Способ очистки диоксида теллура

 

Использование: для получения диоксида теллура высокой чистоты, который может быть использован в оптоэлектронике и полупроводниквой технике. Сущность изобоетения: диоксид теллура растворяют в соляной кислоте, обрабатывают 10-15%- ным раствором аммиака в присутствии комплексообразователя - 8-оксихинолина при его массовом соотношении с диоксидом теллура, равном (2,8-3,0) . Обработку аммиаком проводят при 60-70°С до рН 2,8- 3,5. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 01 В19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877515/26 (22) 24.10.90 (46) 15.07.92. Бюл. М 26 (71} Львовский научно-исследовательский институт материалов (72) А,В.Клымкив, О.Н.Калашник, Л.П.Особа, M,Ì,Ôåðåíñîâè÷, О,А.Саенко, M.Á.Ñêóèна и О,С.Руденко (53) 661.692(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 935475, кл. С 01 В 19/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 213350, кл. С 22 В 61/00, 1967, Изобретение относится к получению диоксида теллура высокой чистоты, который может быть использован в оптоэлектронике и полупроводниковой технике, в частности. для выращивания монокристаллов парателлурита и синтеза многокомпонентных халь когенидных стекол.

Известен способ получения диоксида теллура, заключающийся в растворении теллура в смеси концентрированных азотной и соляной кислот, обработке аммиаком, осаждении и отделении конечного продукта, причем, с целью повышения очистки от алюминия и железа, предварительно раствор аммиака вводят s количестве, необходимом для осаждения 5-10% расчетного количества Те02. Полученную пульпу перемешивают в течение 20-40 мин при 40-50 С. Отделяют осадок от раствора и далее раствор обрабатывают аммиаком в количестве, необходимом для осаждения оставшейся части теллура. Данный способ позволяет получать

„„5U„„ l747381A l (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИОКСИДА ТЕЛЛУРА (57) Использование: для получения диоксида теллура высокой чистоты, который может быть использован в оптоэлектронике и полупроводниквой технике. Сущность изобоетения: диоксид теллура растворяют в соляной кислоте, обрабатывают 10-15 ным раствором аммиака в присутствии комплексообразователя — 8-оксихинолина при его массовом соотношении с диоксидом теллура, равном (2,8-3,0) 10:1. Обработку аммиаком проводят при 60-70 С до рН 2,83,5. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. диоксид теллура с содержанием 4 ..10 алюминия и 3 10 железа.

Анализируемый способ, однако, не обеспечивает достаточной степени очистки

Те02 от алюминия и железа. Предварительное осаждение 5-10 Те02 ведет к снижению конечного. выхода диоксида теллура.

Кроме того, осаждение диоксида теллура при комнатной температуре, а затем нагрев на водяной бане до 90 С приводит к получению коллоидов, что.затрудняет отделение осадка от маточника и снижает скорость фильтрации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ осаждения TeOz из кислых . или щелочных растворов в присутствии комплексона. В качестве комплексона применяют этилендиаминтетрауксусную кислоту.

Сущность метода состоит в том, что процесс ведут в две стадии. Вначале иэ солянокислого раствора осаждают TeOz.10%-ным раствором аммиака в присутствии l%-ного трилона Б рН 4,0, осадок отфильтровывают, .1 747381

30

5Î

55 отмывают и растворяют в растворе едкого натрв. Раствор теллурита Na нейтрализуют l0 -ной НКОз до рН 10, отфильтровывают осадок, добавляют к раствору 1 -ный трилон Б в 10%-ном аммиаке и доосаждают

TeOz до рН 4.

Применение первоначально способа очистки Те02 из со янокислого раствора осаждением 1%-ным водным раствором трилона Б в 10%-Hoì растворе аммиака при рН 4,0 гарантирует содержание примесей на уровне (1-5) 10 — (4-8) 10 мас,%.

Кроме того, наблюдается слабое понижение концентрации алюминия до содержания

4 10 мас.%, железа — до 2,5 10 мас.%, Дальнейшая очистка из щелочного рас. твора теллурита Na при условиях осаждения при рН от 10 до рН 4 в основном малозначительно доочищает исходный материал, кроме элементов As, Bi, РЬ, Fe, Мп, концентрация которых уменьшается на порядок и находится на уровне и . 10 мас.%.

В результате проведения двухстадийной очистки в присутствии комплексона этилендиаминтетрауксусной кислоты очистка происходит до уровня и 10 э- и - 10 4 мас %

Следует отметить, что трилон Б не свя, зывает практически элементов В/, Мо, П, что подтверждается экспериментально (см. таблицу), Проведение осаждения двуокиси теллура иэ щелочных растворов, совмещая его с фракционным осаждением в присутствии трилона Б, малоэффективно по отношению примесей Al, Fe. W. Mo, Ti, так как идет незначительная очистка от последних..

