張磊-無氯法制備高純硅烷技術(shù)(編輯修改稿)
2025-05-27 23:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 三烷氧基硅烷為反應(yīng)原料 ? 日本三菱化學(xué)工業(yè) Naoshi Imaki使用 Pt族金屬、陰離子交換樹脂、氧化鋁、含有 IA族金屬的鋁硅酸鹽和分子篩催化 SiH(OCH3)3在室溫反應(yīng)制備 SiH4 ，摩爾產(chǎn)率達(dá)到 79%，反應(yīng)方程式如下 ? 缺點(diǎn)：反應(yīng)過程中，有劇毒物質(zhì)甲醇生成， SiH(OCH3)3活性太強(qiáng)，反應(yīng)太劇烈，不易控制 17 三烷氧基硅烷為反應(yīng)原料 ? Shinichi Inaba使用 Ⅲ A金屬氧化物及其他氧化物作為歧化催化劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn) MgO、 Al2O SiO2催化效果最好，使用固定床反應(yīng)器，三烷氧基硅烷經(jīng)過氣化后進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)溫度 250℃ 。 反應(yīng)易于控制，如果一旦發(fā)生危險(xiǎn)，可以立即停止反應(yīng)，但是，硅烷產(chǎn)率較低，只有63% ? 日本東京技術(shù)研究所的 Eiichi Suzuki等報(bào)道用 KF/Al2O3 ，催化SiH(OCH3)3歧化制備 SiH4。 KF負(fù)載量 215mmol/g，在 393K，反應(yīng) 4h， SiH(OCH3)3轉(zhuǎn)化率最高可以達(dá)到 76% 18 三烷氧基硅烷為反應(yīng)原料 ? Eiichi Suzuki等 又報(bào)道了用 KF/Al2O3在流化床里催化歧化三乙氧基硅烷，在 393K，反應(yīng) 1h，得到 1721%的甲硅烷，同時(shí)得到 53%的四乙氧基硅烷 ? 俄國專利 RU2279403C1， Belov E P等報(bào)道用含 12%叔丁醇鉀的四烷氧基硅烷溶液催化三烷氧基硅烷，在常溫常壓下歧化反應(yīng)制備甲硅烷，但效果不理想 19 四烷氧基硅烷為反應(yīng)原料 ? 日本的三井東亞化學(xué)品公司 Iwao Tetsuya等報(bào)道了 Si(OC2H5)4和二乙基氫化鋁反應(yīng)制備 SiH4 ，反應(yīng)溫度 0℃ 50℃ ，壓力 0，不需要溶劑，或者用比較溫和的溶劑，例如辛烷、庚烷液態(tài)煤油等，反應(yīng)方程式如下 ? SiH4產(chǎn)率可以達(dá)到 91%，但是， AlH(C2H5)2非常難制備，且容易爆炸，制備硅烷的成本很高，工業(yè)化程度難度大 20 ? Everett M. Marlett報(bào)道了 Si(OC2H5)4和 35℃ 反應(yīng)30min生成 SiH4 ，反應(yīng)方程式如下 ? SiH4最高產(chǎn)率可以達(dá)到 93%，但是， ，不易保存，不易制備 四烷氧基硅烷為反應(yīng)原料 21 ? 盧培浩等報(bào)道了使用電解 Si(OC2H5)4來制備 SiH4的方法 四烷氧基硅烷為反應(yīng)原料 ? 乙酸作溶劑；使用 H型電解槽 ? 用 Pt、 Ni、氧化鎳制備電極，其它金屬不產(chǎn)生硅烷氣體 ? 電流密度通常控制在＜ 20mA/cm2，電流過大時(shí)易發(fā)生凝膠， Si(OCH3)4為 mA/cm2， Si(OC2H5)4為 1020mA/cm2 ? 反應(yīng)溫度為 1580℃ ? 體系中 H2O含量 (104000) 106，當(dāng)水含量超過 4000 106，易生成SiO2 ??4 2 4+4 4 2S i ( O R ) + 4 H O S i ( O H ) + 4 R O HS i ( O H ) + H + 8 e S i H + 4 H O22 ? 2022年，在科技部科技支撐計(jì)劃的支持下，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開始研究無氯烷氧基硅烷法制備高純硅烷的研究，該工藝有 產(chǎn)品純度高 、 生產(chǎn)投資少 、 原料來源廣泛 、 環(huán)保無污染 、 能耗低 、 建設(shè)周期短 等優(yōu)點(diǎn)。 ? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)對該技術(shù) 擁有自主知識產(chǎn)權(quán) 23 ? 本工藝采用冶金級硅粉為起點(diǎn)，通過硅粉與醇在催化劑存在條件下生成三烷氧基硅烷 ? 經(jīng)過提純的三烷氧基硅烷通過歧化生成初級硅烷氣體 ? 初級硅烷氣體經(jīng)過提純工藝，可得到高純硅烷氣體 24
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