四氟化鍺的制造方法技術

本發明專利技術提供四氟化鍺的制造方法，其包括以下工序：向填充有金屬鍺和稀釋氣體的反應器中供給氟氣的工序；使從反應器放出的氣體通過冷卻捕集器從而捕集作為反應產物的四氟化鍺的工序；使通過冷卻捕集器的氣體再次返回到反應器而使其循環的工序。通過這樣使氣體在封閉體系中循環，能夠安全且高效地制造四氟化鍺。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及。
技術介紹
作為，廣為人知的有(a)使氟化銻與四氯化鍺反應的鹵素交換法(例如，非專利文獻1) ； (b)將六氟化鍺酸鹽熱分解的方法(例如，非專利文獻2)； (c)利用氧化鍺與三氟化溴的反應的方法(例如，非專利文獻3) ； (d)采用金屬鍺與氟氣進行的直接氟化法等。然而，通過上述(a)、(b)及(C)方法得到的四氟化鍺中含有作為雜質的氟氯化鍺、 HF、CO2, CF4, N2, O2 等多種氣體。另一方面，上述(d)方法中，由于可以取得高純度的金屬鍺、氟氣，因此能夠得到高純度的四氟化鍺。然而，如下述反應式(1)所示，因金屬鍺與氟氣的反應而產生的放熱量較大，因此，如果不將氟氣稀釋后導入，則反應會失控。Ge+2F2 — GeF4 ( Δ H273 = -284. 4kcal)(1)此外，在冷卻捕集生成的四氟化鍺時，四氟化鍺的蒸汽壓即使在-80°C下也為 2. 以上，因此，為了提高捕集效率，需要使用極低溫的制冷劑。因此，在如上述(d)的方法那樣，在開放體系中進行金屬鍺的氟化反應時，難以進行反應的控制、制造效率的提高?，F有技術文獻非專利文獻非專利文獻1 :H. S. Booth et al. J. Am. Chem. Soc. 58，90 (1936)非專利文獻 2 Inorganic Syntheses IV 147 非專利文獻 3 :H. J.，J. Chem. Soc. 164 (1950)
技術實現思路
專利技術要解決的問題本專利技術的目的在于，提供能夠安全且高效率地進行金屬鍺與氟氣的直接反應來制造四氟化鍺的方法。用于解決問題的方案本專利技術人等經過深入研究，結果發現，通過在封閉體系內進行四氟化鍺的合成及冷卻捕集，能夠實現上述目的，從而完成了本專利技術。S卩，本專利技術提供一種，其包括以下工序向填充有金屬鍺和稀釋氣體的反應器中供給氟氣的工序；使從反應器放出的氣體通過冷卻捕集器從而捕集作為反應產物的四氟化鍺的工序；使通過冷卻捕集器的氣體再次返回到反應器而使其循環的工序。反應器內的金屬鍺的溫度在100°C 400°C的范圍內是優選的。此外，從反應器放出的氣體中的氟濃度低于10.0VOi%是優選的。附圖說明圖1是本專利技術的實施方式的四氟化鍺制造體系的簡略圖。圖2是現有的四氟化鍺制造體系的簡略圖。具體實施例方式以下，詳細敘述本專利技術。本專利技術中，在封閉體系內進行四氟化鍺的合成及冷卻捕集。具體而言，向填充有金屬鍺和稀釋氣體的反應器供給氟氣，從而進行氟氣與金屬鍺的直接反應。使從反應器放出的氣體通過冷卻捕集器，從而捕集作為反應產物的四氟化鍺。利用泵等循環器使通過冷卻捕集器的氣體再次返回到反應器而使其循環。對反應器中所填充的金屬鍺的形狀沒有特別的限定，可以使用塊狀或棒狀的金屬鍺。其純度會直接影響作為反應產物的四氟化鍺的純度，因此，理想的是為99. 99%以上。反應器中所填充的稀釋氣體只要是與氟氣的反應性低的氣體就沒有特別的限定， 例如，可以使用氮氣、氦氣、氖氣、氬氣等。反應器內的稀釋氣體的填充量只要使得反應器內存在稀釋氣體即可，沒有特別的限定。此外，作為將金屬鍺氟化的原料氣體而使用的氟氣的純度也會直接影響四氟化鍺的純度，因此，理想的是為99%以上。反應器所用的材質必須是鎳或蒙乃爾合金(Monel)之類的、至少在金屬鍺與氟氣的反應溫度下對氟氣顯示耐蝕性的材質。反應溫度優選的是，反應器內的金屬鍺的溫度為100°C 400°C的范圍，更優選為 200°C 300°C是適宜的。若超過400°C，則反應器的材質與氟氣的反應可能被促進，故不優選。從反應器放出的氣體中的氟濃度可以通過調節向反應器填充的稀釋氣體的填充量、循環器的循環流量、以及氟氣的供給流量來適宜調整。