Cloruro di gallio(III) CAS 13450-90-3

Cloruro di gallio (III)., noto anche come cloruro di gallio (III), CAS 13450-90-3, Cl3Ga. È un composto inorganico che tipicamente esiste in una forma solida di colore bianco o giallo chiaro. Ha una forma in polvere o cristallina. Ha una moderata solubilità in acqua e rilascia una grande quantità di calore. Solubile in solventi organici come etere e benzene, solubile in ammoniaca liquida per formare complessi di ammoniaca. L'idrolisi umida nell'aria porta alla formazione di fumo e il gas esiste come dimeri a circa 270 gradi. Idrolizza e produce fumo quando l'aria è umida. Il gas esiste in forma dimerica a circa 270 gradi C. Il gallio trivalente esiste sotto forma di GaO33 GaO2- in soluzioni acquose al di sopra di pH 6. Ha una buona conduttività e la sua conduttività è correlata alla temperatura e alla concentrazione. Non ha magnetismo allo stato solido, ma può mostrare un certo magnetismo allo stato liquido o gassoso. Essendo un composto inorganico, ha un'alta densità, un ampio intervallo di punti di fusione, una buona conduttività ottica ed elettrica e applicazioni in molteplici campi. Ha applicazioni in molteplici campi, come semiconduttori, celle solari, laser, ecc. Viene anche utilizzato per produrre altri composti del gallio, come sali di gallio, ossidi di gallio, ecc.

Cloruro di gallio (III).(GaCl3), come composto inorganico, ha mostrato un ampio valore applicativo in campi quali semiconduttori, catalizzatori, batterie, materiali ottici, sintesi organica e analisi spettroscopiche grazie alle sue proprietà chimiche e fisiche uniche. Quella che segue è una revisione sistematica dei suoi usi da sei aree principali.

Produzione di semiconduttori: la fondazione di nuovi materiali

 

L'applicazione nel campo dei semiconduttori è uno dei suoi utilizzi più importanti, soprattutto nella produzione di semiconduttori compositi e dispositivi optoelettronici.
1. Precursore della deposizione chimica in fase vapore (CVD).
È il precursore principale per la preparazione di semiconduttori composti III-V (come nitruro di gallio e arseniuro di gallio) nella tecnologia di deposizione chimica da fase vapore. Durante il processo CVD, il cloruro di gallio si decompone ad alte temperature e gli atomi di gallio si combinano con elementi come azoto e arsenico per formare una pellicola semiconduttrice uniforme e densa sul substrato. Questi film hanno caratteristiche come l'elevata mobilità degli elettroni e l'elevata tensione di rottura e sono ampiamente utilizzati in dispositivi elettronici ad alta-frequenza, alta-velocità e alta-potenza, come stazioni base di comunicazione 5G, sistemi radar e apparecchiature di comunicazione satellitare.

 

2. Materiale del substrato del LED
Come materiale di substrato, fornisce supporto strutturale e ottimizzazione delle prestazioni ottiche per i chip LED. L'ampio intervallo di banda, l'elevata conduttività termica e la forte resistenza alle radiazioni fanno sì che i LED basati su substrati di cloruro di gallio abbiano un'efficienza luminosa più elevata e una maggiore durata. Ad esempio, aziende leader nel settore dei LED come Liad hanno adottato substrati di cloruro di gallio, migliorando significativamente l’efficienza luminosa e l’affidabilità dei loro prodotti e promuovendo l’aggiornamento della tecnologia di illuminazione e display a LED.

 

3. Drogante per semiconduttori
Può essere utilizzato per drogare materiali semiconduttori introducendo ioni di gallio per regolare le proprietà elettriche dei semiconduttori. Ad esempio, drogando il gallio in semiconduttori a base di silicio- è possibile formare semiconduttori di tipo P-, che si combinano con semiconduttori di tipo N- per formare giunzioni PN, realizzando le funzioni di dispositivi elettronici di base come diodi e transistor.

Tecnologia delle batterie: innovatore nello stoccaggio dell'energia

 

L'applicazione nel campo delle batterie si concentra principalmente sulle batterie al litio cloruro di tionile (LTC) e sulle batterie agli ioni di litio-, migliorando le prestazioni della batteria ottimizzando il sistema elettrolitico.
1. Sale elettrolitico della batteria al litio cloruro di tionile
Nelle batterie LTC, come materiale precursore per il sale elettrolitico LiGaCl ₄,cloruro di gallio (III). can improve the ion conductivity and chemical stability of the electrolyte. LiGaCl ₄ has a high decomposition voltage (>4V) and a wide electrochemical window, making LTC batteries have high energy density (>500Wh/kg) and long cycle life (>10 anni), ampiamente utilizzato nei settori delle comunicazioni militari, aerospaziali e di monitoraggio remoto.

