Способ получения моноаммиакатов галогенидов элементов ш группы

Способ получения моноаммиакатов галогенидов элементов ш группы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Н. В. Баровскин, Г.А. Найде и Е.Б. Соколов

{72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Московский институт электронной техники

{54) СБРОСОВ ПОЛМЧИНИЯ МОНОАММИАКЛтОВ

ГАЛОГЕНИДОВ ЭДЕМЯНтОВ.П ГЛ ППЫ

Ф

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения моноаммиакатов галогенидов элементов Ш группы.

Известен способ получения моноаммивката хлористого алюминия путем взаимодействия металлического алюминия с хлористым аммонием при 150-260оС с последующей ректификацией полученного продукта (11.

Недостатком 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 специальной термостойкой аппаратуры.. .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения моно- ро аммиакатов галогенидов элементов Ш груп пы, в частности моноаммиаката хлорида алюминия, путем обработки хлорида алюминия газообразным аммиаком при 1 ЖРС

2 с последующей гомогенизацией прн 350450 С в потоке гелия и днстилляцней при

4гоос f2 .

Недостатками укаэанного способа яв ляютса низкий выход моноаммиаката хлорнда ыпоминия > составляющий 50 -70%, и сложность процесса, связанная с трудностью обеспечения равномерной подачи аммиака в объем хлорида алюминия н забиванием коммуникаций выделякяцимся при гомогениэации триаммиакатом хлорнда алюминия

Цель изобретения - повышение выхода продукта и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения моноаммнакатов галогенидов элементов И1 группы путем обработки галогенида элемента Ш группы с аммиаком при нагревании с последующей дистипляцней продукта в качест» ве источника аммиака используют галогенид аммония и процесс ведут при 320380ОС в потоке инертного газа с выделением галогеноводорода.

t0 3) (4) 3 93938

Выделяющийся галогеноводород пропускают над нагретым до 200-550 С эле ментом Ш группы.

В интервале 100-320 С параллельно протекают следующие реакцни

Ф4ЕХ +МН„ХМЕХ -МН +НХ; () МЕХ + Мй Хе — МЮХ -МИ Х i

ИИХ AH +НХ; йеХЗ ЯН 549X@ КН, где Ме - элемент Ш группы (алюминий, галлий, индий), 1%

Х - галоген (хлор, бром, иод), 8 — азот, и - водород.

При 320оС протекает следующая реакция, 20

NeX>- NH+Hx. (ь)

Эта реакция и обусловливает нижнюю граничную температуру нагрева исходной шихты. Верхний предел нагрева исходной шихты 380оС ограничен началом интенсивного испарения целевого продукта.

При проведении ripowcca необходимо поддерживать мольное отношение гапогенида аммония к галогениду элемента Ш

30 группы 1:l. Это связано с тем, что в избытке галогенида аммония образуется . 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 юшнйся при реакции галогеноводород инv тенсивно перемешивает расплав, что способствует выравниванию концентрации реагентов по объему.

Образующийся в процессе галогеново " дород в потоке инертного газа пропускают над нагретым до 200-550оС элемен том Ш группы. Это позволяет. исключить . дополнительные меры по утилизации гало- геноводорода и регенерировать более

30% галогенида элемента Ш группы, израсходованного на синтез моноаммиаката.

Нижний предел нагревания элемента

1 1 группы (200oC) ограничен малой ск gP ростью реакции галогеноводорода c weментом Н1 группы при более низких тем пературах, а верхний {550 С) - образованием низких галогенидов элементов

Ш группы при более высоких температурах. . Пример 1 . В осушенной камере смешивают 500 r хлорида алюминия чис 8 4 тотой не менее 99,8% н 200 г хлористого аммония марки ХЧ. Полученную шихту загружают в колбу, являющуюся кубом перегонного аппарата с воздушным холодильником. Перегонный аппарат соединяют с колонкой, заполненной гранулами алюминия.

Продувают перегонный аппарат и кодонку с алюминием инертным газомаргоном.

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, повышают температуру синтезированного моноаммиаката хлорида алкминия до 425оС и проводят его дис- " тилляцию с отбором головной фракции

l0-15 г. Белевая фракция моноаммиака та хлорида алюминия имеет вес 535 r, что составляет 95% от теоретически возможного. Количество полученного хлорида алюминия в результате утилизации хлористого водорода равно 160 r.

Аналогично получают моноаммнакаты галогенидов галлия и индия.

Пример 2 . Загружают в колбу

100 r хлорида алюминия, 100 r хлори да галлия и 70,5 г хлористого аммония.

Нагревают в потоке аргона прн расходе его на 10 л/ч до 350 С в течение

1, 5 ч. Выделяющийся хлористый водород пропускают над нагретым до 200ОС галлием. После дистилляции получено 21 О r продукта, содержащего 49,3 мас. % моноаммиаката хлорида галлия, остальное моноаммиакат хлорида алюминия.

Такие композиции в широком диапазо.не концентрации используются для получения твердых растворов нитридов алюминия и галлия.

Также получено 75 r хлорида галлия при утилизации хлористого водорода.

Аналогично получают сплавы, состоящие из моноаммиакатов других галогенидов элемента Ш группы.

Пример 3. Загружают в колбу

300 г бромида алюминия и 105,5 r бромида аммония. Нагревают в потоке аргона при расходе его 10 л/ч, до

320 С в течение 2 ч. Образующийся бромистый водород пропускают над нагретым до 500 С алюминием.

После завершения реакции продукт подвергают дистнлляции. Вес целевой фракции, состоящей из моноаммиаката бромида алюминия, составляет 310 г, а количест

МОЗ во бромнда алюминия, полученного в результате . утилизации бромистого водорода, равно 97 г. Выход целевого продукта

97%.

Аналогично проводят процесс и при использовании иодистого аммония.

С использованием полученных моноаммиакатов галогенидов алюминия и галю лия выращены эпитаксиальные слои нит ридов алюминия и галлия. ео

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить выход продукта с 50-70% до 95-97% и упростить процесс эа счет исключения работ с гаэообразным аммиаком и стадии гомоге- 15 ниэации и облегчения дозировки аммиаксодержашего компонента.

Формула изобретения

1. Способ получения моноаммнакатов 2о галогенидов элементов Ш группы путем йй 6 обработки галогенида элемента Ш грушы с аммиаком при нагревании с последую щей дистнлляцией,продукта,. о т л и ч аю щ и и а я тем, что, с целью. повышения выхода продукта и упрощения процессе, в качестве источника аммиака используют галогеннд аммония и процесс ведут при

320-- 380оС s потоке инертного газа с . выделением: галогеиоводщйда.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что выделякицийся галогеноводород пропускают над нагретым до 200-5500Ñ элементом Ш группы..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свндетепьство СССР

М 297580, кл С 01 7/56, 1969.

2. Плетющкин А. А., Славина Н.Г.

Получение нитрнда алюминия разложением паров АСС-14Hy Неорганические материалы. Т. ф, 1968, М 6, с. 893-898, Составитель В. Мальцев

Редактор Ю. Ковач Техред С.Мигунова Корректор В. Синицкая

Заказ 4577/32 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ° до делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,, r, Ужгород, ул. Проектная, 4