Способ получения моноаммиакатов галогенидов элементов ш группы Советский патент 1982 года по МПК C01F7/56 

1«

Изобретете относится к симической технолотии и может быть использоваво для получения моноаммиакатов галоген дов элементов Ш группы.

Известен способ получения моноамма ката хлористого алкмлиния путем взаимодействия металличесжого алюминия с хлористым аммонием при 15О-26О С с последующей ректификацией полученнс о продукта 1.

Недостатке данного способа является сложность проведения процесса, вызванная тем, что взаимодействие реагентов проте кает с большим выделением тепла и бурным образованием газообразных продуктов., а это требует применения спеаиапьвой термостойкой аппаратуры. ..

Наиболее близким к предлагаемся по технической сущности и достигаемсму эффекту является способ получения моно 20 аммиакатов галогенидов элементов Ш , в частности моноаммиаката хлорида алюминия, путем обработки хлорида алюминия газообразным аммиаком при

с последующей гсшогенизаиией при 35О45О С в потоке гелия и дистилляцией при С2.

Недостатками указанного способа являются низкий выход моноаммиаката хлорва алкжшния, составляющий 5О-70%, и сложность процесса, связанная с трудностью обеспечения равномерной подачи амьшака в объем хлорида алюминия и забиванием коммуникаций выделяющимся OffK гомогенизации триаМмиакатс д хлорида алх%шния.

Цель изобретения - повышение выхода продукта и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения моноаммиака- тов галох нидов элементов Ч группы путем обработки галогенида элемента Ш гругапл с аммиаком при нагревании с последующей дистилляцией продукта в качес1 ве источника аммиака используют галогенид аммония и процесс ведут при 320380°С в потоке инертного газа с выделением галогеноводорода. Выделяющийся галогеноводород пропуо кают над нагретым до 20О-55О С эпе-ментом Ш группы. В интервале 1ОО-32(Ус параллельно протекают следукшше реакцЩ NH4X 31± МеХ,-NH,, НХ, (1) МвХ, 4 МеXJ , (1) + HX-,(Ъ MeXj+NHj ±IAeX -HHj, () где Me - элемент Ш группы (алкфлвкий галлий, индий), X - галоген (хлор, бром, иод), N - азот, И - водород. При 32О°С протекает следующая реак ция MeX5-NH4X Z±NVeXj-MHj+HX.(5) Эта реакция и обусловливает нижнюю граничную температуру нагрева исходной шихты. Верхний предел нагрева исходной шихты 38О°С ограничен началом интевЕсивного испарения целевого продукта. При проведении процесса необходимо поддерживать мольное отношение галогенида аммония к галогешшу элемента Ш группы 1:1. Это связано с тем, что в избытке галогенида аммония об{зазуется смесь аммиакатов галогенидов элементов Ш группы, что снижает выход целевого продукта, а избыток галогенида элемен та Ш группы приводит к его потерям и загрязнению целевого продукта. Выделя юшийся при реакции галогеноводород интенсивно перемешивает расплав, что спо собствует выравниванию концентрации реагентов по объему. Образующийся в процессе галогеново дород в потоке инертного газа пропускаю над нагретым до элемен том Ш группы. Это позволяет исключить дополнительные ме1н по утилизации галс геноводорода и регенерировать более ЗО% галогенида элемента Ш группы, израсходованного на синтез моноаммиакат Нижний предел нагревания элемента III группы (2ООС) ограничен малой ско ростью реакции галогеноводорода с элементом 11 группы при более низких тек пературах , а верхний ) - образованием низких галогенидов элементов Ш группы при более выссжих температуpax. .Пример. В осушенной камере смешивают 5ОО г хлорида алюминия чио тотой не менее 99,8% и 2ОО г хлористого aMiviOHHH марки ХЧ. Полученную шихту загружают в колбу, явпяюшуюся кубсвд перегонного аппарата с воздушным холодвльниксм. Перегонный аппарат соединяют с колонкой, заполненной гранулами алюминия. Продувают перегонный аппарат и с алюминием инертным аргоном. Нагревают алюминий до 550°С и включают нагрев колбы с шихтой, расход аргона при этом поддерживают 10 л/ч. Нагревают шихту до 380°С в течение 3 ч. После прекращения выделения пузырьков хлористого водорода отключают нагрев алюминия, повьшшют температуру синтезированного моноаммиаката хлорида алюминия до и проводят его тилляцию с отбором головной фракияя 1О-15 г. Целевая моноаммиаката хлорида алюминия имеет вес 535 г, что составляет 95%. от теоретически возможного. Количество полученного хлорида алюминия в результате утилизации хлористого водорода равно 160 г. Аналогично получают моноаммиакаты галогенидов галлия и индия. П р и м е р 2 . Загружают в колбу 1ОО Г хлорида алюминия , 1ОО г хлорида галлия и 70,5 г хлористсго аммония. Нагревают в потоке аргона при расходе его на 10 л/ч до 350С в течение 1,5ч. Выделяющийся хлористый водород пропускают над нагретым до галлием. После дистилляция получено 21D г продукта, содержащего 49,3 мае. % моноаммиаката хлорида галлия, остальное моноаммвакат хлорида алюминия. Такие ксмйпозиции в широком диапазоне концентрации используются для получения твердых растворов нитридов алюминия к галлия. Также получено 75 г хлорида галлия при утилизации хлористого водорода. Аналогично получают сплавы, состоящие з моноаммиакатов других галогенидов элемента Ш группы. П р к м е р 3. Загружают в колбу ЗОО г бромида алюминия и 105,5 г бромида аммония. Нагревают в потоке аргона при расходе его 1О л/ч, до 320°С в течение 2 ч. Образующийся бромистый водород пропускают над нагретым до алюминием. После завершения реакции продукт подвергают дистилляции. Вес целевой фракции, состоящей из моноаммиаката бромида алюминия, составляет 310 г, а количеств во бромида алюминия, лопучевного в результате утилизации бромистого вспорола равно 97 г. Выход целевого продукта 97%. Аналогично проводят процесс и при использовании йодистого аммония. С использованием полученных моноаммиакатов галогенидов алюминия и rBovf ЛИЯ вырешены эпитаксиальные слои нит ридрв алхзминия и галлия. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить выход про дукта с 50-7О% до 95-97% и упростить процесс за счет исключения работ с газообразным аммиаком и стадии гомогенизации и облегчения дозировки аммиаксо держащего компонента. изобретения 1. Способ получения моноаммиакатов галогенидов элементов Ш группы путем обработки галогенида элемента Ш группы с аммиаком при нагревании с поспедук шей дистштяцией.,. о т л и ч а ю Ш и и с- я тем, что, с цепью повышения выхода продукта и упрощения прсжесса, в качестве источняка аммиака используют галогешш аммония и 1фоцесс ведут при 32О-380 С в потоке ин тнсяго газа с выделением : галогевоводой Да 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдепякяийся галогеноводород пропускают над нагретым до 2ОО-55ОС элементом Ш груяпы. Источники информации, принятые во внимание прн эксшертизе 1.Авторосое свидетельство СССР № 297580, кл С 01 F 7/56, 1969. 2.Плетюшкин А. А., Славина Н.Г. Получение нитрида алюминия разложением паров Aecej-NH3. Неорганические материалы. Т. N, 1968, № 6, с. 893-898.