[科普中国]-氧化镓

氧化镓的别名是三氧化二镓，氧化镓（Ga2O3）是一种宽禁带半导体，Eg=4.9eV，其导电性能和发光特性长期以来一直引起人们的注意。Ga2O3是一种透明的氧化物半导体材料，在光电子器件方面有广阔的应用前景 ，被用作于Ga基半导体材料的绝缘层，以及紫外线滤光片。它还可以用作O2化学探测器。

物质概况

中文同义词：三氧化二镓；氧化镓(Ⅲ)；氧化镓, 99.999% (METALS BASIS)；氧化镓, PURATRONIC|R, 99.999% (METALS BASIS)；氧化镓, 99.995% (METALS BASIS)；氧化镓, 99.99% (METALS BASIS)；氧化镓 (METALS BASIS)；

英文同义词：GALLIUM SESQUIOXIDE；GALLIUM OXIDE；GALLIUM(III) OXIDE；GALLIUM(+3)OXIDE；Digallium trioxide；digalliumtrioxide；Ga2-O3；Gallia；

CAS号：12024-21-4；

EINECS号：234-691-7；

相关类别：镓金属和陶瓷科学；氧化物；催化和无机化学；化学合成；镓；金属氧化物；

Mol文件：12024-21-4.mol1

同分异构体氧化镓(III)，即三氧化二镓，是镓的氧化物中最稳定的。在空气中加热金属镓使之氧化，或在200-250℃时焙烧硝酸镓、氢氧化镓以及某些镓的化合物都可形成Ga2O3。

Ga2O3 有五种同分异构体：α，β，γ，δ，ε，其中最稳定的是β-异构体，当加热至1000℃以上或水热条件（即湿法）加热至300℃以上时，所有其他的异构体都被转换为β-异构体。可采用各自不同的方法制得各种纯的异构体。

把金属镓在空气中加热至420～440℃；焙烧硝酸盐使之分解或加热氢氧化镓至500℃等都可制得α-Ga2O3。

快速加热氢氧化物凝胶至400～500℃可值得γ-Ga2O3，γ-Ga2O3具有缺陷的尖晶石结构。

在250℃加热硝酸镓然后在约200℃浸溃12小时，可制得δ-Ga2O3，它类似于In2O3、Tl2O3、Mn2O3和Ln2O3的C-结构。

在550℃短暂加热（约30分钟）δ-Ga2O3可制得ε-Ga2O3。

将硝酸盐、醋酸盐、草酸盐或其他镓的化合物以及Ga2O3的任意其他异构体加热至1000℃以上均可分解或转化为β-Ga2O3。1

物理性质白色三角形的结晶颗粒。不溶于水。微溶于热酸或碱溶液。熔点1900℃(在600℃时转化为β型)。

易溶于碱金属氢氧化物和稀无机酸。

有α，β两种变体。α型为白色菱形六面体。

物性数据：

性状：α-Ga2O3为六方晶型，β-Ga2O3属于单斜晶型。

熔点（ºC）：1740

溶解性：不溶于水。微溶于热酸或碱溶液。1

化学性质Ga2O3能与氟气反应，生成GaF3，Ga2O3溶于50%的HF中得到产物GaF3·3H2O。Ga2O3能溶于微热的稀硝酸、稀盐酸和稀硫酸中。经过灼烧的Ga2O3不溶于这些酸甚至于浓硝酸，也不溶于强碱的水溶液中，只能通过NaOH、KOH或KHSO4和K2S2O7一起熔融才能使它溶解。与过量两倍的NH4Cl在250℃一起熔融生成氯化镓。在红热时，Ga2O3与石英反应形成玻璃体，但冷却时没有新化合物生成。红热时也能和上釉的瓷坩埚发生反应。

在加热的条件下，Ga2O3能与许多金属氧化物发生反应。现已测定了碱金属氧化物反应（高于400℃）所得到的镓酸盐M(I)GaO2的晶体结构，与Al2O3和Ln2O3一样，它与MgO、ZnO、CoO、NiO和CuO反应能形成尖晶石型的M(II)Ga2O4。与三价金属氧化物反应的产物M(III)GaO3通常有钙钛矿或石榴石型结构（如镧系镓酸盐LnGaO3）。而且有更为复杂的三元氧化物。人们研究过有关用于激光、磷光和发光材料的镓的混合氧化物。认为镓酸盐的发光性质归之于氧的空缺。因为FeGaO3有令人感兴趣的电磁性质（即压电性和铁磁性），所以它的合成、稳定性和晶体结构已被人们广泛地研究。

Ga2-xFexO3(x≈1)属于正交晶体，晶胞参数是：a=8.75A，b=9.40A，c=5.07A，配位数为8，熔融温度是1750℃，密度是5.53g/cm3。NiO·Fe2-xGaxO3的磁性和晶体结构也被研究过。