從反應器放出的氣體中的氟濃度低于10. Ovol %是優選的。為10. 0Vol%以上時，反應器內金屬鍺與氟氣的反應可能會失控，可能會損傷反應器的材質，故不優選。捕集反應器中生成的四氟化鍺時的冷卻捕集器的溫度，只要為四氟化鍺的露點以下就可以任意選擇，理想的是達到氟氣及作為稀釋氣體的氮氣、氦氣、氖氣、氬氣的沸點以上的-180°C以上。若低于_180°C，則氟氣的利用率可能會降低。如上所述，通過使氣體在封閉體系中循環，從而使得在任意的稀釋濃度下的金屬鍺的氟化反應成為可能，反應能夠容易地控制，能夠以高收率得到四氟化鍺。實施例以下，列舉出實施例進一步詳細地說明本專利技術，但本專利技術不受這些實施例的限定。各實施例中，使用圖1所示的體系來生成四氟化鍺。生成體系按照F2用質量流量控制器1、泵2、反應器4和冷卻捕集器5的順序配置而構成為封閉體系。氟氣通過F2用質量流量控制器1來控制流量，在泵2與冷卻捕集器5之間導入到體系內，供給于反應器4。 金屬鍺3填充到反應器4內的中央部。此外，加熱器6設置在反應器4內部，將反應器4加熱到規定的溫度。反應器4內的氣體被導入到冷卻捕集器5中，從而冷卻捕集反應產物(四氟化鍺)。沒有被冷卻捕集器5捕集而通過的氣體通過泵2返回反應器4內而被循環。進而，用于對體系內進行真空置換的真空管線、以及用于向體系內供給稀釋氣體(氦氣)并填充到反應器4的氣體供給管線在反應器4與冷卻捕集器5之間分別介由開閉閥而與生成體系連接。將IOOOg純度99. 99%的金屬鍺3粉末填充到鎳制的內徑80mm、長度IOOOmm的管狀反應器4內的中央部。對體系內進行真空置換，然后將反應器4的外壁溫度設定為200 0C， 向體系內導入氦氣，使其為80kPa。將冷卻捕集器5冷卻到-60°C。接著，將泵2的循環流量設定為6L/min，通過F2用質量流量控制器1以400CC/min的流量供給氟氣，進行10小時反應。之后，利用FT-IR(大塚電子公司制IG-1000)、紫外分光光度計(日立制U4810)對冷卻捕集器5中捕集的生成氣體進行分析，結果確認到四氟化鍺的生成。此外，利用紫外分光光度計(日立制U4810)對反應器4出口氣體中的氟氣濃度進行分析，結果為2Vol%， 利用FT-IR(大塚電子公司制IG-1000)對四氟化鍺的濃度進行分析，結果為14ν01%，其他成分為氦氣。反應結束后，對冷卻捕集器5內進行真空置換，除去作為稀釋氣體的氦氣及氟氣，由導入的氟氣量和捕集的四氟化鍺的質量求得四氟化鍺的收率，以鍺基準計為98%。將500g純度99. 99%的金屬鍺3粉末填充到鎳制的內徑80mm、長度IOOOmm的管狀反應器4內的中央部。對體系內進行真空置換，然后將反應器4的外壁溫度設定為150°C， 向體系內導入氦氣，使其為120kPa。將冷卻捕集器5冷卻到-60°C。接著，將泵2的循環流量設定為lOL/min，通過F2用質量流量控制器1以300CC/min的流量供給氟氣，進行10小時反應。之后，利用FT-IR(大塚電子公司制IG-1000)、紫外分光光度計(日立制U4810)對冷卻捕集器5中捕集的生成氣體進行分析，結果確認到四氟化鍺的生成。此外，利用紫外分光光度計(日立制U4810)對反應器4出口氣體中的氟氣濃度進行分析，結果為1. 5vol%, 利用FT-IR(大塚電子公司制IG-1000)對四氟化鍺的濃度進行分析，結果為llVol%，其他成分為氦氣。反應結束后，對冷卻捕集器5內進行真空置換，除去作為稀釋氣體的氦本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種四氟化鍺的制造方法，其包括以下工序：向填充有金屬鍺和稀釋氣體的反應器中供給氟氣的工序；使從反應器放出的氣體通過冷卻捕集器從而捕集作為反應產物的四氟化鍺的工序；使通過冷卻捕集器的氣體再次返回到反應器而使其循環的工序。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅崎智典，
申請(專利權)人：中央硝子株式會社，
類型：發明
國別省市：JP