CN102838120B - 纳米铂催化氢化四氯化硅的方法 - Google Patents
纳米铂催化氢化四氯化硅的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102838120B CN102838120B CN201210346131.6A CN201210346131A CN102838120B CN 102838120 B CN102838120 B CN 102838120B CN 201210346131 A CN201210346131 A CN 201210346131A CN 102838120 B CN102838120 B CN 102838120B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon tetrachloride
- platinum nanoparticles
- reaction
- hydrogen
- catalytic hydrogenation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开一种纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,四氯化硅与氢气混合后在包括以下条件下进行反应:(1)催化剂为纳米铂;(2)光照;(3)反应温度为20-400℃。本发明采用纳米铂催化四氯化硅的氢化反应,在有光照的条件下,四氯化硅与氢气的反应温度可降至400℃以下,反应压力在0.6MPa以下,而四氯化硅转化率达到20~35%,该方法对设备要求低,具有能耗低、转化率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于四氯化硅氢化领域,具体涉及一种采用纳米铂催化氢化四氯化硅为三氯氢硅的方法。
背景技术
随着化石能源的逐渐枯竭以及环境污染问题的日益加剧,探寻一种无污染的可再生能源成为当务之急。充分利用太阳能,对在低碳模式下实现可持续发展具有重要的经济和战略意义。多晶硅是生产太阳能光伏电池的主要原料。目前,多晶硅主要由改良西门子法生产。但是,受反应过程工艺限制,该法在生产多晶硅的同时产生大量的副产物四氯化硅(每生产1吨多晶硅会产生15-18吨的四氯化硅)。如以全中国10万吨计算,则会产生225-270万吨四氯化硅。数量庞大的四氯化硅的处理成了制约全世界多晶硅企业发展的巨大瓶颈。另外,四氯化硅是一种有毒有害液体,如果不加处理而任意排放,四氯化硅将会与大气中的水汽结合,产生氯化氢气体,从而对环境造成严重污染,也造成了资源的极大浪费,加大了企业的生产成本。合理回收利用四氯化硅,在减少环境污染的同时,大大降低了企业的生产成本,有利于多晶硅生产企业的可持续发展。
多晶硅企业处理四氯化硅的最好方法是将四氯化硅与氢气反应转化为三氯氢硅,这一过程不仅能使四氯化硅得到有效的处理,同时得到了作为多晶硅生产原料的三氯氢硅和氯化氢,避免了处理四氯化硅带来的次生污染,同时也使得多晶硅企业实现真正意义上的绿色闭路循环生产。
目前四氯化硅的处理方式主要是热氢化和冷氢化。热氢化是在高温(1200℃)低压(0.5MPa)下进行的,通常要配套三氯氢硅合成装置。因此,热氢化具有能耗高、投资大、转化率较低(15-19%)等缺点;冷氢化是在低温(500-600℃)高压(2.0-3.0MPa)下进行,具有能耗低和转化率高(20-23%)的优点,但是也具有投资大、操作难、设备要求高和维修困难等缺点。因此开发低温(<500℃)低压(<0.5MPa)下的四氯化硅氢化技术成了多晶硅节能降耗的关键技术之一。
发明内容
本发明的目的解决现有四氯化硅氢化需要在高温(1200℃以上)或高压(2.0MPa)下进行而转化率又低的问题,提供一种利用纳米铂在低温低压下催化四氯化硅氢化为三氯氢硅使四氯化硅转化率提高至20%以上的方法。
本发明实现上述目的所采用的技术方案如下:
一种纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,四氯化硅与氢气混合后在包括以下条件下反应生成三氯氢硅:(1)催化剂为纳米铂;(2)光照;(3)反应温度为20-400℃。
进一步地,所述纳米铂的粒径为3~10nm。
进一步地,所述纳米铂负载在二氧化硅载体表面。
进一步地,光照强度为80-150mW/cm3。
进一步地,反应温度为100-400℃。
进一步地,反应温度为100-350℃。
进一步地,四氯化硅与氢气的摩尔比为1:(1-6)。
进一步地,四氯化硅与氢气反应时的压力为0.1-0.6MPa。
所述纳米铂的制备过程为:将二氧化硅载体粉末分散于水中,加入氯铂酸或氯铂酸钾,然后加入异丙醇,光照10~15小时,得到的粉末经分离、洗涤、干燥后,于500~550℃煅烧,即得到负载在二氧化硅载体表面的纳米铂。氯铂酸按所得催化剂中铂含量为0.5~5wt%的量加入,按每克氯铂酸或氯铂酸钾的量加入9-11ml异丙醇。
有益效果:本发明采用纳米铂催化四氯化硅的氢化反应,在有光照的条件下,四氯化硅与氢气的反应温度可降至400℃以下,反应压力在0.6MPa以下,而四氯化硅转化率达到20~35%,该方法对设备要求低,具有能耗低、转化率高的优点。
附图说明
图1本发明四氯化硅氢化反应装置示意图,其中,1-管式反应器,2-光源,3-氩气入口,4-混合气入口,5-反应尾气出口。
图2为催化剂的高分辨透射电镜图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
反应装置如图1所示,管式反应器内壁涂覆催化剂50g,管式反应器内给予光照强度为100mW/cm3的高压汞灯持续光照,用氩气排除管式反应器内的氧后,将预热后的四氯化硅和氢气混合气通入管式反应器中,使管式反应器内压力保持0.2MPa,四氯化硅和氢气的摩尔比为SiCl4:H2=1:6,混合气(SiCl4+H2)流量为2500kg/h调节反应温度,测出四氯化硅在不同的温度下催化氢化生成三氯氢硅的转化率,如表1所示。
表1 不同反应温度下四氯化硅的转化率
。
实施例2
如实施例1,不同之处在于,管式反应器中温度维持在100℃,四氯化硅和氢气的混合气进料摩尔比为SiCl4:H2=1:6,调节反应压力,测出四氯化硅在不同的压力下催化氢化生成三氯氢硅的转化率,如表2所示。
表2 不同反应压力下四氯化硅的转化率
。
实施例3
如实施例1,不同之处在于,管式反应器中温度维持在100℃,调节四氯化硅和氢气混合气进料比,测出四氯化硅在不同的混合气进料比下催化氢化生成三氯氢硅的转化率,如表3所示。
表3不同进料比下四氯化硅的转化率
。
实施例4
如实施例1,不同之处在于,管式反应器中温度维持在100℃,调节四氯化硅和氢气混合气的流量,测出四氯化硅在不同混合气流量下催化氢化生成三氯氢硅的转化率,如表4所示。
