[发明专利]一种三甲基铝制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机金属化合物合成技术领域，具体涉及一种三甲基铝制备方法。

背景技术

高纯三甲基铝等金属有机化合物，是金属有机化学气相沉积技术（MOCVD）、化学束外延（CBE）过程中生长光电子材料的最重要、也是目前用量最大的原料，广泛应用于化合物半导体薄膜材料。纯净的三甲基铝在室温下为液体，当用于MOCVD时需要将其封装在钢瓶内，然后控制钢瓶温度，使其蒸气压达到一定值，再通过持续流动的载气，将在使用温度下气－固平衡状态气相中的三甲基铝带入MOCVD或CBE生长系统。

三甲基铝的制备方法较多，但能运用到工业化的方法很少，常见的方法即采用工业三乙基铝与卤代烷进行烷基交换反应，但存在以下缺点：1）反应转化效率不高，有大量副产物产生；2）原材料成本高，作为工业化制备路线，三乙基铝价格较高，生产成本极高；3）原料易燃，存在安全隐患，三乙基铝对空气、水汽非常敏感，遇空气自燃，遇水爆炸，使用时灌装、转移、反应等过程存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、反应平稳、易于工业化生产的三甲基铝制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种三甲基铝制备方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下，向反应釜中加入铝镁合金粉和醚类，在搅拌条件下滴加卤代烷，在卤代烷滴加过程中保持醚类回流；卤代烷滴加完成后，继续保持醚类回流4~5小时，然后将反应釜釜温调整至45~100℃并保持1~4小时，将醚类蒸出；再将反应釜釜温调整到45~70℃并保持，在真空度1～100mmHg下将三甲基铝与醚类的配合物蒸出；将三甲基铝与醚类的配合物转移至解配釜中，然后加入三正辛胺，在搅拌条件下加热回流，保持2~3小时；再调整解配釜釜温为85~89℃并保持、在真空度1~50mmHg下保持8~10小时，蒸出醚类；再将解配釜釜温升至90~160℃，并在真空度1~30mmHg下保持30~35小时，蒸出三甲基铝。

 优选的，所述铝镁合金粉中铝的质量含量为30~42%，余量为镁。

优选的，所述卤代烷与铝镁合金粉中铝的摩尔比为3.5～4.5:1。

优选的，三正辛胺与铝镁合金粉中铝的摩尔比为1～1.3:1。

优选的，所述醚类与铝镁合金粉中铝的摩尔比为4～8:1。

优选的，所述醚类为乙醚、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃的任一种。

优选的，所述卤代烷为CH₃Br、CH₃I或CH₃Cl中的任一种。

本发明的制备三甲基铝的反应如下：

Al-Mg(alloy)+CH₃X→Al(CH₃)₃+MgX₂ (X为Br、I或Cl)。

本发明产生的有益效果是，与三乙基铝置换法相比，材料便宜，由于采用反应釜与解配釜的分离，未反应的合金仍在反应釜中，继续反应，总产率较高，副产物可以回收利用，几乎没有废料；安全性较好，由于反应过程中采用的原料没有自燃物质，反应过程安全，特别适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

 一种三甲基铝制备方法，包括以下步骤：在氮气保护下，向反应釜中加入铝镁合金粉和醚类，所述醚类与铝镁合金粉中铝的摩尔比为6:1，在搅拌条件下滴加卤代烷，在卤代烷滴加过程中保持醚类回流；卤代烷滴加完成后，继续保持醚类回流4.5小时，然后将反应釜釜温调整至80℃并保持2.5小时，将醚类蒸出；再将反应釜釜温调整到65℃并保持，在真空度50mmHg下将三甲基铝与醚类的配合物蒸出；将三甲基铝与醚类的配合物转移至解配釜中，然后加入三正辛胺，三正辛胺与铝镁合金粉中铝的摩尔比为1.2:1，在搅拌条件下加热回流，保持2.5小时；再调整解配釜釜温为87℃并保持、在真空度25mmHg下保持9小时，蒸出醚类；再将解配釜釜温升至120℃，并在真空度15mmHg下保持32小时，蒸出三甲基铝。

所述铝镁合金粉中铝的质量含量为30%，余量为镁。所述卤代烷与铝镁合金粉中铝的摩尔比为4:1。所述醚类为四氢呋喃，所述卤代烷为CH₃Cl。本实施例中三甲基铝的收率为90%(按金属铝计算）。

实施例2