高純三甲基鋁的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于元素周期表第III族金屬化合物制備的技術領域，更具體的說，本發(fā)明涉及一種尚純二甲基銷的制備方法。
【背景技術】
[0002]高純三甲基鋁廣泛應用于生長半導體薄膜材料，是金屬有機化學氣相沉積技術(MOCVD)、化學束外延(CBE)過程中生長光電子材料的重要原料。為了滿足光電子材料高純度、高精度的質量要求(純度不夠的三甲基鋁會對芯片的性能產生很大的影響，對MOCVD設備也會有很大的損害)，要求高純三甲基鋁的純度達到99.9999%，否則就需要進一步提純。
[0003]中國發(fā)明專利申請CN102020668A公開了一種工業(yè)化制備三甲基鋁的方法，在充滿惰性氣體的反應釜中，投入鋁鎂合金原料，在乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃存在下，在攪拌條件下逐步加入鹵代烷(溴甲烷或碘甲烷)，通過控制鹵代烷的滴加速度控制溶劑回流速度，反應完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基鋁與醚的配合物，最后解配得到三甲基鋁。該方法采用反應釜與蒸發(fā)釜分離的方式，未反應的合金仍在反應釜中繼續(xù)反應，總產率接近95%，副產物可以回收利用，幾乎沒有廢料；且由于反應過程中采用的原料沒有自燃物質，反應過程安全，特別適合大規(guī)模工業(yè)化生產。
[0004]三甲基鋁由于制備工藝的限制，使得其與反應溶劑很難分離，現(xiàn)有方式是選用醚類等配位劑進行配位，然后在升溫及真空條件下除去低沸點溶劑，然后再高溫真空條件下解配得到粗品，然后經過精餾再得到高純產品。大部分配位劑都屬于大分子高沸點液態(tài)，且粘度較高，小分子低沸點雜質容易被包裹在大分子高沸點配位劑里面，不容易被除盡，純度一般僅能達到95.0?99.0%。另一方面現(xiàn)有技術為保證三甲基鋁的純度，會選擇放棄一部分三甲基鋁，讓其隨低沸點雜質一并被帶出，但是由于三甲基鋁本身特性，導致這一部工作的危險性較大，不易操作，難度較高。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高純三甲基鋁的制備方法及其制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:
[0007]一種高純三甲基鋁的制備方法，其特征在于包括以下步驟:①以乙醚為溶劑，制備三甲基鋁粗品；②對步驟①得到的三甲基鋁粗品進行純化，所述純化方法包括采用第一層析柱對所述三甲基鋁粗品進行提純的步驟；并且所述第一層析柱采用的固定相為接枝二氧化娃，所述接枝二氧化娃為表面接枝有三正辛胺的二氧化娃。
[0008]其中，所述三甲基鋁的純度為95.0?99.0 %。
[0009]其中，所述三甲基鋁粗品通過以下反應(I)?⑷的任何一種得到:
[0010]CH3MgX+AlX3— Al (CH 3) 3+MgX2，X 為 I 或 (I)[0011 ] CH3X+Al+Mg — Al (CH3) 3+MgX2+CH3MgX，X 為 I 或 Br (2)
[0012]CH3X+Al+Li 一 Al (CH3) 3+Li X，X 為 I 或 (3)
[0013]CH3Li+AlX3— Al (CH 3) 3+Li X，X 為 I 或 (4)
[0014]其中，所述接枝二氧化硅通過以下方法制備得到:首先利用氨基硅烷對二氧化硅進行表面處理，然后再接枝三正辛胺。
[0015]其中，所述接枝二氧化硅通過以下方法制備得到:將硅膠粉分散于酸性溶液中，在60?70°C攪拌10?20h，冷卻至40?60°C，加入氨基硅烷繼續(xù)攪拌10?20h，然后加入三正辛胺，攪拌4?8h，過濾即可得到接枝二氧化硅。
[0016]其中，所述硅膠粉、氨基硅烷以及三正辛胺的質量比為:100:3?6:8?12。
[0017]其中，所述氨基硅烷選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、N- β (氨乙基)-γ -氨丙基三乙氧基硅烷、Ν-β (氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或Ν-β (氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一種，優(yōu)選為γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0018]其中，所述純化的操作如下:(2.1)把三甲基鋁倒入固定相為二氧化硅的第二層析柱中，依靠重力自然下流，待液體流完，收集溶液；(2.2)將收集的溶液倒入第一層析柱中，依靠重力自然下流，待液體流完收集溶液；再把收集的溶液再倒入第一層析柱中，重復操作2?5次；(2.3)對經過(2.2)處理后的第一層析柱進行加熱解配，并在層析柱底部抽真空收集即可得到純化的三甲基鋁。
[0019]其中，步驟(2.3)中，加熱解配的溫度為100?120。。。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所述的高純三甲基鋁的制備方法具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明的制備方法采用合成和分離兩個步驟得到了純度可以達到6N的三甲基鋁；尤其是采用的純化方法結合了固液分離的手段，將特定的配位劑負載在二氧化硅上，不僅操作簡單，而且也進一步提高了純化效果。
【具體實施方式】
[0022]以下將結合具體實施例對本發(fā)明所述的高純三甲基鋁的制備方法做進一步的闡述，以對本發(fā)明的發(fā)明構思及其效果做出更完整的說明。
[0023]實施例1
[0024]將10g粒徑為400目的娃膠粉分散于濃度為0.lmol/L的鹽酸水溶液中，在60?70°C攪拌10?20h，冷卻至40°C，加入5g γ -氨丙基三乙氧基硅烷繼續(xù)攪拌10?20h，然后加入1g三正辛胺，攪拌4?8h，過濾后即可得到接枝二氧化硅。將得到的接枝二氧化硅裝入層析柱(內徑為1mm)中，加壓保證填充均勻，然后加入正己烷進行沖洗，沖洗干凈后即可得到第一層析柱。將10g粒徑為400目的硅膠粉裝入層析柱(內徑為1mm)中，加壓保證填充均勻，即可得到第二層析柱。
[0025]實施例2
[0026]以CH3MgX和AlX3 (X為I或Br)為原料，以乙醚為溶劑，合成反應后經過粗提得到純度為99.0%的三甲基鋁。以該三甲基鋁粗品進行包括以下步驟的提純操作。
[0027]步驟2.1:把該三甲基鋁倒入實施例1制備的第二層析柱中，依靠重力自然下流，待液體流完，收集溶液。
[0028]步驟2.2:將步驟2.1收集的溶液全部倒入實施例1制備的第一層析柱中，依靠重力自然下流，待液體流完收集溶液；再把收集的溶液全部倒入該第一層析柱中，重復步驟2的前述操作3次；
[0029]步驟2.3:對經過步驟2.2處理后的第一層析柱進行加熱解配，加熱溫度為100°C，并在層析柱底部以真空泵抽真空為動力，收集解配的三甲基鋁可得到約19.2g三甲基鋁。
[0030]對步驟2.3得到的三甲基鋁進行ICP-OES和NMR分析，可以確認收集到的三甲基鋁的純度為99.9999% (6N)。
[0031]實施例3
[0032]以鹵代烷CH3X(X為I或Br)、鋁和鎂為原料，以乙醚為溶劑，合成反應后經過粗提得到純度為99.0%的三甲基鋁。以該三甲基鋁粗品進行包括以下步驟的提純操作。
[0033]步驟2.1:把該三甲基鋁倒入實施例1制備的第二層析