 

2. Materiale dell'elettrodo positivo per batterie agli ioni di litio-
Può essere utilizzato come additivo per i materiali degli elettrodi positivi nelle batterie agli ioni di litio-, formando una soluzione solida di gallio e litio per sopprimere la transizione di fase e l'espansione del volume dei materiali degli elettrodi e migliorare la stabilità del ciclo e la sicurezza delle batterie. Ad esempio, l’aggiunta di cloruro di gallio all’elettrodo positivo dell’ossido di litio cobalto può aumentare il numero di cicli della batteria da 500 a oltre 1000, riducendo al contempo il rischio di fuga termica.

Materiali ottici: fusione di trasparenza e funzionalità

 

L'applicazione nel campo dell'ottica si riflette principalmente nella preparazione del vetro ottico e nel confezionamento di dispositivi optoelettronici, utilizzando la sua elevata trasmittanza e stabilità chimica per ottimizzare le prestazioni ottiche.
1. Produzione di vetro ottico
Può essere utilizzato come drogante per il vetro ottico per modificare l'indice di rifrazione, la dispersione e la trasmittanza del vetro regolando la concentrazione e la distribuzione degli ioni di galio. Ad esempio, il drogaggio del cloruro di galio nel vetro al fluoruro può preparare materiali ottici a bassa perdita e ad alta larghezza di banda adatti per la comunicazione in fibra ottica, promuovendo lo sviluppo della tecnologia di comunicazione ottica.

 

2. Imballaggio del dispositivo optoelettronico
I materiali di imballaggio che possono essere utilizzati per dispositivi optoelettronici, formando un denso strato protettivo di ossido di galio per isolare il vapore acqueo e l'ossigeno, prolungano la durata del dispositivo. Ad esempio, nell’imballaggio delle celle solari, il rivestimento in cloruro di galio può ridurre il tasso di attenuazione della cella dal 5% annuo a meno dell’1%, migliorando significativamente l’efficienza di conversione energetica.

Il metodo della clorazione è un metodo comunemente usato per la sintesiCloruro di gallio (III).. I passaggi e le corrispondenti equazioni chimiche di questo metodo saranno descritti in dettaglio di seguito.

Ga + Cl₂→ GaCl3

Preparazione sperimentale:
Prima di iniziare l'esperimento, è necessario preparare i materiali e le attrezzature sperimentali necessari. Assicurarsi che tutti i materiali e le attrezzature siano asciutti e puliti.
(1) Polvere di galio: scegli polvere di galio ad alta-purezza, conservala in un luogo asciutto e assicurati che non sia contaminata prima dell'uso. Pesare accuratamente la massa richiesta di polvere di galio utilizzando una bilancia elettronica.
(2) Gas di cloro: utilizzare gas di cloro ad alta-purezza per garantire l'accuratezza della reazione e la purezza del prodotto. Assicurarsi che il gas di cloro sia mantenuto asciutto durante lo stoccaggio e l'uso. Utilizzare bombole di gas o gasdotti per introdurre gas di cloro nell'apparato sperimentale.
Attrezzatura di riscaldamento: seleziona un'attrezzatura di riscaldamento adeguata, come una camicia di riscaldamento elettrica o un forno ad alta-temperatura, per controllare la temperatura della reazione. Preriscaldare l'apparecchiatura di riscaldamento alla temperatura desiderata.
(3) Attrezzature per l'essiccazione: utilizzare essiccanti o essiccatori per garantire l'aridità dell'ambiente sperimentale ed evitare l'influenza dell'umidità sulla reazione. Posizionare l'essiccante o l'essiccatore vicino al dispositivo sperimentale per mantenere un ambiente sperimentale asciutto.
(4) Attrezzatura sperimentale: preparare bicchieri, miscelatori, contagocce e altre apparecchiature sperimentali per garantire che siano puliti e in buone condizioni di funzionamento. Pulire l'attrezzatura sperimentale con detergente e risciacquare abbondantemente con acqua deionizzata.

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