本发明属于含周期表第Ⅲ族元素的化合物的制备领域，涉及一种制备三乙基镓的方法。
背景技术：
高纯三乙基镓等金属有机化合物（MO源）是金属有机化学气相沉积(简称MOCVD)、金属有机分子束外延(简称MOMBE)等技术生长半导体微结构材料的支撑材料，广泛应用于生长铟镓砷氮（InGaAsN）、铟镓砷（InGaAs）、铟镓磷（InGaP）等化合物半导体薄膜材料。
公开号为102020670A的中国专利提供了一种工业化制备高纯三乙基镓的方法：以乙醚为溶剂，以镓镁合金、金属镁为原料，搅拌条件下将碘乙烷滴加入反应系统，通过控制反应，制备得到产品三乙基镓。此法使用的碘乙烷价格昂贵，使得生成成本居高不下，为此本发明采用价格相对低廉的氯乙烷为原料，通过控制压力、温度、原料加入量等参数，得到产品三乙基镓，此法极大的降低了生产成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种三乙基镓的生产方法，本发明提供的制备方法大大降低了生产成本。
本发明提供了一种三乙基镓生产方法，包括以下步骤：
步骤一：在充满惰性气体的反应釜中加入乙醚、镓镁合金为GaXMgY，加入一定量镁粉，边搅拌边滴加卤代乙烷，控制滴加速度和反应温度，反应结束后得到三乙基镓和乙醚的配合物。
步骤二：将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至蒸发釜，加热到第一蒸馏温度蒸馏去除低沸点物质后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜。
步骤三：通过解配釜加料装置加入一定质量解配剂，搅拌条件下，三乙基镓和高聚醚的配合物在一定解配温度下解配，解热到第二蒸馏温度，蒸馏得到三乙基镓。
优选的，所述镓镁合金为GaXMgY，其中，X=0.4-0.6，Y=0.6-0.4，X+Y=1，X、Y为质量百分比。所述一定量镁粉为镓镁合金的10-20%。所述乙醚添加量为镓镁合金的3-5倍。所述滴加速度为，反应温度为
优选的，所述第一蒸馏温度为75-100℃
优选的，所述解配温度为；所述解配剂为聚乙二醇二甲醚（CH3O(CH2CH2O)nCH3，n=2或3或4）等高聚醚类解配剂，所述解配剂的量为高聚醚与镓镁合金中镓的摩尔比为4-6:1。
优选的，所述第二蒸馏温度为100-160℃。
本发明提供了一种三乙基镓的生产方法，包括以下步骤：在充满惰性气体的反应釜中加入乙醚、镓镁合金为GaXMgY，加入一定量镁粉，边搅拌边滴加卤代乙烷，控制滴加速度和反应温度，反应结束后得到三乙基镓和乙醚的配合物；将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至蒸发釜，加热到第一蒸馏温度蒸馏去除低沸点物质后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜；通过解配釜加料装置加入一定质量解配剂，搅拌条件下，三乙基镓和高聚醚的配合物在一定解配温度下解配，解热到第二蒸馏温度，蒸馏得到三乙基镓。
本发明以性质相对稳定的镓镁合金、氯乙烷为原料，以高沸点的高聚醚为解配剂，通过合成、蒸发、解配等工艺生产三乙基镓，本发明不仅提高了生产安全性，而且降低了成本。
具体实施方式
本发明提供了一种三乙基镓的生产方法，包括以下步骤：
在充满惰性气体的反应釜中加入乙醚、镓镁合金为GaXMgY，加入一定量镁粉，边搅拌边滴加卤代乙烷，控制滴加速度和反应温度，反应结束后得到三乙基镓和乙醚的配合物；将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至1号蒸发釜，加热到第一蒸馏温度蒸馏去除低沸点物质后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至1号解配釜；通过解配釜加料装置加入一定质量解配剂，搅拌条件下，三乙基镓和高聚醚的配合物在一定解配温度下解配，解热到第二蒸馏温度，蒸馏得到三乙基镓。
