[发明专利]以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法

说明书

本发明公开了一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，包括以下步骤：（ⅰ）四氟化锗水解；（ⅱ）酸化除氟；（ⅲ）氯化蒸馏；（ⅳ）四氯化锗水解反应。本发明弥补了目前国内以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的研究空白，以满足国防、同位素探测等特殊领域的需要。本发明中以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的工艺方法可以使二氧化锗产品的收率达到70%以上，产品质量完全达到国家标准。

技术领域

本发明属于金属生产的领域，具体涉及一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法。

背景技术

锗材料在国防军工、航天航空、高频及远红外等领域都有重要应用。例如高纯锗探测器是一种高端检测设备，能够使复杂核素的能谱定量分析成为现实，它是由某种高丰度高纯度锗同位素单晶制成的。为得到这种锗单晶，其中一步重要反应是以四氟化锗为原料制备二氧化锗中间体。

由于以四氟化锗为原料制备二氧化锗的应用性集中在特定的领域，相应比较局限，所以目前没能查到以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的相关方法，目前在此领域国内研究还处于空白阶段。

发明内容

本发明是针对现有技术中以四氟化锗为原料制备高纯二氧化锗的研究空白而提出的，其目的是提供一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种以四氟化锗为原料制备高纯锗单晶中间体二氧化锗的方法，包括以下步骤：

（ⅰ）四氟化锗水解反应

在冰水浴冷却条件下，将四氟化锗气体通入超纯水中，通气完成开启搅拌，直至溶液上方气体全部溶解，水解反应完全，停止搅拌；

（ⅱ）酸化除氟

向步骤（ⅰ）所得水解液中加入浓盐酸，浓盐酸加入完成后，开启搅拌，并在加热条件下进行反应；

（ⅲ）氯化蒸馏

向步骤（ⅱ）所得反应物中加入浓硫酸，在搅拌条件下开始蒸馏，收集温度在105±5℃的馏分即为四氯化锗溶液；当四氯化锗蒸出量减少时再加入浓硫酸继续蒸馏，确定蒸馏结束后，停止加热，将蒸出的四氯化锗冷却；

（ⅳ）四氯化锗水解反应

向步骤（ⅲ）所得四氯化锗溶液中加入超纯水，在冰水浴条件下搅拌，放置过夜，生成二氧化锗沉淀，抽滤、洗涤、干燥即得二氧化锗产品。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅰ）中超纯水质量为四氟化锗的通入质量的4~6倍。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅰ）中四氟化锗的通入速率为2.5g/min~4g/min。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅰ）中搅拌时，控制反应体系温度为20℃~25℃。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）中浓盐酸的质量浓度为36%~38%。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）中加热条件的具体温度为70℃~80℃。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）中水解液与浓盐酸的质量比为1:2.5~2.7。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）反应结束的标准为尾气吸收瓶中无气泡产生。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅲ）中浓硫酸的质量浓度为98%。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅲ）中浓硫酸的加入质量为步骤（ⅱ）酸化除氟所得反应物质量的15%~25%。