаллического fi - GeO i осущес гвля ют анало- гично примерам 1-3. Параметры процесса кристаллизации: температура зоны растворения 170°С, температурный перепад 4°С. концентрация водного раствора LiCI 1,5 мас.%, Н202 2 мас.%, давление 15 атм, объемное соотношение LiCI.N202 -9,0 1,2 Время выдержки в режиме 8 сут

В результате описанного технологического процесса происходит образование кристаллов ft Ge02 Выход монокристаплов /3 Ge02 от массы исходной шихты практически достигает 95,5%. Чистота кристаллов аналогична примеру 1, Размер кристаллов до 1,1 мм.

В таблице представлены основные технологические параметры получения и выход монокристаллов диоксида германия тетрагональной модификации.

Использование предлагаемого способа

получения кристаллического диоксида германия обеспечивает повышение выхода продукта практически до 95,5, его чистоту, простоту и эффективность процесса за счет проведения его в кварцевом реакторе (в известном способе используют стальные автоклавы), низкие температуры и давление эксперимента по кристаллизации (3 Ge02, что важно для техники безопасности и снижения энергозатрат.

Кроме того, размер полученных кристаллов во много раз превышает размеры кристаллов, полученных известным способом, и составляет 1,2-2,1 мм.

Реализация предлагаемого способа в

промышленном масштабе позволит получить экономический эффект за счет значительного повышения выхода и увеличения размеров кристаллов диоксида германия, снижения температуры и давления процесса

Формула изобретения Способ получения диоксида германия тетрагональной модификации путем пере5 кристаллизации исходного материала в водном растворе неорганической соли в гидротермальных условиях при повышенной температуре и давлении и наличии температурного перепада между зоной

0 растворения и зоной роста, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода продукта и размеров кристаллов, в качестве соли в растворе используют хлористый литий с концентрацией

5 1,0- 1,5 мас.% и в раствор добавляют перекись водорода до концентрации 1,5- 2,0 мас.% и объемного соотношения хлористого лития к перекиси водорода, равного 7 9 : 1,0 -1,2, а процесс ведут в кварцеО вом реакторе при 150-170°С, давлении 11-15 атм и величине температурного перепада 2-4°С.

Изобретение относится к гидротермальному способу перекристаллизации диоксида германия тетрагональной модификации (/ Ge02), который может быть использован как исходное сырье для создания композиционных материалов, в пьезотехнике, в частности в резонаторах и фильтрах различного назначения, и в других областях материаловедения. Цель-увеличение выхода продукта и размеров кристаллов. Способ включает использование водного раствора, содержащего хлористый литий с концентрацией 1,0-1,5 мас.% и перекись водорода с концентрацией 1,5-2.0 мас.% при их объемном соотношении (7-9):(1,0-1,2). Процесс ведут в кварцевом реакторе при 150-170°С, давлении 11-15 атм и величине температурного перепада 2-4°С. При этих условиях достигнут выход /9 GeOa до 95,5%. Размер кристаллов 1,2-2,1 мм. 1 табл.