CN112573994A - 一种三氟甲烷的制备方法 - Google Patents

一种三氟甲烷的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112573994A
CN112573994A CN202011474024.2A CN202011474024A CN112573994A CN 112573994 A CN112573994 A CN 112573994A CN 202011474024 A CN202011474024 A CN 202011474024A CN 112573994 A CN112573994 A CN 112573994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steps
trifluoromethane
following
method comprises
gas
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.)
Granted
Application number
CN202011474024.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112573994B (zh
Inventor
耿谦
马毅斌
李金龙
倪珊珊
张雷
王利粉
付志杰
林坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peric Special Gases Co Ltd
Original Assignee
Peric Special Gases Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peric Special Gases Co Ltd filed Critical Peric Special Gases Co Ltd
Priority to CN202011474024.2A priority Critical patent/CN112573994B/zh
Publication of CN112573994A publication Critical patent/CN112573994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112573994B publication Critical patent/CN112573994B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/35—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions not affecting the number of carbon or of halogen atoms in the reaction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三氟甲烷的制备方法，属于精细氟化工技术领域；将反应物与碱金属氢氧化物溶解于溶剂中形成反应溶液，加热回流，反应至没有气体生成为止，使用冷阱收集反应生成的气相产物，气相产物的沸点为‑84℃，得到液态的目标产物，其主要成分为三氟甲烷，体积分数占95％以上；所述方法操作简单，并且产物三氟甲烷与微量杂质易于分离，有利于后续的纯化过程。

