[发明专利]超高纯光纤预制棒稀土掺杂试剂的低成本改良制备方法

说明书

本发明属于有机化合物制备技术领域，公开了一种超高纯光纤预制棒稀土掺杂试剂的低成本改良制备方法，将等摩尔当量的纯度大于5N的HTMHD和UP‑SS级别NH₃·H₂O在乙醇中反应至澄清；滴加1/3当量的超高纯稀土盐水溶液，常温下快速搅拌，立即有大量白色沉淀析出，直至滴加完成；持续搅拌1小时，过滤，水洗后，抽滤干燥沉淀物。真空升华，脱水处理后即可得到用于光纤预制棒的掺杂稀土螯合物试剂。本发明提供了一种改良超高纯易挥发光纤预制棒稀土螯合物掺杂试剂的制备方法，将容易获得的超高纯原料替代难以获得的超高纯原料，改良并简化纯化过程，实现低成本制备。

技术领域

本发明属于有机化合物制备技术领域，尤其涉及一种超高纯光纤预制棒稀土掺杂试剂的低成本改良制备方法。具体涉及一种外部气相沉积(OVD)制备双包层光纤预制棒所需的超高纯、高稳定性，易挥发稀土螯合物掺杂试剂的低成本改良制备方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：β-二酮稀土螯合物由于容易制备、稳定性好，挥发相对容易，是目前使用最多的一类用于外部气相沉积(OVD)制备双包层光纤预制棒所需的超高纯、高稳定性，易挥发稀土螯合物掺杂试剂，所使用的β-二酮包括：乙酰丙酮(ACAC)、三氟乙酰丙酮(TFAC)、六氟乙酰丙酮(HFAC)等。在易挥发稀土螯合物试剂中，尤其以2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮(TMHD)稀土螯合物Ln(TMHD)₃使用最多。β-二酮稀土螯合物及其衍生物常规合成方法是采用超高纯(5N)NaOH在乙醇和水溶液中和通过精馏装置纯化后的β-二酮(如H(TMHD)等)，然后将生成的Na(TMHD)和稀土盐(以Ln(NO₃)₃·2H₂O为例，Ln为稀土元素，通常为Yb,Er,Tm,Ce等)发生置换反应生成Ln(TMHD)₃·2H₂O析出，以Yb为例，相应的化学方程式如下：

①H(TMHD)+NaOH→Na(TMHD)+H₂O

②Yb₂O₃+6HNO₃→2Yb(NO₃)₃+3H₂O

③3Na(TMHD)+Yb(NO₃)₃→Yb(TMHD)₃·2H₂O↓+3NaNO₃

反应溶剂为水和乙醇混合溶剂，其中反应③是一个置换反应，尽管NO₃^-和TMHD^-都是二齿配体，但是由于Yb(TMHD)₃·2H₂O在水中溶解度小(K_sp)，不断从反应体系中析出，驱动反应向目标产物进行。

综上所述，现有技术存在的问题是：为了得到超高纯稀土螯合物，通常需要采取头尾纯化方针。这就要求反应原料和溶剂都采用高纯试剂。采用传统方法制备超高纯稀土螯合物需要使用超高纯NaOH水溶液，但由于其纯化工艺复杂，目前国内尚无超高纯NaOH试剂售卖，即使是关东化学株式会社、德国Merck等公司也没有6N纯度的药品出售，也就是说其中的杂质含量很难进一步纯化(5N纯度的NaOH水溶液金属杂质含量如表1)。这些限制了超高纯稀土螯合物的原料来源和生产周期，也限制了其质量的进一步提升。

解决上述技术问题的难度：要解决上述问题，要么改良制备流程和工艺，尽可能少地引入杂质来源。这就要求使用性能相似，但纯度更高也更易得的原料，要么精简并缩短反应流程和工艺，这需要从源头创新。本专利采用前者，将容易获得的超高纯原料替代难以获得的超高纯原料，提升稀土螯合物纯度并实现低成本制备。