表4不同混合气流速下四氯化硅的转化率
。
实验结果表明在其它条件一定的情况下,气体流量对四氯化硅的转化率影响非常很小。
实施例5
反应装置如图1所示,管式反应器内壁涂覆催化剂50g,管式反应器内给予光照强度为100mW/cm3的高压汞灯持续光照,用氩气排除管式反应器内的氧后,将预热后的四氯化硅和氢气混合气通入管式反应器中,使管式反应器内压力保持0.2MPa,温度维持在100℃,混合气(SiCl4+H2)流量为2500kg/h,四氯化硅和氢气的摩尔比为SiCl4:H2=1:6,测出四氯化硅的转化率。关闭光源,停止光照,20分钟后再测出四氯化硅的转化率。具体数据见表5。
表5光照对四氯化硅转化率的影响
。
实施例6
纳米铂的制备:将二氧化硅粉末(粒径200~800nm的微球)30g均匀分散于1000 ml高纯水中,加入3.2 g氯铂酸和35 ml异丙醇,在高压汞灯照射下光照12小时,然后离心分离,洗涤,干燥,得到灰黑色固体粉末,然后把该灰黑色固体粉末放在520℃煅烧1.5小时,得到二氧化硅表面附着了粒径为3-10nm的纳米铂的催化剂(图2为所得催化剂的高分辩透射电镜图,图中的晶间距对应于铂),铂在催化剂中的质量百分含量为4.1%。
Claims (7)
1.一种纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于,四氯化硅与氢气混合后在包括以下条件下反应生成三氯氢硅:(1)催化剂为纳米铂;(2)光照;(3)反应温度为100-400℃。
2.根据权利要求1所述纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于:所述纳米铂的粒径为3~10nm。
3.根据权利要求2所述纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于:所述纳米铂负载在二氧化硅载体表面。
4.根据权利要求1所述纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于:光照强度为80-150mW/cm3。
5.根据权利要求1所述纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于:反应温度为100-350℃。
6.根据权利要求1所述纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于:四氯化硅与氢气的摩尔比为1:(1-6)。
7.根据权利要求1所述纳米铂催化氢化四氯化硅的方法,其特征在于:四氯化硅与氢气反应时的压力为0.1-0.6MPa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210346131.6A CN102838120B (zh) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | 纳米铂催化氢化四氯化硅的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210346131.6A CN102838120B (zh) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | 纳米铂催化氢化四氯化硅的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102838120A CN102838120A (zh) | 2012-12-26 |
CN102838120B true CN102838120B (zh) | 2014-09-03 |
Family
ID=47365888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210346131.6A Active CN102838120B (zh) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | 纳米铂催化氢化四氯化硅的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102838120B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102909006B (zh) * | 2012-11-06 | 2014-12-10 | 新特能源股份有限公司 | 催化氢化四氯化硅的催化剂及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102350362A (zh) * | 2011-08-08 | 2012-02-15 | 天威四川硅业有限责任公司 | 一种用于四氯化硅氢化反应的纳米催化剂及其制备方法 |
CN102626630A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-08 | 洛阳晶辉新能源科技有限公司 | 一种催化剂及其制备方法和应用 |
CN102633263A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-15 | 洛阳晶辉新能源科技有限公司 | 一种四氯化硅氢化制备三氯氢硅的方法 |
-
2012
- 2012-09-18 CN CN201210346131.6A patent/CN102838120B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102350362A (zh) * | 2011-08-08 | 2012-02-15 | 天威四川硅业有限责任公司 | 一种用于四氯化硅氢化反应的纳米催化剂及其制备方法 |
CN102626630A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-08 | 洛阳晶辉新能源科技有限公司 | 一种催化剂及其制备方法和应用 |
CN102633263A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-15 | 洛阳晶辉新能源科技有限公司 | 一种四氯化硅氢化制备三氯氢硅的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102838120A (zh) | 2012-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Defect-engineering of mesoporous TiO2 microspheres with phase junctions for efficient visible-light driven fuel production | |