Description

一种三氟甲烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种三氟甲烷的制备方法，属于精细氟化工技术领域。
背景技术
电子气体是发展集成电路、光电子、微电子，特别是超大规模集成电路、液晶显示器件、半导体发光器件和半导体材料制造过程中不可缺少的基础性支撑源材料，它被称为电子工业的“血液”和“粮食”，它的纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性。在硅片制造厂，一个硅片需要两到三个月的工艺流程，完成450道或更多的工艺步骤，才能得到有各种电路图案的芯片。这个过程包括外延、成膜、掺杂，蚀刻、清洗、封装等诸多工序，需要的高纯电子化学气体及电子混合气高达30多种。含氟电子气体主要用作清洗剂和蚀刻剂。
随着集成电路先进制程的发展，浅槽工艺中氮化硅薄膜化学惰性强，很难被精准蚀刻，该工艺影响了集成电路制造的成品率。三氟甲烷作为SiO2以及Si3N4的主蚀刻剂外还可以作为CF4蚀刻气体的补充气体，用于等离子体中的C/F比例调节，进而调节蚀刻过程中高分子副产物的总量和种类，从而达到不同的各向异性蚀刻特性以及不同基体材料高选择性蚀刻特性的目的。
三氟甲烷，分子式：CHF3，CAS号：75-46-7，标况下为无色易燃气体，分子量：70.01，沸点：-84℃，熔点：-155℃，密度：1.52(-80℃)；相对密度2.43(空气＝1)，常压下是无毒无色无味的气体，过去主要作为制冷剂和灭火剂，目前作为一种新型电子气体在半导体制造领域用于芯片蚀刻制程中。
三氟甲烷(CHF3)作为一种新型电子气体，在半导体制造领域中用于芯片蚀刻制程。三氟甲烷除了作为二氧化硅(SiO2)以及氮化硅(Si3N4)的主蚀刻剂外，还可以作为四氟化碳(CF4)蚀刻气体的补充气体，用于等离子体中的C/F比例调节，从而达到各向异性蚀刻特性和不同基体材料高选择性蚀刻特性的目的。
目前，三氟甲烷的制备方法主要有以下5种方法：
1.电解法，即在无水氢氟酸中电解醋酸、丙酮或甲胺；但是，该方法能耗过高，且不能连续、一体化地生产纯度为5N的CHF3；
2.通过三氯甲烷与氟化银反应生成三氟甲烷，该方法存在反应不能连续，含氯副产物多，不易于分离的不足；
3.在125℃和加压的条件下，将三氟化锑或氟化氢与三氯甲烷反应，本反应可根据CHF3和氯化氢在不同溶剂的溶解度不同的特性，利用溶剂吸收法进行CHF3和氯化氢的分离，该反应存在催化剂有毒、污染环境，且温度较高，含氯副产物多的不足。
4.二氟一氯甲烷(CHClF2)在氯化铝(AlCl3)作用下的催化歧化反应，该反应是目前生产CHF3的主要方法。即CHClF2在一定温度和压力条件下，进入一级歧化反应器中，其反应产物经一级冷凝器除去CHF3后，未反应的CHClF2进入第二级歧化反应器中进一步反应。从二级歧化反应器中的产物，经过二级冷凝器除去三氯甲烷和二氟二氯甲烷后，得到纯度99.5％以上的CHF3；该反应产物中存在少量氟氯甲烷，很难使用精馏和吸附的方法提纯至5N。
5.利用膜分离技术回收CHClF2产品的副产物CHF3。
CHClF2是生产四氟乙烯和氟树脂、氟橡胶的重要原材料，在CHClF2的生产过程中会大量的副产物CHF3。有文献报道，采用硅橡胶膜通过二级三段式膜从CHClF2中分离副产物CHF3，可得到纯度为97％的CHF3，即使经过多级膜分离技术，也很难提纯至5N。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三氟甲烷的制备方法，所述方法操作简单，并且产物三氟甲烷与微量杂质易于分离。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种三氟甲烷的制备方法，所述方法步骤如下：
将反应物与碱金属氢氧化物溶解于溶剂中形成反应溶液，加热回流，反应至没有气体生成为止，使用冷阱收集反应生成的气相产物，气相产物的沸点为-84℃，得到液态的目标产物，其主要成分为三氟甲烷，体积分数占95％以上。
其中，所述反应物为三氟甲基磺酸和三氟甲基磺酸的碱土金属盐中的一种以上；优选为三氟甲基磺酸钡和三氟甲基磺酸钙中的一种以上。
优选，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种以上。
其中，所述溶剂为水或者沸点为100℃以上的醇类溶剂；优选为水、二乙二醇、四乙二醇和聚乙二醇中的一种以上；更优选为四乙二醇。
其中，所述反应物在反应溶液中的浓度为0.05mol/L～0.5mol/L；优选为0.1mol/L。
其中，所述反应物与碱金属氢氧化物的物质的量之比小于等于1；优选为1:1.1。
其中，冷阱收集温度小于等于-100℃。
优选，冷阱收集中采用的冷媒为液氮或干冰；更优选为液氮。
优选，加热回流反应温度为120℃～150℃。
有益效果
(1)本发明提供了一种三氟甲烷的制备方法，所述方法使用三氟甲基磺酸及其盐为原料，水或者高沸点醇类溶剂，通过化学反应一步制备三氟甲烷；生产操作简单。
(2)本发明所述方法，产生的杂质为空气、二氧化碳和少量的溶剂蒸汽，这些杂质与三氟甲烷物理性质差距很大，可以很容易分离，有利于后续的纯化过程。
(3)由于不接触含氯化合物，有利于三氟甲烷后续纯化制备成电子级气体。
附图说明
图1为实施例1制得产物的红外吸收光谱谱图；
图2为实施例1产物的气相色谱图；
图3为实施例2产物的气相色谱图；
图4为实施例3产物的气相色谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
以下实施例中：
采用赛默飞IS-10红外光谱仪进行物质鉴定。
采用安捷伦7820气相色谱仪进行纯度测定。
实施例1
将150g三氟甲基磺酸与62g氢氧化钾溶解于500mL水中，加热至100℃回流反应，反应至没有气体生成为止；使用-196℃液氮冷阱收集反应生成的沸点为-84℃气相产物，得到液态的目标产物；将该产物进行红外光谱测试，结果如图1所示，和三氟甲烷标准样品的红外谱图进行对比，可知本实施例制得了三氟甲烷；再将本实施例制得的产物进行气相色谱测试，结果见图2，本实施例制得的产物中，三氟甲烷的体积分数占95.7％以上。
实施例2
将165g三氟甲基磺酸钙与44g氢氧化钠溶解于500mL聚乙二醇中，其中聚乙二醇的分子量为2000，加热至150℃反应，反应至没有气体生成为止；使用-100℃干冰冷阱收集反应生成的沸点为-84℃气相产物，得到液态的目标产物；将本实施例制得的产物进行气相色谱测试，结果如图3所示，本实施例制得的产物中，三氟甲烷的体积分数占98.5％以上。
实施例3
将210g三氟甲基磺酸与27g氢氧化锂溶解于500mL四乙二醇中，加热至120℃反应，反应至没有气体生成为止；使用-150℃液氮冷阱收集反应生成的沸点为-84℃气相产物，得到液态的目标产物；将本实施例制得的产物进行气相色谱测试，结果如图4所示，本实施例制得的产物中，三氟甲烷的体积分数占95.5％以上。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
将反应物与碱金属氢氧化物溶解于溶剂中形成反应溶液，加热回流，反应至没有气体生成为止，使用冷阱收集反应生成的气相产物，得到液态的目标产物，其主要成分为三氟甲烷；
所述反应物为三氟甲基磺酸和三氟甲基磺酸的碱土金属盐中的一种以上；
所述溶剂为水或者沸点为100℃以上的醇类溶剂；
所述反应物在反应溶液中的浓度为0.05mol/L～0.5mol/L；
所述反应物与碱金属氢氧化物的物质的量之比小于等于1；
冷阱收集温度小于等于-100℃。
2.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述反应物为三氟甲基磺酸钡和三氟甲基磺酸钙中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述溶剂为水、二乙二醇、四乙二醇和聚乙二醇中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述反应物在反应溶液中的浓度为0.1mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述反应物与碱金属氢氧化物的物质的量之比为1:1.1。
7.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：冷阱收集中采用的冷媒为液氮或干冰。
8.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：冷阱收集中采用的冷媒为液氮。
9.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：加热回流反应温度为120℃～150℃。
10.根据权利要求1所述的一种三氟甲烷的制备方法，其特征在于：所述反应物为三氟甲基磺酸钡和三氟甲基磺酸钙中的一种以上；
所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的一种以上；
所述溶剂为水、二乙二醇、四乙二醇和聚乙二醇中的一种以上；
所述反应物在反应溶液中的浓度为0.1mol/L；
所述反应物与碱金属氢氧化物的物质的量之比为1:1.1；
冷阱收集中采用的冷媒为液氮或干冰；
加热回流反应温度为120℃～150℃。
CN202011474024.2A 2020-12-15 2020-12-15 一种三氟甲烷的制备方法 Active CN112573994B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011474024.2A CN112573994B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种三氟甲烷的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011474024.2A CN112573994B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种三氟甲烷的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112573994A true CN112573994A (zh) 2021-03-30
CN112573994B CN112573994B (zh) 2022-11-25

Family

ID=75134892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011474024.2A Active CN112573994B (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种三氟甲烷的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112573994B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179148A (zh) * 1995-02-24 1998-04-15 罗纳·布朗克化学公司 亲核试剂全氟烷基化的反应剂、化合物和方法以及所得到的衍生物
CN104157906A (zh) * 2014-08-15 2014-11-19 中国人民解放军国防科学技术大学 基于功能性聚合物的复合电解质膜及其制备方法和锂硫二次电池
CN111269074A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 河北科技大学 一种α-卤代三氟甲基取代烷烃的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179148A (zh) * 1995-02-24 1998-04-15 罗纳·布朗克化学公司 亲核试剂全氟烷基化的反应剂、化合物和方法以及所得到的衍生物
CN104157906A (zh) * 2014-08-15 2014-11-19 中国人民解放军国防科学技术大学 基于功能性聚合物的复合电解质膜及其制备方法和锂硫二次电池
CN111269074A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 河北科技大学 一种α-卤代三氟甲基取代烷烃的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王祥瑞等: "《吸入麻醉药》", 31 January 2017, 上海世界图书出版公司 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112573994B (zh) 2022-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI761616B (zh) 六氟丁二烯之製造方法
CN1324110C (zh) 用于缓冲酸蚀刻溶液的氟化表面活性剂
US20120253058A1 (en) Manufacture of difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate and tetrafluoroethylene carbonate
JPWO2014136877A1 (ja) 高純度２−フルオロブタン
US7102039B2 (en) Production and use of octafluoropropane
US9416075B2 (en) Method for purifying 2-fluorobutane
CN112573994B (zh) 一种三氟甲烷的制备方法
CN111269080A (zh) 一种全氟1,3-丁二烯的微反应器制备系统及其制备方法
JP4164643B2 (ja) ドライエッチング方法及びパーフルオロ−２−ペンチンの製造方法
KR100502996B1 (ko) 옥타플루오로프로판의 제조 방법
JP2010001244A (ja) 含フッ素オレフィン化合物の製造方法
CN112899707B (zh) 一种六氟乙烷的制备方法
CN112898114A (zh) 一种一氟甲烷的制备方法
CN111269079A (zh) 一种全氟1,3-丁二烯的制备系统及其制备方法
JP2008222660A (ja) スルホンイミド基含有化合物の製造方法
JP2002255868A (ja) パーフルオロカーボン類の製造方法およびその用途
JP2946103B2 (ja) トリフルオロメタンスルホン酸フッ化物の捕集方法
KR20020019589A (ko) 헥사플루오로에탄 제조방법 및 그것의 용도
WO2012077561A1 (ja) 精製モノフルオロメタンの製造方法
KR102400265B1 (ko) 증류를 이용한 불산계 혼산액 분석 방법
TWI796803B (zh) 蝕刻氣體及其製造方法、以及、蝕刻方法、半導體元件之製造方法
KR102400266B1 (ko) 추출을 이용한 불산계 혼산액 분석 방법
TWI798875B (zh) 蝕刻氣體及其製造方法、以及、蝕刻方法、半導體元件之製造方法
CN115745732A (zh) 一种制备氟甲烷的方法
JP2013095715A (ja) 環状ハイドロフルオロエーテル及び環状ハイドロフロオロビニルエーテルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 057550 No. five Weir Road, chemical industry gathering area, Feixiang District, Handan, Hebei, 1

Applicant after: China shipbuilding (Handan) Perry Special Gas Co.,Ltd.

Address before: No.1 Weiwu Road, chemical industry gathering area, Feixiang County, Handan City, Hebei Province

Applicant before: PERIC SPECIAL GASES Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant