锗的提取方法是首先将锗的富集物用浓盐酸氯化,制取四氯化锗,再用盐酸溶剂萃取法除去主要的杂质砷,然后经石英塔两次精馏提纯,再经高纯盐酸洗涤,可得到高纯四氯化锗,用高纯水使四氯化锗水解,得到高纯二氧化锗。一些杂质会进入水解母液,所以水解过程也是提纯过程。纯二氧化锗经烘干煅烧,在还原炉的石英管内用氢气于650-680℃还原得到金属锗。半导体工业用的高纯锗(杂质少于1/1010)可以用区域熔炼技术获得。
4HCl+GeO2→GeCl4+2H2O
GeCl4+(n+2)H2O→GeO2·nH2O+4HCl
GeO2+2H2→Ge+2H2O
锗化学性质稳定,常温下不与空气或水蒸汽作用,但在600~700℃时,很快生成二氧化锗。与盐酸、稀硫酸不起作用。浓硫酸在加热时,锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中,锗易溶解。碱溶液与锗的作用很弱,但熔融的碱在空气中,能使锗迅速溶解。锗与碳不起作用,所以在石墨坩埚中熔化,不会被碳所污染。
锗在元素周期表上的位置正好夹在金属与非金属之间,因此具有许多类似于非金属的性质,这在化学上称为“半金属”,外层电子排布为4s²4p²。但它的化学性质类似于临近族的元素,尤其是砷和锑。化学上或毒物学上重要的锗化合物很少。锗的二氧化物,一种微溶于水的白色粉末,形成锗酸,这类似于硅酸。四氯化锗是一种不稳定的液体,四氟化锗是一种气体,它们很容易在水中水解。氢化锗(锗烷)是一种相对稳定的气体。有机锗化合物,烷基可以替换个多个Ge原子,和锡、汞、砷等类似,但毒性小的多。锗元素及其二氧化物毒性不强,四卤化锗是刺激性的,氢化锗毒性最强。锗不溶于稀酸及碱,但溶于浓硫酸。
锗元素布料的功效,锗金属能通过少量的能源(体温)产生作用,但其它的半导体必须要透过高量能源(高温、电流、电压),锗原子核周围有32个电子,最外侧轨道上的4个电子做不规则运动。一旦温度上升,最外侧轨道上的一个电子就会因受刺激而离轨。
而脱离了轨道的电子有助于调整生物的离子平衡,使身体神经电路的异常恢复正常,具有预防和改善身体的不适感及按摩温泉效果等功效。
用途
■锗单晶可作晶体管,是第一代晶体管材料。
■锗在电子工业中的用途,已逐渐被硅代替。
■但由于锗的电子和空穴迁移率较硅高,在高速开关电路方面,锗比硅的性能好。
■锗在红外器件、γ辐射探测器方面,有新的用途。
■锗在红外光学中的应用,主要是用来制造红外光学镜头以及保护红外光学镜头的红外光学窗口。60%以上的中低端红外光学镜头为锗单晶制造,50%的高端红外光学镜头为锗单晶制造,锗材料在红外镜头中的应用十分广泛。民用红外镜头中,中小口径镜头单套耗锗量250克左右,大口径为2500克左右。
■军用红外窗口主要应用在飞机和装甲战车上,尤其是直升飞机上用量很大红外光学镜头的应用包括军事应用和民用,在军事上主要用在机载红外镜头,舰载红外镜头,路基红外镜头,车载红外镜头,红外枪瞄镜头,头盔红外镜头,手持红外镜头等。
■民用红外窗口主要应用在各种监控热像仪,夜间辅助驾驶仪上。民用领域主要用在安防,民用车辆,民用船只,民用飞机,警用等。
锗被大量用作制造光导纤维的原料,稀有元素锗用途较广,主要用于电子工业、光学工业和制药业。所以他的前景还是很好的。
锗(旧译作鈤)是一种化学元素,它的化学符号是Ge,原子序数是32。在化学元素周期表中位于第4周期、第IVA族。它是一种灰白色类金属,有光泽,质硬,属于碳族,化学性质与同族的锡与硅相近。
锗具备多方面的特殊性质,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用,是一种重要的战略资源。在电子工业中,在合金预处理中,在光学工业上,还可以作为催化剂。
锗
高纯度的锗是半导体材料。从高纯度的氧化锗还原,再经熔炼可提取而得。掺有微量特定杂质的锗单晶,可用于制各种晶体管、整流器及其他器件。锗的化合物用于制造荧光板及各种高折光率的玻璃。
