高纯无水的InCl₃现作为一种前躯体已广泛运用于新型功能材料领域,如太阳能电池、ITO薄膜、催化等。而在高纯无水InCl₃的生产中,受到目前制备工艺限制所引起的产品含有有机杂质、品质较低、脱水不彻底、制备周期长、工序繁杂等现象,造成国内生产的高纯无水InCl₃生产成本较高,经济价值偏低,且不能用于工厂大规模生产,严重影响了 InCl₃制备行业的进一步发展。为改善目前制备工艺研究现状,本文选用金属铟直接氯化法来制备高纯无水InCl₃,运用冶金物理学原理以及分子模拟方法研究了制备高纯无水InCl₃的反应机理与内部微观过程。通过理论计算为实际生产提供理论依据。以热力学平衡计算为理论依据,用吉布斯自由能函数和平衡分压对系统内反应的方向和限度进行数据分析,确定不同温度下反应得到的主要产物。并通过分子动力模拟计算来探讨InCl₃反应时的内部铟原子与氯原子的键合方式、运动状态,从而揭示反应的微观状态。热力学计算和分子模拟结果表明,在低于界限温度时铟与氯气反应的主要产物是由In₂Cl₆分解而成的InCl₃,在高于界限温度时可直接得到主要产物InCl₃,只是热力学计算得到的界限温度是665℃,而分子模拟计算出来的界限温度是650℃,两者之间存在15℃的偏差。针对上述出现的偏差,本文在计算模拟的基础上设计了特殊的反应设备与工艺流程的实验来进行验证。结果表明实验与模拟结果具有很好的一致性,分子模拟完美呈现了实验中宏观现象的微观机理。从微观层面来看,在低于650℃时,反应产生的中间体要预先生成In₂Cl₆后再分解成InCl₃,所以实验相应的InCl₃产率必定有一定的损耗;650℃之后,产生的中间体会直接转化成InCl₃,所以实验相应的InCl₃产率必定有一定的提高,但继续提高温度并不会继续提高反应率。实验结果与热力学理论计算存在15℃的温度差,这种误差主要是因为本文进行的热力学分析是基于标准摩尔吉布斯自由能而进行的,这与实际计算所需的反应吉布斯自由能存在一定的差异,但与实际结果相比,15℃误差在可控范围内。以上结果表明通过热力学计算、分子模拟以及实验得到可用于工厂大批量生产的金属铟氯化法制备InCl₃工艺参数,即只需铟与氯气在特制卧式反应器内,升温至650℃反应3小时后由冷凝管冷却收集密封,就可获得纯度99.99%、铟含量为51.35%、产率高达94.1%且不含水的InCl₃。此法相比于有机溶剂脱水法降低了产品的含水量、缩短了制备周期、简化了制备流程、节约了有机溶剂的成本,且相比于火法中的其他制备工艺提高了产品的质量和产率,具有很高的实用性和理论研究价值。综上改进的金属铟氯化法能制备出纯度高不含水生产周期短的InCl₃,在工业生产上具有推广价值。且热力学计算和分子动力模拟清楚解释了其中的反应机理和状态,为进一步工艺参数的改进与优化提供了理论指导。