本技术涉及高纯氧化镓的制备，尤其涉及一种高纯氧化镓碳化装置。
背景技术：
1、氧化镓是一种新型的宽禁带半导体材料，具有良好的导电性能和发光特性。氧化镓还能通过掺杂不同的稀土元素获得多种电致发光材料，是目前制备高温气体传感器及日盲紫外探测器最佳的单相材料，在光电子器件方面有广阔的应用前景。
2、作为第四代半导体材料，氧化镓其主要是以晶圆、单晶的形式使用，这类氧化镓单晶的制备对原料氧化镓粉体的纯度要求极高。因此，制备粒径均匀、单分散的高纯氧化镓粉体原料是解决这类氧化镓单晶生产周期长、经济成本高的重要手段之一。目前高纯氧化镓粉体的制备主要有水热法、电解法、沉淀法以及氧化熔融金属法等。水热法需要高温高压，工业化设备成本高；电解法制备氧化镓粉体电解时间通常在30h以上，电耗极高；氧化熔融金属法使用了高压气体为原料，生产安全性较低；沉淀法是工业上较普遍的生产方式，但是目前沉淀法中极易引进杂质元素导致氧化镓的纯度不高。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种高纯氧化镓碳化装置。
2、本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种高纯氧化镓碳化装置，包括碳化反应炉，所述碳化反应炉设置有用于输入气体的气体输送装置、用于向反应炉注入液体的液体注入装置、用于对反应炉进行搅拌的机械搅拌装置、与计算机连接并用于实时监测反应炉内液体环境ph值的ph值在线监测系统、用于收集含镓沉淀物的沉镓收集装置、底板支撑装置和顶盖；所述碳化反应炉底端可拆卸地安装在所述底部支撑装置上，所述顶盖安装在所述碳化反应炉顶部；所述沉镓收集装置安装在所述碳化反应炉底部。
3、利用本装置，通过气体输送装置输入气体、液体注入装置注入包含镓离子的液体，二氧化碳气体与包含镓离子的液体在碳化反应炉内部完成气液混合并在机械搅拌装置运行下进行反应生成固相沉淀物，待反应完成后通过沉镓收集装置收集含镓沉淀物。沉镓收集装置用于快速收集碳化反应炉中沉镓固体，提高连续化生产效率。
4、所述液体注入装置包括连接有蠕动泵的镓原液注入装置和连接有蠕动泵的分散剂料液注入装置。蠕动泵、镓原液注入装置、分散剂料液注入装置的配合设置，可将镓原液与分散剂料液按确定的体积比例由蠕动泵泵入碳化反应炉中，以达到控制反应的沉淀物的均匀分散。
5、所述机械搅拌装置包括步进电机和搅拌桨；所述步进电机安装在所述顶盖上，所述步进电机的输出端贯穿所述顶盖并与所述搅拌桨传动连接，所述搅拌桨上安装有搅拌叶片。机械搅拌装置由步进电机带动搅拌叶片的搅拌桨转动，可快速混匀气-液-固三相，可提高反应速率和转化率。
6、所述搅拌叶片设置有三个，由下而上分别布置在所述搅拌桨的不同位置。
7、所述沉镓收集装置包括球形角阀和圆形收集桶；所述碳化反应炉底部开设有沉镓固体出口，所述圆形收集桶顶部通过连接管与所述沉镓固体出口连通，所述球形角阀安装在连接管上。沉镓收集装置通过球形角阀的开启与关闭将沉镓固体导入圆形收集桶中。
8、所述底板支撑装置包括支撑座和安装在所述支撑座上的支撑脚，所述碳化反应炉底端通过螺纹螺栓连接到所述支撑座上，所述支撑脚设有若干个且均匀设置在所述支撑座下方；所述碳化反应炉侧壁设置有观测孔。通过观测孔，可以观测液体注入量以及反应后沉淀物状态。
9、所述气体输送装置包括不锈钢金属软管和圆形气泡盘，所述圆形气泡盘设置在所述碳化反应炉内侧底部并与炉内连通；所述不锈钢金属软管一端与所述圆形气泡盘连接，其另一端伸出炉外与外部气瓶连接。圆形气泡盘可将气体均匀低输送到液体中发生反应。
10、所述镓原液注入装置注入的镓原液为体积浓度为5g/l的镓酸钠水溶液。
11、所述分散剂料液注入装置注入的分散剂料液为含有分散剂的水溶液。
12、所述分散剂料液注入装置注入的分散剂料液为质量浓度为1％的聚乙二醇水溶液。
13、与现有技术对比，本实用新型的优点在于：本装置将二氧化碳气体以及液体在碳化装置中形成气液混合物，并在机械搅拌下发生反应，能够在不引入杂质的前提下提高反应生成效率，最终能够得到高纯氧化镓粉体。本装置结构合理，操作简单，实现了提高生产效率的功能，并具备了高纯化制备的功能。
1.一种高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：包括碳化反应炉，所述碳化反应炉设置有用于输入气体的气体输送装置、用于向反应炉注入液体的液体注入装置、用于对反应炉进行搅拌的机械搅拌装置、与计算机连接并用于实时监测反应炉内液体环境ph值的ph值在线监测系统、用于收集含镓沉淀物的沉镓收集装置、底板支撑装置和顶盖；所述碳化反应炉底端可拆卸地安装在所述底部支撑装置上，所述顶盖安装在所述碳化反应炉顶部；所述沉镓收集装置安装在所述碳化反应炉底部。
2.根据权利要求1所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述液体注入装置包括连接有蠕动泵的镓原液注入装置和连接有蠕动泵的分散剂料液注入装置。
3.根据权利要求1所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述机械搅拌装置包括步进电机和搅拌桨；所述步进电机安装在所述顶盖上，所述步进电机的输出端贯穿所述顶盖并与所述搅拌桨传动连接，所述搅拌桨上安装有搅拌叶片。
4.根据权利要求3所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述搅拌叶片设置有三个，由下而上分别布置在所述搅拌桨的不同位置。
5.根据权利要求1所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述沉镓收集装置包括球形角阀和圆形收集桶；所述碳化反应炉底部开设有沉镓固体出口，所述圆形收集桶顶部通过连接管与所述沉镓固体出口连通，所述球形角阀安装在连接管上。
6.根据权利要求1所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述底板支撑装置包括支撑座和安装在所述支撑座上的支撑脚，所述碳化反应炉底端通过螺纹螺栓连接到所述支撑座上，所述支撑脚设有若干个且均匀设置在所述支撑座下方；所述碳化反应炉侧壁设置有观测孔。
7.根据权利要求1所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述气体输送装置包括不锈钢金属软管和圆形气泡盘，所述圆形气泡盘设置在所述碳化反应炉内侧底部并与炉内连通；所述不锈钢金属软管一端与所述圆形气泡盘连接，其另一端伸出炉外与外部气瓶连接。
8.根据权利要求2所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述镓原液注入装置注入的镓原液为体积浓度为5g/l的镓酸钠水溶液。
9.根据权利要求2所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述分散剂料液注入装置注入的分散剂料液为含有分散剂的水溶液。
10.根据权利要求2所述的高纯氧化镓碳化装置，其特征在于：所述分散剂料液注入装置注入的分散剂料液为质量浓度为1％的聚乙二醇水溶液。