Кроме того. осаждение Те02 из щелочной среды 40 рН 4 влечет эа собой соосаждение большинства элементов Al, Ti, Мо, W, Си, Ю, Мп, Со. Fe и др.

Сопоставляя представленные результаты анализа двух методов — кислотного и щелочного — и сравнивая степень очистки, приходим к выводу, что более предпочтительным является кислотный, Поэтому, анализируя вышеизложенное, делаем заключение, что данный способ малоэффективен по отношению степени чистоты конечного продукта Те02, а также применение двухстадийной очистки увеличивает трудовые затраты по изготовлению готовой продукции, Диоксид теллура является перспективным материалом для создания многокомпонентных стекол и выращивания монокристаллов, для акустооптики в качестве модуляторов света, дефлекторов

TV-сигналов и др, Одной из важнейших ха4 рактеристик оптического стекла является его светопропускание, которое в значительной степени связано с содержанием окрашивающих стекло примесей {Fe, Ч, Мп, Си, Nl, Cr, Со) и слабо окрашивающих (ЧЧ, Bl. Ti, Al, Мо и др.).

Известные методы очистки диоксида теллура не обеспечивают высокой чистоты от основных лимитирующих примесей А1, Fe, Tl. Bl, Ю, Мо, содержание которых существенно влияет на оптические потери, Вопрос дальнейшего совершенствования технологии получения TeOz полупроводниковой чистоты черезвычайно актуален и требует разработки новых методов очистки.

Актуальность данной работы определялась тем обстоятельством, что применение термометаллургических процессов очистки затрудняется применением аппаратуры, которая корродирует в значительной степени вследствие высокой химической активности

TeOz и тем самым дополнительно загрязняет готовый продукт.

Цель изобретения — снижение примесей алюминия, железа, вольфрама, молибдена и титана и упрощение технологического процесса очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки двуокиси теллура, включающем его растворение в соляной кислоте,. обработку полученного раствора аммиаком, отделение образовавшегося осадка и его промывки, в солянокислый раствор перед обработкой аммиаком вводят 8-оксихинолин при массовом соотношении его к двуокиси теллура, равном . (2,8-3,0) . 10:1, обработку раствора ведут 10 — 15%-ным раствором КН40Н при 6040 70 С до рН 2,8-3,5.

Сущность способа состоит в разделении солей теллура и примесей методам избирательного комплексообразования из кислых водных растворов 8-оксихинолином.

45 8-оксихинолин — соединение, широко применяемое в химии комплексообразования вследствие выдающейся способности образовывать оксинаты — внутрикомплексные соли (хелаты) за счет участия свободной пары электронов азота типа, Ме(И)(С9Н60И)2 и Ме(Ш)(СЯНвОЙ)з

Хелатные оксинаты более устойчивы, чем комплексы с кислотами или органическими аминами.

1747381

При введении в солянокислый раствор степенно при перемешивании приливают диоксида теллура 8-оксихинолина образу- 10%-ный водный раствор аммиака до рН ются комплексные соединения с рядом при- 2,8. Осажденный диоксид теллура отделяют месных катионов-металлов(А1, Fe, Nl, Mo, Tf, от раствора фильтрованием.

V, Со, Bl, IVln, Cu, Ni, Zn, Mg идр.), которые 5 Послепромывкиосадкадистиллированколичественноосаждаются при определен- ной водой диоксид теллура сушат при ных значениях рН, 1200 С.

Поэтому актуальной задачей получе- 8 таблице приведены технологические ния Te0z является определение тех- режимы процесса очисткидиоксида теллура нологических критериев (pH, Т С, 10 марки ОСЧ 7-4 и результаты анализа на соконцентрация лиганда), при которых воз- держание примесей в очищенном диоксиде можна максимальная устойчивость s кислом теллура. растворе комплексных соединений выше- Согласно данным анализа полученных указанных элементов. образцов Те02 на содержание примесей

В результате проведения эксперимен- f5 (см. таблицу) целесообразно вводить в кистальных опытов подобраны оптимальные лый раствор Те(И) комплексообразователь условия осаждения двуокиси теллура из со- в количестве (2,8-3,0) 10 .г на 100 г. Te0z лянокислого раствора в присутствии 8-окси- Меньшая концентрация 8-оксихинолина не хинолина. полностью связывает примеси, что привоПри рН 2,8-3,5 примеси связываются 20 дит кпрактическомуихсоосаждениюсготокомплексообразователем и находятся в рас- вым продуктом. Дальнейшее повышение творе, При гидролизе солянокислого рас- концентрации комплексообразователя не твора Te(IV) 10-15%-ным раствором влияет на степень очистки, о аммиака при 60-70 С растворимые .комп- Приведенные в таблице результаты экслексные соединения Al, Fe, W, Mo, Ti, Co, V, 25 периментальной работы свидетельствуют о