本发明以镓镁合金、氯乙烷，乙醚为原料，采用镁粉作为催化剂反应生成三乙基镓。明首次采用氯乙烷与镓镁合金反应生成三乙基镓，氯乙烷价格比碘乙烷低廉许多，这极大的降低了生产成本。本发明在反应开始阶段逐步加入镁粉，镁粉加快反应的引发，使原料反应更充分。通过控制镁粉加入量控制反应的剧烈程度。此举不仅节约成本，提高反应效率，而且提高了生产安全性。
本发明将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至蒸发釜，加热到第一蒸馏温度蒸馏去除低沸点物质后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜。此步骤将蒸发除杂和解配分开进行，而且实际生产过程中采用双蒸发釜、双解配釜生产模式，不仅实现了生产的连续性，且解配反应不受残渣的影响。大大提高了生产的效率。
本发明采用高聚醚类解配剂。由于高聚醚和三乙基镓形成高沸点配合物，解配时不仅能提供安全稳定的反应环境，而且蒸馏除杂时能很好的与低沸点物质分开，起到很好的分离提纯效果。采用高聚醚类解配剂节省了反应时间，提高了生产效率和安全性。
在本发明中，所述三乙基镓的生产方法优选包括以下步骤：
步骤一：在充满惰性气体的反应釜中加入乙醚、镓镁合金为GaXMgY，加入一定量镁粉，边搅拌边滴加卤代乙烷，控制滴加速度和反应温度，反应结束后得到三乙基镓和乙醚的配合物。
本发明优选反应原料为镓镁合金GaXMgY，其中，X=0.4-0.6，Y=0.6-0.4，X+Y=1，X、Y为质量百分比，氯乙烷和乙醚，采用镁粉作为催化剂，所述一定量镁粉为镓镁合金的10-20%。所述乙醚添加量为镓镁合金的3-5倍。所述滴加速度为1-4g/s，反应温度为20-25℃。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可。
步骤二：将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至蒸发釜，加热到第一蒸馏温度蒸馏去除低沸点物质后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜。
本发明所述的将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至蒸发釜，所述蒸发釜分为1号蒸发釜和2号蒸发釜，其中第一次反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至1号蒸发釜，第二次反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至2号蒸发釜，第三次反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至1号蒸发釜，依次交替，实现连续生产，提高效率；本发明所述的第一蒸馏温度优选为75-100℃；本发明所述的将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜，所述解配釜分为1号解配釜和2号解配釜，其中1号解配釜配合1号蒸发釜使用，2号解配釜配合2号蒸发釜使用。
步骤三：通过解配釜加料装置加入一定质量解配剂，搅拌条件下，三乙基镓和高聚醚的配合物在一定解配温度下解配，解热到第二蒸馏温度，蒸馏得到三乙基镓。
本发所述解配剂为聚乙二醇二甲醚（CH3O(CH2CH2O)nCH3，n=2或3或4）等高聚醚类解配剂，所述解配剂的量为高聚醚与镓镁合金中镓的摩尔比为4-6:1；所述解配温度为100-160℃；优选的，所述第二蒸馏温度为54-62℃。
