[发明专利]一种三甲基镓的制备方法

说明书

本发明涉及有机化合物领域，公开了一种三甲基镓的制备方法，该方法包括：在惰性气体保护下，将镓盐与甲基氯化镁在有机溶剂中进行反应，然后从得到的反应混合物中分离三甲基镓。本发明的方法，能够缩短工艺流程，省去耗能较高的电解过程及镓镁合金合成工艺，明显降低三甲基镓的生产成本。

技术领域

本发明涉及有机化合物领域，具体地，涉及一种三甲基镓的制备方法。

背景技术

高纯三甲基镓(TMG)是目前主要的MO源产品(高纯金属有机化合物)之一，广泛用作MOCVD(金属有机化学气相沉积法)等工艺制备LED等新型半导体光电产品的基础必备原材料。

目前，全世界TMG的需求量大约为100吨/年，并且随着下游LED行业近几年爆发式的增长，其需求量仍将以每年至少20％左右的速度快速增加。由于以TMG为主的MO源行业技术复杂度高，行业壁垒强，目前全球只有美国、中国等少数公司拥有产业化的能力。寡头垄断的现状也使得该行业维持着20-60％的整体高利润率水平。南大光电是中国唯一一家能实现MO源产业化生产的公司，该公司在中国市场处于绝对的领导地位。

合金法是目前比较经济可行的三甲基镓合成工艺，该工艺采用的主要原料为7N级高纯镓，其目前市场价位约为1700元/千克，而高纯三甲基镓高达12000元/千克。例如CN103145745 A中公开的三甲基镓合成工艺为合金法，采用的原料为电解得到的金属镓，后续在反应前还需将其制备成镓镁合金，其中，电解过程与镓镁合金的制备过程能耗均较高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种三甲基镓的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三甲基镓的制备方法，该方法包括：在惰性气体保护下，将镓盐与甲基氯化镁在有机溶剂中进行反应，然后从得到的反应混合物中分离三甲基镓。

本发明利用镓盐的有机溶液和格林试剂甲基氯化镁的有机溶液直接制备三甲基镓，该方法能够缩短工艺流程，省去耗能较高的电解过程(500-1000kWh/kgGa)及镓镁合金合成工艺，明显降低三甲基镓的生产成本，提升镓资源的利用价值。根据本发明的一种优选的实施方式，在制备甲基氯化镁的有机溶液时，在引发剂的存在下，本发明采用价格更低的氯甲烷原料替代溴甲烷，进一步降低了三甲基镓的生产成本。此外，本发明直接以粉煤灰提铝工艺中镓金属电解前的中间原料(如GaCl₃)制备三甲基镓，而非采用昂贵的高纯镓金属作为合成反应的原料，又进一步降低了三甲基镓的生产成本。同时，由于甲基氯化镁、镓盐如GaCl₃等反应物及生成物易溶于苯类、醚类、酮类和四氯化碳等有机溶剂，使得三甲基镓的合成过程由固液反应体系转换为液液反应体系，更有利于合成反应的连续进行。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种三甲基镓的制备方法，该方法包括：在惰性气体保护下，将镓盐与甲基氯化镁在有机溶剂中进行反应，然后从得到的反应混合物中分离三甲基镓。

本发明方法中，优选情况下，反应的条件包括：温度为20-250℃，进一步优选为50-150℃；压力为0.005-2MPa，进一步优选为0.01-1MPa；时间为1-20h，进一步优选为5-15h；分别以镓和甲基计，镓盐与甲基氯化镁的摩尔比为0.5-2：3，进一步优选为0.8-1.5：3。

本发明方法中，对于镓盐没有特别的限定，可以为能够溶于有机溶剂的本领域常用的各种镓盐，优选情况下，镓盐为粉煤灰提铝工艺中镓金属电解前的中间原料，即，镓盐选自氯化镓、硫酸镓和硝酸镓中的一种或多种。