Mn, Cu, Ni и др. не осаждаются с Те02 и не том, что предлагаемый способочисткидиокразлагаются, так как являются достаточно сидателлурапозволяетсущественноуменьстойкими в приведенных условиях.. шить содержание лимитирующих примесей

При рН больше 3,5 происходит значи- в кбнечном продукте по сравнению с изветельное осаждение примесей Fe, Mo, что 30 стным, а также упростить технологическую подтверждается экспериментальным пу- схему получения диоксида теллура ОСЧ из кислых растворов, понизить содержание

Поэтому в предлагаемом способе опти- примесей Al; Fe, И, Mo, Ti и др. мальными условиями осаждения Те02 явля- Полученный диоксид теллура ОС4 ются рН 2,8-3,5, температура 60-70 С, 35 может с успехом применяться в качестве соотношение комплексообразователя иди- исходного материала для синтеза многооксида теллура (2,8-3,0) l0 I. компонентных халькогенидных стекол и вы. При рН <2,8 осаждение ТеО2 проводить ращивания монокристаллов парателлурита. нецелесообразно, так как уменьшается выход чистого продукта и идет, захват — coo- 40 Формула изобретения саждение -- ионов, которые отрицательно 1. Способ очистки диоксида теллура, влияют на электрофизические свойства го- включающий растворение его в соляной товой продукции. кислоте, обработку раствором аммиака в.

После осаждения двуокиси теллура оса- присутствии комплексообразователя, отде-. док отфильтровывают, промывают дистил- 45 ление образовавшегося осадка и промывку лированной водой и сушат. его водой, отличающийся тем, что, с

Пример, Навеску f00 r диоксида цельюсниженияпримесейалюминия,желетеллура марки ОСЧ 7-4 постепенно порция- за, вольфрама, молибдена, титана иупрощеми при перемешивании растворяют в ния технологического процесса очистки, в

400 мл концентрированной соляной кисло- 50 качестве комплексообразователя используты до полного растворения, ют 8-оксихинолин при его массовом соотноЗатем нагревают раствордо 80 С иупа- шении с диоксидом теллура(2,8-3,0) 10 .1, ривают до 50% объема. Охлаждают раствор обработку раствором аммиака проводят при до 250С и добавляют дистиллированную во- 60-70 С до рН 2,8-3,5. ду всоотношении 1:2. 55 2. Способ по и. 1, отл ича ю щи йс я

Загружают 8-оксихинолин в количестве тем, что обработку осуществляют 10-15%0,28 r и в течение 30 мин перемешивают, ным раствором аммиака. постепенно нагревая раствор до 60 С. По1747381 режимы осаждения

Опыт

Содержание примесей, мас. t

Концент" рация, мас, Ф рН ТС

А1

Но (1 ° 10 Следы Следы ф (1.10 То же То же

1 2,8 70 0,28

2 3,0 60

0!30

1О

Следы

10

1 ° 10 .

3 10з

2 ° 10 з

5 10З 5 10З 3.10 э

5 10З 5 10з 3 ° 10 з

П р и и е ч а н и е. 1. Содержание примесед в исходной диоксиде теллура марки ОСЧ"7-4 составляет; мас.Ь Al 1 ° 10, Fe 3 10 ; Но 1-10 ;

W 1 10 "»; Ti 1 ° 1О .

Оптимальные режимы очистки оценивались теоретически и уточнялись экспериментально.

Опыт 11 воспроизведен согласно известного способа.

Содержание примесного состава определяли методом спектрального эмиссионного анализа (чувствительность метода") 10 мас.3) Составитель М.Ференсович

Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор З.Слиган

Заказ 2468 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

3 3,3

4 3,5

5 3,5

6 3,5

3,6

8 4,0

9 4,4

10 4,9

0,28

0,30

0,32

0,26

0!30

0.,28

0 30

0,30

Не обнару- Не обнажено ружено

Не обнару" То же жено

Следы

«!!»

То жв ,!!

«!!» «!!» (1 10 (1.10

1 10

Следы (3 1О

-4. (3 10 (3 1О с3,100 4

< 1-.10

-Ф (1 ° 10 !!» «!!»

- Ф (1 1О

5.10 а3.10-э(3,10

5 10 с3 10"а(3 10 ф

1 10 3 ° 10 з 3-10

3 10-%5!10- (3 1О