CN103091271A - 测定四氟化硅气体中杂质碘含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了测定四氟化硅气体中杂质碘含量的方法，包括以下步骤：第一步，配置100mLNaOH或KOH吸收液；第二步，连接好冷冻装置；第三步，用惰性气体置换整个管路中的空气，然后抽真空，反复5次；第四步，将经浓硫酸吸收、含氟化氢的浓硫酸吸收、活性炭、硅藻土净化后的SiF4气体引入冷冻装置，除去HI以及I2；第五步，将冷冻后的SiF4气体引入吸收瓶吸收，控制增重量m；第六步，用紫外分光光度法分析气体中的碘含量。本发明方法用于四氟化硅中杂质碘的分析，可以准确、迅速地测定碘杂质的含量，有利于高纯度四氟化硅的生产。适用于生产四氟化硅的企业。

Description

测定四氟化硅气体中杂质碘含量的方法
技术领域
本发明涉及卤化硅，尤其涉及四氟化硅，也涉及碘，具体而言，涉及四氟化硅中杂质碘的测定方法。 
背景技术
近年来，四氟化硅作为生产硅烷、晶体硅、非晶体硅、硅氧化物原料的研究与应用方兴未艾，以四氟化硅为原料的新硅烷法为多晶硅行业带来的变革，引起了人们的广泛关注。据测定，磷肥工业中的磷矿石中的碘含量约为0.0057％～0.0076％，在生产过程中，杂质碘以HI的形式存在于湿法磷酸浓缩的副产品氟硅酸中，碘含量在115mg/L左右。在利用氟硅酸和浓硫酸反应生产四氟化硅气体时，部分HI和浓硫酸反应生成碘单质，因此，四氟化硅气体中 碘是以HI和I2单质的状态存在。工业上对四氟化硅的纯化方法有物理法和化学法两大类。物理法主要包括吸附法和冷冻法，其中冷冻法可以除去不凝性杂质。 
碘的分析方法主要包括光度法，电化学法等，但光度法居首位。四氟化硅中的碘杂质通过在适度酸度条件下利用溴水定量氧化I-成为IO3 -,过量的溴水用加热、加甲酸钠除去，然后加入过量的KI溶液，使IO3 -和I-反应生成I3 --，其反应方程式可表示为： 
3Br2+I-+3H20 = IO3 -+6Br-+6H+
IO3 -+8I-+6H+=3I3 -+3H20
    由于I3 -在紫外光区的350nm（288nm）处具有最大吸收峰，有很高的灵敏度，可进行吸光光度的测定。
迄今为止，尚无四氟化硅气体中杂质碘的检测技术的报道。  
发明内容
本发明的目的在于提供测定四氟化硅气体中杂质碘含量的方法，为高纯度四氟化硅的生产服务。 
为有效地测定四氟化硅气体中的碘含量，发明人提供的测定四氟化硅中的碘含量的方法，包括如下步骤： 
第一步，配置100mL NaOH或KOH吸收液；
第二步，连接好冷冻装置；
第三步，用惰性气体置换整个管路中的空气，然后抽真空，反复5次；
第四步，将经浓硫酸吸收、含氟化氢的浓硫酸吸收、活性炭、硅藻土净化后的SiF4气体引入冷冻装置，除去HI以及I2；
第五步，将冷冻后的SiF4气体引入吸收瓶吸收，控制增重量m；
第六步，用紫外分光光度法分析气体中的碘含量。
上述方法的第一步中，所述的NaOH或KOH吸收液的质量分数为20％。 
上述方法的第二步中，所述冷冻介质为液氮或冷阱。 
上述方法的第三步中，所述的惰性气体为Ar或He。 
上述方法的第四步中，所述的冷冻温度控制在-85℃～-40℃之间。 
上述方法的第五步中，所述增重量m的控制在用NaOH吸收时≤8.6g，在用KOH吸收时≤6.1g。 
根据反应方程式来控制增重量： 
               SiF4+6NaOH=Na2SiO3+4NaF+3H2O
Figure 2012104937300100002DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2012104937300100002DEST_PATH_IMAGE004
同上，若吸收液为KOH,则应控制增重量为：
Figure 2012104937300100002DEST_PATH_IMAGE006
上述方法的第六步中，所述紫外分光光度法的具体操作如下：
（1）用移液管准确量取V1的100ug/mL KI储备液于200mL的棕色容量瓶中，稀释至刻度，得KI=C1ug/mL的KI标准溶液;分别移取KI标准工作溶液0mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL于50mL的1,2,3,4,5,6号容量瓶中，加少量纯水，然后依次加入5mL的混酸，即4mL浓硫酸与4mL浓磷酸配置的100mL溶液 、1mL含量为100g/L的NaOH或KOH溶液、1mL的NaCl饱和溶液和2mL3％溴水；加入各种试剂后摇匀，置于沸水浴中1～2min，取出；立即加入1滴含量为200g/L 的CHOONa溶液，不能过量；再次置于沸水中加热1～2min，取出在冷水浴中冷却至室温，再加入1mL 含量为10g/L的KI溶液，呈黄色；以1号溶液为参比溶液，在350nm或288nm处测定其紫外吸光光度，得标准曲线；
   (2) 吸取V2mL样品于100mL容量品中，定容摇匀，得试样；吸取试样0mL，V3mL试样于50mL容量瓶1、2中，加入V4mL混酸溶液，保证溶液在酸性范围内，摇匀，以下操作同（1）。在波长350nm（288nm）处以1号溶液为空白参比，测定吸光度。
   (3) 将(2)中测定的吸光度通过标准曲线查得与之相对应的溶液浓度，通过以下公式计算吸收液中的碘含量以及四氟化硅气体中的碘含量。 
吸收液中的碘的质量： 
Figure DEST_PATH_IMAGE008
四氟化硅中碘含量：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中，C溶液浓度—由标准曲线查的的值，MI=127g/ml，MKI=166g/ml
发明人指出：大量的实验证明，当碘的浓度小于0.01ug/mL，达到仪器的检测限度，扫描图谱为一条直线。
本发明方法用于四氟化硅中杂质碘的分析，可以准确、迅速地测定碘杂质的含量，有利于高纯度四氟化硅的生产。适用于生产四氟化硅的企业。 
具体实施方式
    下面的实施例对本发明做进一步说明： 
实施例1  吸收经浓硫酸吸收、含氟化氢的浓硫酸吸收、活性炭、硅藻土净化后但未经冷冻的四氟化硅吸收液5.89g ，用紫外分光光度法测定碘含量为0.01％～0.04％；控制经冷冻后的气体吸收液增重5.89g，用紫外分光光度法检测在最大吸光度处无吸收值，进行光谱扫描为一条直线，说明吸收液中碘的含量< 0.01ug/mL，经由V2=50mL、V3=30mL计算，可知样品气中含碘的质量分数量﹤5×10-7，或含碘的体积分数﹤1×10-6（1ppm）。
  实施例2   吸收经浓硫酸吸收、含氟化氢的浓硫酸吸收、活性炭、硅藻土净化后但未经冷冻的四氟化硅吸收液6.91g ，用紫外分光光度法测定碘含量为0.01％～0.04％范围；控制经冷冻后的气体吸收液增重6.91g,用紫外分光光度法检测在最大吸光度处无吸收值，进行光谱扫描为一条直线，说明吸收液中碘的含量< 0.01ug/mL，经由V2=50mL、V3=30mL计算，可知样品气中含碘的质量分数量﹤5×10-7，或含碘的体积分数﹤1×10-6（1ppm）。  
实施例3  吸收经浓硫酸吸收、含氟化氢的浓硫酸吸收、活性炭、硅藻土净化后但未经冷冻四氟化硅吸收液5.15g，用紫外分光光度法测定碘含量为0.01％～0.04％；控制经冷冻后的气体吸收液增重5.15g,用用紫外分光光度法检测在最大吸光度处无吸收值，进行光谱扫描为一条直线，说明吸收液中碘的含量< 0.01ug/mL，经由V2=50mL、V3=30mL计算，可知样品气中含碘的质量分数量﹤5×10-7，或含碘的体积分数﹤1×10-6（1ppm）。