生态数据通常对水体是稍微有害的，不要将未稀释或大量产品接触地下水，水道或污水系统，未经政府许可勿将材料排入周围环境。1

化学数据1、氢键供体数量：0

2、氢键受体数量：3

3、可旋转化学键数量：0

4、拓扑分子极性表面积（TPSA）：43.4

5、重原子数量：5

6、表面电荷：0

7、复杂度：34.2

8、同位素原子数量：0

9、确定原子立构中心数量： 0

10、不确定原子立构中心数量：0

11、确定化学键立构中心数量：0

12、不确定化学键立构中心数量：0

13、共价键单元数量：11

制备1.向三氯化镓GaCl3的热水溶液中加NaHCO3的高浓热水溶液，煮沸到镓的氢氧化物全部沉淀出来为止。用热水洗涤沉淀至没有Cl-为止，在600℃以上煅烧则得到β-Ga2O3。残留NH4Cl时，在250℃就和Ga2O3反应，生成挥发性GaCl3。

2.这是高纯Ga2O3的制法。以高纯金属Ga为阳极，溶解于5%～20%H2SO4溶液里，向溶液加氨水，冷却，将Ga(NH4)(SO4)2反复结晶，在105℃干燥，在过量氧的条件下在800℃灼烧2h，则得到纯度为99.99%～99.9999%的产品。

3.称取1kg99.9999%的高纯镓放入三颈烧瓶中，加入高纯硝酸，使镓全部溶解，然后过滤，滤液倒入三颈烧瓶中，移至电炉上蒸发（在通风橱中进行），浓缩到接近结晶时，将溶液移置于大号蒸发皿中蒸发至干。将蒸干的Ga（NO3）3放在马弗炉中进行灼烧，温度控制在550℃，灼烧5h，待冷却后取出成品，得1.2kg高纯氧化镓。1

应用用作高纯分析试剂、用于电子工业半导体材料制备。2

注意事项安全说明：S24/25：防止皮肤和眼睛接触；

类别：有毒物品；

毒性分级：低毒；

急性毒性：口服-小鼠LD50: 10000 毫克/公斤; 腹腔-小鼠LD50: 5000 毫克/公斤；

储运特性：库房通风低温干燥；

灭火剂：干粉、泡沫、砂土、二氧化碳, 雾状水；

职业标准：STEL 3 毫克/立方米；

贮存方法：贮存于阴凉、干燥的库房内。2

急救措施急救：

吸入: 如果吸入，请将患者移到新鲜空气处。

皮肤接触: 脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。如有不适感，就医。

眼晴接触: 分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。立即就医。

食入: 漱口，禁止催吐。立即就医。

对保护施救者的忠告：将患者转移到安全的场所。咨询医生。出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。2

消防措施灭火剂：用水雾、干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火。避免使用直流水灭火，直流水可能导致可燃性液体的飞溅，使火势扩散。

灭火注意事项及防护措施：消防人员须佩戴携气式呼吸器，穿全身消防服，在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中发出声音，必须马上撤离。隔离事故现场，禁止无关人员进入。收容和处理消防水，防止污染环境。2

泄露应急处理作业人员防护措施、防护装备和应急处置程序：建议应急处理人员戴携气式呼吸器，穿防静电服，戴橡胶耐油手套。禁止接触或跨越泄漏物。作业时使用的所有设备应接地。尽可能切断泄漏源。消除所有点火源。根据液体流动、蒸汽或粉尘扩散的影响区域划定警戒区，无关人员从侧风、上风向撤离至安全区。

环境保护措施：收容泄漏物，避免污染环境。防止泄漏物进入下水道、地表水和地下水。

泄漏化学品的收容、清除方法及所使用的处置材料：

小量泄漏：尽可能将泄漏液体收集在可密闭的容器中。用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收，并转移至安全场所。禁止冲入下水道。

大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。封闭排水管道。用泡沫覆盖，抑制蒸发。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。2

操作处置与储存操作注意事项：操作人员应经过专门培训，严格遵守操作规程。操作处置应在具备局部通风或全面通风换气设施的场所进行。避免眼和皮肤的接触，避免吸入蒸汽。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。如需罐装，应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。避免与氧化剂等禁配物接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。倒空的容器可能残留有害物。使用后洗手，禁止在工作场所进饮食。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。库温不宜超过37°C。应与氧化剂、食用化学品分开存放，切忌混储。保持容器密封。远离火种、热源。库房必须安装避雷设备。排风系统应设有导除静电的接地装置。采用防爆型照明、通风设置。禁止使用易产生火花的设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。2

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学