Yang et al. | Organic amine surface modified one-dimensional CdSe0. 8S0. 2-diethylenetriamine/two-dimensional SnNb2O6 S-scheme heterojunction with promoted visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction | |
Xiong et al. | Surface oxygen vacancy and graphene quantum dots co-modified Bi2WO6 toward highly efficient photocatalytic reduction of CO2 | |
Zhang et al. | Graphitic carbon nitride/antimonene van der Waals heterostructure with enhanced photocatalytic CO2 reduction activity | |
Wu et al. | Synthesis of g-C3N4 with heating acetic acid treated melamine and its photocatalytic activity for hydrogen evolution | |
Yang et al. | Anchoring oxidation co-catalyst over CuMn2O4/graphdiyne S-scheme heterojunction to promote eosin-sensitized photocatalytic hydrogen evolution | |
CN107837817B (zh) | 一种碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 | |
CN104056620B (zh) | 一种可见光催化剂及其制备方法与应用 | |
Yi et al. | Crystal phase dependent solar driven hydrogen evolution catalysis over cobalt diselenide | |
CN106238085A (zh) | 一种氧掺杂碳化氮‑贵金属复合光催化剂、制备方法及应用 | |
CN108525677B (zh) | 一种二氧化铈/硫化铟锌纳米片复合催化剂及其在可见光催化co2转化中的应用 | |
Zhang et al. | A novel P-doped and NCDs loaded g-C3N4 with enhanced charges separation for photocatalytic hydrogen evolution | |
CN102671676A (zh) | 一种SnO2/SnS2异质结光催化剂的制备方法 | |
CN106268902B (zh) | 一种g-C3N4量子点、Ag量子点敏化BiVO4光催化剂的制备方法 | |
CN111203231A (zh) | 硫化铟锌/钒酸铋复合材料及其制备方法和应用 | |
Li et al. | Promoting the spatial charge separation by building porous ZrO2@ TiO2 heterostructure toward photocatalytic hydrogen evolution | |
CN105771948A (zh) | 具有高光催化制氢性能的双壳二氧化钛催化剂及其制备方法 | |
CN107128899A (zh) | 一种球状氮掺杂碳纳米材料的制备方法 | |
Jin et al. | Enhanced photocatalytic performance of three-dimensional microstructure Bi2SiO5 by ionic liquid assisted hydrothermal synthesis | |
Zhao et al. | “Electron collector” Bi19S27Br3 nanorod-enclosed BiOBr nanosheet for efficient CO2 photoconversion | |
Xu et al. | Synthesis of ordered mesoporous silica from biomass ash and its application in CO2 adsorption | |
CN103191708B (zh) | 一种量子点TiO2负载SiO2光催化剂及其制备方法 | |
Sun et al. | In-situ embedded ultrafine Bi12O17Br2 nanotubes in MOF-derived hierarchical porous carbon for enhanced photocatalytic CO2 conversion to CO | |
CN102909006B (zh) | 催化氢化四氯化硅的催化剂及其制备方法 | |
CN102688764A (zh) | 钢渣基胶凝材料-氧化锌半导体复合催化剂及在太阳能光催化分解水制氢中的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 830011, room 716, Mustang building, No. 158, Kunming Road, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi Applicant after: Xinte Energy Co.,Ltd. Address before: 830011, room 716, Mustang building, No. 158, Kunming Road, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi Applicant before: TBEA Xinjiang Silicon Industry Co., Ltd. |
|
COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: TBEA XINJIANG SILICON INDUSTRY CO., LTD. TO: XINTE ENERGY CO., LTD. |
|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |