一種三甲基鋁制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)金屬化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三甲基鋁制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高純?nèi)谆X等金屬有機(jī)化合物，是金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)、化學(xué)束外延(CBE)過程中生長光電子材料的最重要、也是目前用量最大的原料，廣泛應(yīng)用于化合物半導(dǎo)體薄膜材料。純凈的三甲基鋁在室溫下為液體，當(dāng)用于MOCVD時(shí)需要將其封裝在鋼瓶內(nèi)，然后控制鋼瓶溫度，使其蒸氣壓達(dá)到一定值，再通過持續(xù)流動(dòng)的載氣，將在使用溫度下氣一固平衡狀態(tài)氣相中的三甲基鋁帶入MOCVD或CBE生長系統(tǒng)。
[0003]三甲基鋁的制備方法較多，但能運(yùn)用到工業(yè)化的方法很少，常見的方法即采用工業(yè)三乙基鋁與鹵代烷進(jìn)行烷基交換反應(yīng)，但存在以下缺點(diǎn):1)反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率不高，有大量副產(chǎn)物產(chǎn)生；2)原材料成本高，作為工業(yè)化制備路線，三乙基鋁價(jià)格較高，生產(chǎn)成本極高；3)原料易燃，存在安全隱患，三乙基鋁對(duì)空氣、水汽非常敏感，遇空氣自燃，遇水爆炸，使用時(shí)灌裝、轉(zhuǎn)移、反應(yīng)等過程存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、反應(yīng)平穩(wěn)、易于工業(yè)化生產(chǎn)的三甲基鋁制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種三甲基鋁制備方法，包括以下步驟:在惰性氣體保護(hù)下，向反應(yīng)釜中加入鋁鎂合金粉和醚類，在攪拌條件下滴加鹵代烷，在鹵代烷滴加過程中保持醚類回流；鹵代烷滴加完成后，繼續(xù)保持醚類回流4~5小時(shí)，然后將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整至45~100°C并保持1~4小時(shí)，將醚類蒸出；再將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整到45~70°C并保持，在真空度I?10mmHg下將三甲基鋁與醚類的配合物蒸出；將三甲基鋁與醚類的配合物轉(zhuǎn)移至解配釜中，然后加入三正辛胺，在攪拌條件下加熱回流，保持2~3小時(shí)；再調(diào)整解配釜釜溫為85~89°C并保持、在真空度l~50mmHg下保持8~10小時(shí)，蒸出醚類；再將解配釜釜溫升至90~160°C，并在真空度l~30mmHg下保持30~35小時(shí)，蒸出三甲基鋁。
[0006]優(yōu)選的，所述鋁鎂合金粉中鋁的質(zhì)量含量為30~42%，余量為鎂。
[0007]優(yōu)選的，所述鹵代烷與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為3.5?4.5:1。
[0008]優(yōu)選的，三正辛胺與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為I?1.3:1。
[0009]優(yōu)選的，所述醚類與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為4?8:1。
[0010]優(yōu)選的，所述醚類為乙醚、四氫呋喃或2-甲基四氫呋喃的任一種。
[0011]優(yōu)選的，所述齒代烷為CH3Br、CH3I或CH3Cl中的任一種。
[0012]本發(fā)明的制備三甲基鋁的反應(yīng)如下:
Al-Mg(alloy) +CH3X — Al (CH3) 3+MgX2 (X 為 Br、I 或 Cl)。
[0013]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是，與三乙基鋁置換法相比，材料便宜，由于采用反應(yīng)釜與解配釜的分離，未反應(yīng)的合金仍在反應(yīng)釜中，繼續(xù)反應(yīng)，總產(chǎn)率較高，副產(chǎn)物可以回收利用，幾乎沒有廢料；安全性較好，由于反應(yīng)過程中采用的原料沒有自燃物質(zhì)，反應(yīng)過程安全，特別適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
[0015]實(shí)施例1
一種三甲基鋁制備方法，包括以下步驟:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向反應(yīng)釜中加入鋁鎂合金粉和醚類，所述醚類與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為6:1，在攪拌條件下滴加鹵代烷，在鹵代烷滴加過程中保持醚類回流；鹵代烷滴加完成后，繼續(xù)保持醚類回流4.5小時(shí)，然后將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整至80°C并保持2.5小時(shí)，將醚類蒸出；再將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整到65°C并保持，在真空度50mmHg下將三甲基鋁與醚類的配合物蒸出；將三甲基鋁與醚類的配合物轉(zhuǎn)移至解配釜中，然后加入三正辛胺，三正辛胺與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為1.2:1，在攪拌條件下加熱回流，保持2.5小時(shí)；再調(diào)整解配釜釜溫為87°C并保持、在真空度25mmHg下保持9小時(shí)，蒸出醚類；再將解配釜釜溫升至120°C，并在真空度15mmHg下保持32小時(shí)，蒸出三甲基鋁。
[0016]所述鋁鎂合金粉中鋁的質(zhì)量含量為30%，余量為鎂。所述鹵代烷與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為4:1。所述醚類為四氫呋喃，所述鹵代烷為CH3C1。本實(shí)施例中三甲基鋁的收率為90% (按金屬銷計(jì)算)。
[0017]實(shí)施例2
