具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

五氯化钨（CAS：13470-14-9）为闪光墨绿色晶体，分子式WCl₅，分子量361.2，熔点243℃，沸点275.6℃。

本发明实施例提出一种五氯化钨的制备及纯化方法，包括以下步骤：

预处理：将钨粉放置在上层，六氯化钨设置在下层；六氯化钨便宜易得，容易保存，是由钨粉与过量的氯气化合而成。采用六氯化钨作为下层粉体保护层，能够有效避免过度氧化产生六氯化钨。同时六氯化钨可以与四氯化钨、二氯化钨发生归中反应，生成五氯化钨，有效的阻碍了五氯化钨的过度还原，大大减少了副产物四氯化钨、二氯化钨的量。因此，六氯化钨能够有效防止五氯化钨的过度还原和氧化。

进一步地，在本发明较佳实施例中，钨粉和六氯化钨的质量比为5:（1-2）。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上层的钨粉厚度小于或等于20mm，下层的六氯化钨厚度大于或等于2mm。

氯化反应：向所述钨粉中通入氯气反应制得五氯化钨粗品，所述钨粉和所述氯气的摩尔比按化学计量比或所述钨粉过量；在氯化反应过程中钨粉是过量的，氯气量较少，不会过度氧化生成六氯化钨，主要生成五氯化钨。因为氯气量少，还会生成副产物四氯化钨和二氯化钨。由于下层有六氯化钨可以与上述两种副产物发生氧化还原反应，归中生成五氯化钨，大大提高了氯气的转化率，提高金属钨的利用率。这种方式操作非常方便，不需要非常严格对原料进行流量控制，对停留时间要求也不那么高。过程稳定，便于产业化。

进一步地，在本发明较佳实施例中，氯气和钨粉的用量比为（1.5-2.5）mol：183.84g。

进一步地，在本发明较佳实施例中，氯化反应的工艺参数：氯气的停留时间为20-30s，反应温度为250-320℃，反应压力为常压。

纯化反应：将五氯化钨粗品加热至280-300℃进行升华，再进行凝华制得高纯五氯化钨。采用280-300℃温度范围内进行升华，能够有效防止因温度过高造成的六氯化钨升华，大大提高了产品的纯度。

进一步地，在本发明较佳实施例中，升华在升华炉中进行。

进一步地，在本发明较佳实施例中，凝华在自然冷却条件下进行。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提出一种五氯化钨的制备及纯化方法，包括以下步骤：

预处理：将5kg厚度为15mm的钨粉放置在上层，1.5kg厚度为3mm的六氯化钨设置在下层。

氯化反应：在温度为280℃、常压条件下将54.4mol氯气通入过量的预处理步骤中的钨粉表面停留25s反应制得五氯化钨粗品。在本实施例中，氯气和钨粉的用量比为2mol：1mol，在其他实施例中，氯气和钨粉的用量比只要≤2.5mol：1mol。即钨粉过量或者氯气和钨粉按照化学计量比作为摩尔比反应都在本实施例的保护范围中。

纯化反应：在升华炉中，将上述五氯化钨粗品加热至290℃进行升华。再转至收集瓶在自然冷却条件下进行凝华制得高纯五氯化钨。

实施例2

本实施例提出一种五氯化钨的制备及纯化方法，包括以下步骤：

预处理：将5kg厚度为20mm的钨粉放置在上层，1kg厚度为2mm的六氯化钨设置在下层。

氯化反应：在温度为250℃、常压条件下将40.8mol氯气通入过量的预处理步骤中的钨粉表面停留30s反应制得五氯化钨粗品。

纯化反应：在升华炉中，在逆向旋转50r/min的转速条件下，将上述五氯化钨粗品加热至300℃进行升华。再转至收集瓶在在自然冷却条件下进行凝华制得高纯五氯化钨。

实施例3

本实施例提出一种五氯化钨的制备及纯化方法，包括以下步骤：

预处理：将5kg厚度为10mm的钨粉放置在上层，2kg厚度为2mm的六氯化钨设置在下层。

氯化反应：在温度为320℃、常压条件下将68.0mol氯气通入过量的预处理步骤中的钨粉表面停留20s反应制得五氯化钨粗品。

纯化反应：在升华炉中，在逆向旋转100r/min的转速条件下，将上述五氯化钨粗品加热至280℃进行升华。再转至收集瓶在100-150℃水冷进行凝华制得高纯五氯化钨。

试验例1

本试验例用于说明五氯化钨的纯度的评价方法。采用X射线荧光光谱分析实施例1-3制备的五氯化钨粗品和高纯五氯化钨的纯度。采用和X射线衍射分析仪XRD（设备型号：Bruker D8 ADVANCE Diffractometer）分别进行定量和定性分析。

其中，X射线荧光光谱XRF用于定量分析，采用设备PFX-Rh 60Kv LiF220 Ge111AX03荧光仪进行。X射线荧光分析中的准直面罩范围为20-40 mm，观测直径为10-40 mm，观测质量为1000-20000 mg，样品厚度为2-10mm。

采用设备型号为Bruker D8 ADVANCE Diffractometer的X射线衍射分析仪进行XRD检测用于定性分析产物。X射线衍射分析中的模式选用连续扫描模式，进行全谱扫描，从5°起始扫描至90°终止，步长范围为每秒0.02-0.10°。

将试验例1的结果列入下表1。实施例2-3与实施例1的区别在于部分过程参数，为了简明显示，现将实施例2-3与实施例1不同的数据列也入表1。

表1实施例1~3的过程参数和制备的高纯五氯化钨的纯度

由表1的数值可知，所有实施例制备的五氯化钨粗品纯度都在99.5%以上，高纯五氯化钨的纯度都在99.999%以上，说明本发明的方法制备的五氯化钨纯度高，且纯度较为稳定。

综上所述，本发明提出一种五氯化钨的制备及纯化方法，采用过量钨粉、氯气作为原料，六氯化钨为下层粉体保护层制备五氯化钨，有效防止了五氯化钨的过度氧化和还原，有效减少了副产物四氯化钨、二氯化钨和六氯化钨的产生，制备的五氯化钨纯度高。本发明还采用内外环管式升华器，并逆向旋转，避免了五氯化钨针状晶体析出导致蜘蛛网状连接在管路中，造成高纯五氯化钨收率低的情况发生。

以上所述所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。