CN112645337A - 一种六氯乙硅烷的制备方法 - Google Patents

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张琴
郑旭阳
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Abstract

本发明涉及一种六氯乙硅烷的制备方法，属于化工技术领域；所述方法如下：将硅粉、四氯化硅和催化剂混合均匀，在近无氧环境下微波反应，反应温度为80℃～250℃，反应3h以上，微波反应结束后，得到产物，冷却，得到气相部分和液相部分；液相部分经过过滤后，得到的滤液经纯化，得到六氯乙硅烷；本发明所述方法操作简单，反应原料易得，成本较低；后续的精馏纯化工艺可以间歇操作，也可以通过设置多个反应器配合实现连续化分离，易于实现工业化生产。

Description

一种六氯乙硅烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种六氯乙硅烷的制备方法，尤其涉及一种采用微波反应制备高纯度六氯乙硅烷的方法，属于化工技术领域。
背景技术
在半导体工业中，高纯(≥99％)六氯乙硅烷是一种重要的电子材料，可以用来气相沉积制作无定形硅薄膜及其外延膜(如SiN、SiGe、SiC等)，相对于传统的使用硅烷、二氯二氢硅进行气相沉积的方法，采用高纯六氯乙硅烷的气相沉积方法，其沉积温度低、选择性高、薄膜密度均匀且薄膜性能优越。
目前六氯乙硅烷制备方法主要分为两类，一类是从现有的氯硅烷混合物原料进行分离和提取，如多晶硅行业的废气，这类反应由于原料成分复杂，涉及的分离步骤相对繁琐，且最终产品难以达到较高的纯度。另一类是硅粉/硅合金与氯气或四氯化硅进行固相反应，但这一类方法因为是固相反应的原因，反应速率低，装置复杂，不利于工业化应用。
相比于传统的反应方式，采用微波反应的优点有：选择性加热、加热速度快以及在作为能量源驱动催化反应过程时有利于提高目标产物的选择性。
目前采用微波反应制备六氯乙硅烷的方法，并且获得纯度较高的六氯乙硅烷的产品，目前尚未见报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种六氯乙硅烷的制备方法，所述方法操作简单，反应原料易得，成本较低，易于实现工业化生产。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种六氯乙硅烷的制备方法，所述方法步骤如下：
将硅粉、四氯化硅(SiCl4)和催化剂混合均匀，在近无氧环境下微波反应，反应温度为80℃～250℃，反应3h以上，微波反应结束后，得到产物，冷却，得到气相部分和液相部分；液相部分经过过滤后，得到的滤液经纯化，得到六氯乙硅烷。
优选所述硅粉的目数大于等于120目，更优选为200目～320目；硅粉的颗粒越小越有利于增大其与SiCl4之间的接触，有利于界面上传质速率的提升，但若硅粉的目数大于320目，成本将会更高，对反应效果的提升空间不会很大。
所述催化剂为活性碳、碳化硅、过渡金属氧化物、过渡金属碳化物、碳化硅负载活性碳、碳化硅负载过渡金属氧化物和碳化硅负载过渡金属碳化物中的一种以上。
优选硅粉与SiCl4物质的量之比为1:1～1:5。
优选催化剂的物质的量与硅粉和四氯化硅两者的总物质的量之比为1:200 ～1:600。
优选反应时间为3h～6h。
所述近无氧环境是使用氮气、惰性气体和氯代烃类气体中的一种以上置换反应环境中的空气而建立的。
优选，近无氧环境是使用氮气、氦气、氩气、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种以上置换反应环境中的空气而建立的。
优选，气相部分继续在微波反应中循环使用。
优选，液相部分经过过滤后，残留的固体回收再利用。