锗单晶可作晶体管,是第一代晶体管材料。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数,对红外线透明,不透过可见光和紫外线,可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。20世纪初,锗单质曾用于治疗贫血,之后成为最早应用的半导体元素。单质锗的折射系数很高,只对红外光透明,而对可见光和紫外光不透明,所以红外夜视仪等军用观察仪采用纯锗制作透镜。锗和铌的化合物是超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂,含二氧化锗的玻璃有较高的折射率和色散性能,可作广角照相机和显微镜镜头,三氯化锗还是新型光纤材料添加剂。
据数据显示,2013年来光纤通信行业的发展、红外光学在军用、民用领域的应用不断扩大,太阳能电池在空间的使用,地面聚光高效率太阳能电站推广,全球对锗的需求量在持续稳定增长。
全球光纤网络市场尤其是北美和日本光纤市场的复苏拉动了光纤市场的快速增长。21世纪全球光纤需求年增长率已经达到了20%。未来中国光纤到户、3G建设及村通工程将拉动中国光纤用锗需求快速增长。
锗在红外光学领域的年需求量占锗消费量的20-30%,锗红外光学器件主要作为红外光学系统中的透镜、棱镜、窗口、滤光片等的光学材料。红外市场对锗产品的未来需求增长主要体现于两个方面:军事装备的日益现代化带动了对红外产品的需求和民用市场对红外产品的需求。太阳能电池用锗占据锗总消耗量的15%,太阳能电池领域对锗系列产品的未来需求增长主要体现于两个方面:航空航天领域及卫星市场快速发展和地面光伏产业快速增长。
用途 高纯度的锗是半导体材料。从高纯度的氧化锗还原,再经熔炼可提取而得。掺有微量特定杂质的锗单晶,可用于制各种晶体管、整流器及其他器件。锗的化合物用于制造荧光板及各种高折光率的玻璃。 锗单晶可作晶体管,是第一代晶体管材料。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数,对红外线透明,不透过可见光和紫外线,可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。锗和铌的化合物是超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂,含二氧化锗的玻璃有较高的折射率和色散性能,可作广角照相机和显微镜镜头,三氯化锗还是新型光纤材料添加剂。 锗,具有半导体性质。对固体物理学和固体电子学的发展起过重要作用。锗的熔密度5.32克/厘米3,为银灰色脆性金属。锗可能性划归稀散金属,锗化学性质稳定,常温下不与空气或水蒸汽作用,但在600~700℃时,很快生成二氧化锗。与盐酸、稀硫酸不起作用。浓硫酸在加热时,锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中,锗易溶解。碱溶液与锗的作用很弱,但熔融的碱在空气中,能使锗迅速溶解。锗与碳不起作用,所以在石墨坩埚中熔化,不会被碳所污染。锗有着良好的半导体性质,如电子迁移率、空穴迁移率等等。锗的发展仍具有很大的潜力。现代工业生产的锗,主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。
锗的应用使芯片微型化,在2021年锗将被广泛应用
锗是一种化学元素,符号为锗,它是一种有光泽、硬脆、灰白色的碳族准金属,重要的半导体材料,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用
钼是一种银白色金属,质地硬而坚韧,同时也是一种人体及动植物必须的微量元素,钼在钢铁工业中的应用居首要地位,占钼总消耗量的80%左右,其次是化工领域,约占10%。此外,钼也被用于电气和电子技术、医药和农业等领域,约占总消耗量的10%左右。
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