Способ получения гидрида германия

 

Изобретение относится к области получения летучих веществ и касается способа получения гидрида германия из германийсодержащих руд электрохимическим способом. Сущность изобретения заключается в том, что электролит готовят растворением в водно-щелочном растворе бедной германийсодержащей руды с добавлением перекиси водорода и электролиз ведут при плотности тока 2 - 4 А/см² и температуре электролита 30 - 50^oС. По предлагаемому способу получают гидрид германия из бедных германийсодержащих руд. 1 з. п. ф-лы.

Предполагаемое изобретение относится к области получения летучих веществ и касается разработки способа получения гидрида германия из германийсодержащих руд электрохимическим методом. Гидрид германия, полученный предлагаемым способом, используется в электронной и полупроводниковой технике.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является способ получения гидрида германия электролизом водно-щелочного раствора, полученного растворением диоксида германия на никелевом катоде в диафрагменном электролизере при плотности тока 1 1,5 А/см² и температуре 75 85^oС [2] Предлагаемый способ позволяет вести электролиз неограниченно длительное время в условиях безопасной работы. Концентрация германия в катодном газе составляет 6% выход по току равен 15% Недостатком способа является невозможность получения гидрида германия из бедных германийсодержащих руд, например из возгонов германиевого производства, содержащих небольшие количества германия (0,6%) в присутствии других соединений, например окислов Al, Si, Р, S, Са и др.

Для достижения технического результата в известном способе получения гидрида германия электролизом водно-щелочного раствора, полученного растворением GeO₂ на никелевом катоде в диафрагменном электролизере с подачей электролита из анодного пространства после отделения газообразных продуктов в катодное и из катодного пространства после отделения газообразных продуктов в анодное, в водно-щелочном растворе растворяют бедную германийсодержащую руду с добавлением перекиси водорода, а электролиз ведут при плотности тока 2 4 А/см² и температуре 30 50^oС. Перекись водорода добавляют в электролит в количестве не менее 40 г/л. Более 40 г/л вводить нецелесообразно, а введение менее 40 г/л приводит к тому, что не весь германий переходит в раствор.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного приготовлением электролита, а именно электролит готовят растворением в водно-щелочном растворе бедной германийсодержащей руды с добавлением перекиси водорода вместо растворения в водно-щелочном растворе чистого диоксида германия и режимом проведения электролиза плотностью тока и температурой электролита.

Перекись водорода окисляет содержащийся в руде германий, переводит его в растворимый в водно-щелочном растворе диоксид, который восстанавливается на катоде до гидрида германия. Использование других окислителей, например HNO₃, и других кислот невозможно, т. к. гидрид германия получают электролизом водно-щелочного, а не водно-кислотного раствора с определенным значением рН, постоянство которого достигается циркуляцией электролита.

Плотность тока в интервале 2 4 А/см², при которой ведут электролиз, и температура электролита в интервале 30 50^oС были подобраны экспериментальным путем и, как показали опыты, являются оптимальными для достижения технического результата, причем явным образом не следуют из уровня техники.

При плотности тока менее 2 А/см² выход германия понижается примерно в 2 раза, при плотности тока более 4 А/см² наряду с гидридом германия образуется элементарный германий, негативное действие которого обусловлено загрязнением никелевого катода, что снижает выход гидрида германия примерно в 1,5 2 раза.

При температуре электролита менее 30^oС выход германия понижается в 2 раза, а при температуре более 50^oС наряду с германием выделяется элементарный германий, негативное действие которого описано выше.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, подтверждены примерами.

Пример 1. Навеску германийсодержащей руды, содержащей 0,6% Ge, 42% SiO₂, 22,3% CаО, 3,2% Fe₂O₃, 18,6% Al₂O₃, 1,5% MgO, 2,4% S растворяют в 2,5 н. растворе КОН при перемешивании. Добавляют 40 г/л перекиси водорода. Полученный раствор фильтруют и подвергают электролизу на никелевом катоде при плотности тока 2 А/см² и температуре 30^oС. Концентрация германия в катодном газе составляет 6% выход по току составляет 15% Пример 2. Условия опыта, как в примере 1, только электролиз ведут при плотности тока 4 А/см² и температуре 50^oС. Концентрация германия в катодном газе составляет 6% В сравнении с прототипом предлагаемый способ позволяет получать германий из бедных германийсодержащих руд, содержащих небольшие количества германия порядка 0,6% при этом концентрация германия в катодом газе, как в прототипе, составляет 6%

Формула изобретения

1. Способ получения гидрида германия электролизом воднощелочного раствора, содержащего германий, на никелевом катоде в диафрагменном электролизере, отличающийся тем, что в воднощелочной раствор, содержащий германий, добавляют перекись водорода, электролиз ведут при плотности тока 2-4 а/см² и температуре электролита 30-50^oC с подачей раствора из анодного пространства после отделения газообразных продуктов в катодное и из катодного после отделения газообразных продуктов в анодное.

2. Cпособ по п. 1, отличающийся тем, что перекись водорода вводят в количестве не менее 40 г/л.