其中，所述纯化为滤液在脱轻塔内进行脱轻处理，脱除轻组分杂质；塔操作压力控制在0.1MPa～0.3MPa，温度为59℃～98℃；脱轻后的物料进入脱重塔进行精馏分离，在塔顶液相采出六氯乙硅烷产品；塔操作压力控制在 0.1MPa～0.3MPa，温度为145℃～189℃。
有益效果
本发明提供的一种六氯乙硅烷的制备方法，通过将硅粉、四氯化硅和催化剂混合，在近无氧环境下进行微波反应；所述方法通过微波作用强化反应速率，缩短反应时间，从而提高产量；微波反应结束后，所得物料冷却，得到的气相部分可以继续在微波反应中循环利用，液相部分过滤，残留的固体可回收再利用，滤液送入精馏系统进行纯化，滤液在依次经过脱轻处理和脱重处理后，可得到高纯度的六氯乙硅烷产品；本发明所述方法操作简单，反应原料易得，成本较低；后续的精馏纯化工艺可以间歇操作，也可以通过设置多个反应器配合实现连续化分离，易于实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合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：
微波反应器为FCMCR-3微波化学反应器。
采用岛津GCMS-QP2010S气质联用仪进行六氯乙硅烷的物质检测，采用安捷伦GC-7890A气相色谱测试六氯乙硅烷的纯度。
所用活性炭颗粒的目数为100目～300目。
实施例1
采用N2对微波反应器进行充分置换并形成近无氧环境，将硅粉、四氯化硅和氧化铜混合均匀后放入微波反应器中进行反应；其中硅粉的目数为200目，硅粉与四氯化硅的物质的量之比为1:3，催化剂与硅粉和四氯化硅两者的总物质的量之比为1:200；反应的功率为300W，温度为180℃，反应4h，反应结束后，冷却至40℃后，气相继续在微波反应器中循环使用，液相部分过滤后，残留的固体回收再利用，得到的滤液在脱轻塔内进行脱轻处理，脱除轻组分杂质，脱轻塔操作压力为0.1MPa、温度为59℃；脱轻后的物料进入脱重塔进行精馏分离，脱重塔操作压力控制在0.1MPa，温度为145℃，在脱重塔顶液相采出产物；采用气质联用仪检测出所述产物为六氯乙硅烷，经气相色谱测试，可知本实施例制得的六氯乙硅烷的纯度为99.6％。
实施例2
采用氩气和一氯甲烷(V氩气:V一氯甲烷＝90:10)混合气对微波反应器进行充分置换并形成绝氧环境，将硅粉、四氯化硅和活性碳颗粒混合均匀后放入微波反应器中进行反应；其中硅粉的目数为300目，硅粉与四氯化硅的摩尔比为1:2，催化剂与硅粉和四氯化硅两者的总物质的量之比为1:400；反应的功率为 300W，温度为200℃，反应4h，反应结束后，冷却至40℃后，气相继续在微波反应器中循环使用，液相部分过滤后，残留的固体回收再利用，得到的滤液在脱轻塔内进行脱轻处理，脱除轻组分杂质，脱轻塔操作压力为0.3MPa、温度为98℃；脱轻后的物料进入脱重塔进行精馏分离，脱重塔操作压力控制在0.3MPa，温度为189℃，在脱重塔顶液相采出产物；采用气质联用仪检测出所述产物为六氯乙硅烷，经气相色谱测试，可知本实施例制得的六氯乙硅烷的纯度为99.3％。
实施例3
采用氩气对微波反应器进行充分置换并形成绝氧环境，将硅粉、四氯化硅和活性碳颗粒混合均匀后放入微波反应器中进行反应；其中硅粉的目数为250 目，硅粉与四氯化硅的摩尔比为1:4，催化剂与硅粉和四氯化硅两者的总物质的量之比为1:250；反应的功率为300W，温度为150℃，反应5h，反应结束后，冷却至40℃后，气相继续在微波反应器中循环使用，液相部分过滤后，残留的固体回收再利用，得到的滤液在脱轻塔内进行脱轻处理，脱除轻组分杂质，脱轻塔操作压力为0.2MPa、温度为82℃；脱轻后的物料进入脱重塔进行精馏分离，脱重塔操作压力控制在0.2MPa，温度为171℃，在脱重塔顶液相采出产物；采用气质联用仪检测出所述产物为六氯乙硅烷，经气相色谱测试，可知本实施例制得的六氯乙硅烷的纯度为99.7％。
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)