本发明提供了一种三乙基镓的生产方法，包括以下步骤：在充满惰性气体的反应釜中加入乙醚、镓镁合金为GaXMgY，加入一定量镁粉，边搅拌边滴加卤代乙烷，控制滴加速度和反应温度，反应结束后得到三乙基镓和乙醚的配合物；将步骤一反应得到的三乙基镓和乙醚的配合物转移至蒸发釜，加热到第一蒸馏温度蒸馏去除低沸点物质后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜；通过解配釜加料装置加入一定质量解配剂，搅拌条件下，三乙基镓和高聚醚的配合物在一定解配温度下解配，解热到第二蒸馏温度，蒸馏得到三乙基镓。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的三乙基镓生产方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在充满氮气的反应釜中，加入1000gGaMg和 3000g乙醚，25℃时，搅拌条件下逐步滴加6240gCH3CH2Cl。开始滴加CH3CH2Cl时，逐步加入镁粉，待反应引发后，停止加入镁粉。反应完成后，继续保持回流5h，将物料转移至蒸发釜，80℃下将低沸点溶剂蒸出后，将三乙基镓和乙醚的配合物转移至解配釜，搅拌条件下滴加5200g三乙二醇二甲醚，得到三乙二醇二甲醚和三乙基镓的聚合物，将乙醚蒸馏去除后，在100℃下解配，得到925g三乙基镓，产率为75%（以金属镓计算）。
实施例2
在充满氮气的反应釜中，加入1000gGaMg和 3000g乙醚，20℃时，搅拌条件下逐步滴加6240gCH3CH2Br，开始滴加CH3CH2Br时，逐步加入镁粉，待反应引发后，停止加入镁粉。反应完成后，继续保持回流5h，将物料转移至蒸发釜，75℃下将低沸点蒸出后，将三乙基镓与乙醚的配合物转移至解配釜，搅拌条件下滴加5200g三乙二醇二甲醚，得到三乙二醇二甲醚和三乙基镓的聚合物，将乙醚蒸馏去除后，在120℃下解配，得到821g三乙基镓，产率为66.5%（以金属镓计算）。
实施例3
在充满氮气的反应釜中，加入1000gGaMg和 3000g乙醚，25℃时，搅拌条件下逐步滴加6240gCH3CH2Cl，开始滴加CH3CH2Cl时，逐步加入镁粉，待反应引发后，停止加入镁粉。反应完成后，继续保持回流5h，将溶液转移至蒸发釜，90℃下将低沸点蒸出后，将三乙基镓与乙醚的配合物转移至解配釜，搅拌条件下滴加5200g三乙二醇二甲醚，得到三乙二醇二甲醚和三乙基镓的聚合物，将乙醚蒸馏去除后，在140℃下解配，得到906g三乙基镓，产率为73.4%（以金属镓计算）。
实施例4
在充满氮气的反应釜中，加入1000gGaMg和 3000g乙醚，25℃时，搅拌条件下逐步滴加6240gCH3CH2Cl，开始滴加CH3CH2Cl时，逐步加入镁粉，待反应引发后，停止加入镁粉。反应完成后，继续保持回流5h，将溶液转移至蒸发釜，100℃下将低沸点蒸出后，将三乙基镓与乙醚的配合物转移至解配釜，搅拌条件下滴加5200g三乙二醇二甲醚，得到三乙二醇二甲醚和三乙基镓的聚合物，将乙醚蒸馏去除后，在160℃下解配，得到875g三乙基镓，产率为70.9%（以金属镓计算）。
实施例5
在充满氮气的反应釜中，加入1000gGaMg和 3000g乙醚，25℃时，搅拌条件下逐步滴加6240gCH3CH2Cl，开始滴加CH3CH2Cl时，逐步加入镁粉，待反应引发后，停止加入镁粉。反应完成后，继续保持回流5h，将溶液转移至蒸发釜，80℃下将低沸点蒸出后，将三乙基镓与乙醚的配合物转移至解配釜，搅拌条件下滴加5200g二乙二醇二甲醚，得到二乙二醇二甲醚和三乙基镓的聚合物，将乙醚蒸馏去除后，在160℃下解配，得到968g三乙基镓，产率为78.5%（以金属镓计算）。
实施例6
在充满氮气的反应釜中，加入1000gGaMg和 3000g乙醚，25℃时，搅拌条件下逐步滴加6240gCH3CH2Cl，开始滴加CH3CH2Cl时，逐步加入镁粉，待反应引发后，停止加入镁粉。反应完成后，继续保持回流5h，将溶液转移至蒸发釜，80℃下将低沸点蒸出后，将三乙基镓与乙醚的配合物转移至解配釜，搅拌条件下滴加5200g四乙二醇二甲醚，得到四乙二醇二甲醚和三乙基镓的聚合物，将乙醚蒸馏去除后，在100-160℃下解配，得到869g三乙基镓，产率为70.4%（以金属镓计算）。