Claims (7)

1.测定四氟化硅中的碘含量的方法，其特征包括如下步骤：
第一步，配置100mL NaOH或KOH吸收液；
第二步，连接好冷冻装置；
第三步，用惰性气体置换整个管路中的空气，然后抽真空，反复5次；
第四步，将经浓硫酸吸收、含氟化氢的浓硫酸吸收、活性炭、硅藻土净化后的SiF4气体引入冷冻装置，除去HI以及I2；
第五步，将冷冻后的SiF4气体引入吸收瓶吸收，控制增重量m；
第六步，用紫外分光光度法分析气体中的碘含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于第一步中，所述的NaOH或KOH吸收液的质量分数为20％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于第二步中，所述冷冻介质为液氮或冷阱。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于第三步中，所述的惰性气体为氩气或氦气。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第四步中，所述的冷冻温度控制在-85℃～-40℃。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第五步中，所述增重量m控制在用NaOH吸收时≤8.6g，在用KOH吸收时≤6.1g。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于第六步中，所述紫外分光光度法的具体操作如下：
（1）用移液管准确量取V1的KI储备液与200mL的棕色容量瓶中，稀释至刻度，得KI=C1ug/mL的KI标准溶液1;分别移取KI标准工作溶液0mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL于50mL的1,2,3,4,5,6号容量瓶中，加少量纯水，然后依次加入5mL的混酸，即4mL浓硫酸与4mL浓磷酸配置的100mL溶液、1mL的NaOH或KOH溶液1、1mL的NaCl饱和溶液和2mL3％溴水；加入各种试剂后摇匀，置于沸水浴中1～2min，取出；立即加入1滴CHOONa溶液，不能过量；再次置于沸水中加热1～3min，取出在冷水浴中冷去至室温，在加入1mL含量为10g/L的KI溶液呈黄色；以1号溶液为参比溶液，在350nm处测定其紫外吸光光光度，得标准曲线1和2；
   (2) 吸取V2mL样品于100mL容量品中，定容摇匀，得试样； 吸取试样0mL，V3mL试样于50mL容量瓶1、2中，加入V4mL混酸，即4mL浓硫酸与4mL浓磷酸配置的100mL溶液，保证溶液在酸性范围内，摇匀，以下操作同上一步，在波长350nm或288nm处以1号溶液为空白参比，测定吸光度；
   (3) 将测定的吸光度通过标准曲线查得与之相对应的溶液浓度，通过以下公式计算吸收液中的碘含量以及四氟化硅气体中的碘含量；
吸收液中的碘的质量：    
Figure 29446DEST_PATH_IMAGE002
四氟化硅中碘含量：
Figure 884269DEST_PATH_IMAGE004
其中,C溶液浓度—由标准曲线查的的值，MI=127g/mL，MKI=166g/mL。
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