1.一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：所述方法步骤包括：
将硅粉、SiCl4和催化剂混合均匀，在近无氧环境下微波反应，反应温度为80℃～250℃，反应3h以上，微波反应结束后，得到产物，冷却，得到气相部分和液相部分；液相部分经过过滤后，得到的滤液经纯化，得到六氯乙硅烷；
所述催化剂为活性碳、碳化硅、过渡金属氧化物、过渡金属碳化物、碳化硅负载活性碳、碳化硅负载过渡金属氧化物和碳化硅负载过渡金属碳化物中的一种以上；
所述近无氧环境是使用氮气、惰性气体和氯代烃类气体中的一种以上置换反应环境中的空气而建立的；
所述纯化为滤液在脱轻塔内进行脱轻处理，脱除轻组分杂质；塔操作压力控制在0.1MPa～0.3MPa，温度为59℃～98℃；脱轻后的物料进入脱重塔进行精馏分离，在塔顶液相采出六氯乙硅烷产品；塔操作压力控制在0.1MPa～0.3MPa，温度为145℃～189℃。
2.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：硅粉的目数大于等于120目。
3.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：硅粉的目数为200目～320目。
4.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：硅粉与SiCl4物质的量之比为1:1～1:5。
5.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：催化剂的物质的量与硅粉和四氯化硅两者的总物质的量之比为1:200～1:600。
6.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：反应时间为3h～6h。
7.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：近无氧环境是使用氮气、氦气、氩气、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种以上置换反应环境中的空气而建立的。
8.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：气相部分继续在微波反应中循环使用。
9.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：液相部分经过过滤后，残留的固体回收再利用。
10.根据权利要求1所述的一种六氯乙硅烷的制备方法，其特征在于：硅粉的目数为200目～320目；
硅粉与SiCl4物质的量之比为1:1～1:5；
催化剂的物质的量与硅粉和四氯化硅两者的总物质的量之比为1:200～1:600；
反应时间为3h～6h；
近无氧环境是使用氮气、氦气、氩气、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种以上置换反应环境中的空气而建立的；
气相部分继续在微波反应中循环使用；
液相部分经过过滤后，残留的固体回收再利用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116854100A (zh) * 2023-08-01 2023-10-10 铜陵安德科铭电子材料科技有限公司 一种六氯乙硅烷及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103011173A (zh) * 2012-12-18 2013-04-03 江南大学 六氯乙硅烷的合成方法
CN103112859A (zh) * 2013-02-26 2013-05-22 天津大学 连续式氯硅烷残液回收处理装置及方法
CN103648981A (zh) * 2011-07-11 2014-03-19 赢创德固赛有限公司 具有改善的产量的制造较高硅烷的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103648981A (zh) * 2011-07-11 2014-03-19 赢创德固赛有限公司 具有改善的产量的制造较高硅烷的方法
CN103011173A (zh) * 2012-12-18 2013-04-03 江南大学 六氯乙硅烷的合成方法
CN103112859A (zh) * 2013-02-26 2013-05-22 天津大学 连续式氯硅烷残液回收处理装置及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. A. KORNEV ETC.: "Silicon Tetrachloride Conversion in Microwave Discharge Hydrogen Plasma", 《THEORETICAL FOUNDATIONS OF CHEMICAL ENGINEERING》 *
姚其正: "《药物合成反应》", 31 December 2019, 中国医药科技出版 *
张龙等: "《绿色化学》", 31 July 2014, 华中科技大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116854100A (zh) * 2023-08-01 2023-10-10 铜陵安德科铭电子材料科技有限公司 一种六氯乙硅烷及其制备方法
CN116854100B (zh) * 2023-08-01 2024-01-05 铜陵安德科铭电子材料科技有限公司 一种六氯乙硅烷及其制备方法

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