介紹

三氯化銦，化學(xué)式為InCl3，是一種無(wú)機(jī)化合物。在常溫下，它呈現(xiàn)出無(wú)色晶體或白色粉末的形態(tài)。三氯化銦具有較高的溶解度，可溶于許多有機(jī)溶劑和水。它的溶液呈現(xiàn)出黃色或黃綠色，具有較強(qiáng)的電導(dǎo)率。

三氯化銦

應(yīng)用

高純無(wú)水三氯化銦是用來(lái)制備疊層電池負(fù)極導(dǎo)電膠和制備ITO薄膜和Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料的主要原料，還能作為縮醛和縮酮反應(yīng)的催化劑，也是合成有機(jī)銦系列化合物的基本原料，在有機(jī)合成、太陽(yáng)能材料和電子工業(yè)方面有廣泛的應(yīng)用。

在電化學(xué)方面，三氯化銦的電化學(xué)性質(zhì)引人注目。它可以在適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液中作為一種電活性物質(zhì)，參與電極反應(yīng)。它在溶液中可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其中銦的氧化態(tài)可以在不同電位下轉(zhuǎn)變。這使得其成為一種有潛力的電極材料。

此外，三氯化銦還具有廣泛的應(yīng)用潛力。它可以用作鋰離子電池的正極材料，提高鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命。同時(shí)，還可以用于超級(jí)電容器的電極材料，具有良好的電化學(xué)活性和快速離子傳輸性能，提高超級(jí)電容器的性能。此外，還可以用于合成有機(jī)銦系列化合物的基本原料、有機(jī)反應(yīng)催化劑、Ito透明電極、光纖通訊、熒光粉、LED芯片制作、低壓鈉燈、半導(dǎo)體電子照明、無(wú)汞電池及吸收紅外線的性能穩(wěn)定的光穩(wěn)定劑等領(lǐng)域。

合成

現(xiàn)有合成方法的缺點(diǎn)

目前三氯化銦的制備方法主要有金屬銦直接氯化法、氧化物氯化法、逐步升溫氯化法、有機(jī)溶劑脫水法等。然而這些方法制備獲得的三氯化銦樣品通常含有結(jié)晶水或有機(jī)溶劑，無(wú)法直接應(yīng)用；通過(guò)直接加熱升溫難以完全去除水或有機(jī)溶劑，同時(shí)加熱過(guò)程中由于高溫產(chǎn)生分解或其他副反應(yīng)，引入新的雜質(zhì)，需要進(jìn)一步研究產(chǎn)品提純工藝和技術(shù)，獲得高純無(wú)水的三氯化銦產(chǎn)品。

銦的直接氯化法是以銦為原料，用金屬銦在抽真空或惰性氣體氣氛的條件下直接通入氯氣，通過(guò)緩慢加熱制備高純?nèi)然煯a(chǎn)品。

氧化物氯化法是以氧化銦為原料進(jìn)行氯化而制得；氧化法制備高純?nèi)然熆梢杂寐葰?、氯氣與一氧化碳的混合氣體、四氯化碳或者亞硫酰氯與氧化銦一起作用。當(dāng)加熱到一定溫度的時(shí)候，反應(yīng)開(kāi)始，反應(yīng)生成的三氯化銦也隨之升華出來(lái)。

逐步升溫氯化法是以金屬銦為原料在150-300℃長(zhǎng)時(shí)間加熱，并逐步升溫氯化為三氯化銦，通入惰性氣體作為保護(hù)氣體冷卻制的。以上三種方法需要很好的控制氯氣的流量和溫度；當(dāng)通入的氯氣氣流較微弱時(shí)，會(huì)有一氯化銦、二氯化銦中間產(chǎn)物出現(xiàn)，獲得的產(chǎn)品純度不高。若通入的氯氣過(guò)量，加熱溫度過(guò)高，則銦會(huì)燃燒并生成霧狀的三氯化銦，會(huì)造成原料浪費(fèi)以及環(huán)境污染。

有機(jī)溶劑脫水法是根據(jù)InCl3·4H2O中的H2O能被具有氧、氮給予體的極性有機(jī)溶劑代替采用胺、甲酰胺及煤油等有機(jī)溶劑來(lái)脫去結(jié)晶氯化物中的結(jié)晶水以制備高純無(wú)水三氯化銦。但該方法也由于這些反應(yīng)所涉及的過(guò)程往往比較復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)條件要求較高、試劑昂貴、存在有機(jī)試劑污染等困難，很難得到純度比較高的樣品。同時(shí)，有機(jī)溶劑脫水法第一步需要制備InCl3·4H2O。在一定的溫度下，氯化銦能夠從水溶液中以四水合物的形式結(jié)晶出來(lái)。如果結(jié)晶過(guò)程長(zhǎng)時(shí)間與空氣接觸，結(jié)晶中將有不溶于水InOCl雜質(zhì)，而且在三氯化銦加熱升華提純過(guò)程中如果有痕跡量的氧存在，都會(huì)造成在最終的產(chǎn)物中有極少量的氧絡(luò)氧化物，成為污染雜質(zhì)，會(huì)影響高純?nèi)然煯a(chǎn)品的質(zhì)量[1-3]。

新合成方法

在氬氣氣氛下，將精銦(銦含量為99.995％)和鹽酸(質(zhì)量濃度36％的分析純鹽酸)投入反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解，精銦和鹽酸的摩爾比為1:4，然后在攪拌條件下以15mL/min的速度滴加入正丁醇，正丁醇與銦的摩爾比為25:1；反應(yīng)2h后，在溫度65℃下回流6h，蒸出低沸點(diǎn)物質(zhì)，然后升高溫度至160℃解配正丁醇和三氯化銦的配合物，制得白色蓬松片狀、帶金屬光澤的無(wú)水三氯化銦，產(chǎn)率為97％；無(wú)水三氯化銦的XRD檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1，對(duì)特征峰進(jìn)行標(biāo)定：通過(guò)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片，樣品的特征峰與標(biāo)注藍(lán)色豎線的InCl3標(biāo)準(zhǔn)圖譜的特征峰基本符合，確定制備獲得的樣品的主要成分為InCl3。該方法存在的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)采用了一步合成法，在惰性氣氛下，合成InCl3·4H2O、脫水、提純一步完成，解決高純無(wú)水三氯化銦制備中脫水、提純等技術(shù)難題，該工藝具備流程短、無(wú)“三廢”產(chǎn)生、產(chǎn)品純度高、工藝操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)；

(2)由于采用的有機(jī)溶劑是含有氧、氮給予體的極性有機(jī)物，能有效地分離出水且易于回收溶劑對(duì)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，即副反應(yīng)最少，反應(yīng)產(chǎn)物不能與溶劑作用，溶劑與產(chǎn)物易于分離，該溶劑毒性小、無(wú)污染且價(jià)格便宜；不僅提供了良好的反應(yīng)環(huán)境，同時(shí)也使有機(jī)物和三氯化銦的配合物的沸點(diǎn)降低，從而在蒸餾去除雜質(zhì)時(shí)，可以很方便的雜質(zhì)區(qū)分開(kāi)，方便了提純；試驗(yàn)證明，本發(fā)明得到的高純無(wú)水三氯化銦的純度可達(dá)99.999％以上，完全可以滿足作為半導(dǎo)體原料的要求[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]徐成,劉華勝,郭高偉等. 一種高純度三氯化銦的制備系統(tǒng)[P]. 廣東省: CN213976993U, 2021-08-17.

[2]趙趫,裴凱,吳冬輝. 一種三氯化銦合成裝置[P]. 遼寧省: CN213913711U, 2021-08-10.

[3]彭巨擘,張梅英,陳高芳等. 一種高純無(wú)水三氯化銦的制備方法[P]. 云南省: CN109775747B, 2020-05-08.

[4]王波,朱劉,康冶. 三氯化銦的制備方法[P]. 廣東: CN107285372A, 2017-10-24.