一種三甲基鋁制備方法，包括以下步驟:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向反應(yīng)釜中加入鋁鎂合金粉和醚類，所述醚類與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為4:1，在攪拌條件下滴加鹵代烷，在鹵代烷滴加過程中保持醚類回流；鹵代烷滴加完成后，繼續(xù)保持醚類回流5小時(shí)，然后將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整至45°C并保持4小時(shí)，將醚類蒸出；再將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整到45°C并保持，在真空度ImmHg下將三甲基鋁與醚類的配合物蒸出；將三甲基鋁與醚類的配合物轉(zhuǎn)移至解配釜中，然后加入三正辛胺，三正辛胺與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為1:1，在攪拌條件下加熱回流，保持2小時(shí)；再調(diào)整解配釜釜溫為85°C并保持、在真空度ImmHg下保持8小時(shí)，蒸出醚類；再將解配釜釜溫升至90°C，并在真空度ImmHg下保持30小時(shí)，蒸出三甲基鋁。
[0018]所述鋁鎂合金粉中鋁的質(zhì)量含量為35%，余量為鎂。所述鹵代烷與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為3.5:1。所述醚類為乙醚，所述鹵代烷為CH3Br。本實(shí)施例中的三甲基鋁的收率為83% (按金屬銷計(jì)算)。
[0019]實(shí)施例3
一種三甲基鋁制備方法，包括以下步驟:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向反應(yīng)釜中加入鋁鎂合金粉和醚類，所述醚類與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為8:1，在攪拌條件下滴加鹵代烷，在鹵代烷滴加過程中保持醚類回流；鹵代烷滴加完成后，繼續(xù)保持醚類回流4小時(shí)，然后將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整至100°C并保持I小時(shí)，將醚類蒸出；再將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整到70°C并保持，在真空度10mmHg下將三甲基鋁與醚類的配合物蒸出；將三甲基鋁與醚類的配合物轉(zhuǎn)移至解配釜中，然后加入三正辛胺，三正辛胺與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為1.3:1，在攪拌條件下加熱回流，保持3小時(shí)；再調(diào)整解配釜釜溫為89°C并保持、在真空度50mmHg下保持10小時(shí)，蒸出醚類；再將解配釜釜溫升至160°C，并在真空度30mmHg下保持35小時(shí)，蒸出三甲基鋁。
[0020]所述鋁鎂合金粉中鋁的質(zhì)量含量為42%，余量為鎂。所述鹵代烷與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為4.5:1。所述醚類為2-甲基四氫呋喃，所述鹵代烷為CH3I。本實(shí)施例中的三甲基鋁的收率為83% (按金屬鋁計(jì)算)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三甲基鋁制備方法，其特征在于，包括以下步驟:在惰性氣體保護(hù)下，向反應(yīng)釜中加入鋁鎂合金粉和醚類，在攪拌條件下滴加鹵代烷，在鹵代烷滴加過程中保持醚類回流；鹵代烷滴加完成后，繼續(xù)保持醚類回流4~5小時(shí)，然后將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整至45~100°C并保持1~4小時(shí)，將醚類蒸出；再將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整到45~70°C并保持，在真空度I?10mmHg下將三甲基鋁與醚類的配合物蒸出；將三甲基鋁與醚類的配合物轉(zhuǎn)移至解配釜中，然后加入三正辛胺，在攪拌條件下加熱回流，保持2~3小時(shí)；再調(diào)整解配釜釜溫為85~89°C并保持、在真空度l~50mmHg下保持8~10小時(shí)，蒸出醚類；再將解配釜釜溫升至90~160 °C，并在真空度l~30mmHg下保持30~35小時(shí)，蒸出三甲基鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的三甲基鋁制備方法，其特征在于:所述鋁鎂合金粉中鋁的質(zhì)量含量為30~42%，余量為鎂。
3.如權(quán)利要求1所述的三甲基鋁制備方法，其特征在于:所述鹵代烷與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為3.5?4.5:1。
4.如權(quán)利要求1所述的三甲基鋁制備方法，其特征在于:三正辛胺與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為I?1.3:1。
5.如權(quán)利要求1所述的三甲基鋁制備方法，其特征在于:所述醚類與鋁鎂合金粉中鋁的摩爾比為4?8:1。
6.如權(quán)利要求1所述的三甲基鋁制備方法，其特征在于:所述醚類為乙醚、四氫呋喃或2-甲基四氫呋喃的任一種。
7.如權(quán)利要求1所述的三甲基鋁制備方法，其特征在于:所述鹵代烷為CH3Br、CH3I或CH3Cl中的任一種。
【專利摘要】一種三甲基鋁制備方法，在惰性氣體保護(hù)下，向反應(yīng)釜中加入鋁鎂合金粉和醚類，在攪拌條件下滴加鹵代烷，在鹵代烷滴加過程中保持醚類回流；鹵代烷滴加完成后，繼續(xù)保持醚類回流4~5小時(shí)，然后將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整至45~100℃并保持1~4小時(shí)，將醚類蒸出；再將反應(yīng)釜釜溫調(diào)整到45~70℃并保持，在真空條件下將三甲基鋁與醚類的配合物蒸出；將三甲基鋁與醚類的配合物轉(zhuǎn)移至解配釜中，然后加入三正辛胺，在攪拌條件下加熱回流，保持2~3小時(shí)；再調(diào)整解配釜釜溫為85~89℃并保持、在真空度1~50mmHg下保持8~10小時(shí)，蒸出醚類；再將解配釜釜溫升至90~160℃，并在真空條件下保持30~35小時(shí)，蒸出三甲基鋁。
【IPC分類】C07F5-06
【公開號(hào)】CN104774219
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510206842
【發(fā)明人】寧紅鋒
【申請(qǐng)人】河南承明光電新材料股份有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月28日