FI74934C - Foerfarande foer framstaellning av silan. - Google Patents
Foerfarande foer framstaellning av silan. Download PDFInfo
- Publication number
- FI74934C FI74934C FI850980A FI850980A FI74934C FI 74934 C FI74934 C FI 74934C FI 850980 A FI850980 A FI 850980A FI 850980 A FI850980 A FI 850980A FI 74934 C FI74934 C FI 74934C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- melt
- hydride
- silane
- hydrogen
- sif
- Prior art date
Links
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 38
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910012375 magnesium hydride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 18
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- -1 hydride ions Chemical class 0.000 claims description 6
- XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M caesium fluoride Chemical compound [F-].[Cs+] XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N trifluorosilicon Chemical compound F[Si](F)F ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 6
- 229910004016 SiF2 Inorganic materials 0.000 description 5
- MGNHOGAVECORPT-UHFFFAOYSA-N difluorosilicon Chemical compound F[Si]F MGNHOGAVECORPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910001615 alkaline earth metal halide Chemical class 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 2
- XPBBUZJBQWWFFJ-UHFFFAOYSA-N fluorosilane Chemical compound [SiH3]F XPBBUZJBQWWFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M rubidium chloride Chemical compound [Cl-].[Rb+] FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 2
- CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 4-(4-chlorophenyl)-4,5,6,7-tetrahydrothieno[3,2-c]pyridine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1C(C=CS2)=C2CCN1 CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical class [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VSKBCRUQHHGABO-UHFFFAOYSA-N [Al].[H][H].[H][H].[H][H] Chemical compound [Al].[H][H].[H][H].[H][H] VSKBCRUQHHGABO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000095 alkaline earth hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004761 hexafluorosilicates Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIAPCJWMELPYOE-UHFFFAOYSA-N lithium hydride Chemical compound [LiH] SIAPCJWMELPYOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000103 lithium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- BLQJIBCZHWBKSL-UHFFFAOYSA-L magnesium iodide Chemical compound [Mg+2].[I-].[I-] BLQJIBCZHWBKSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001641 magnesium iodide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- NTTOTNSKUYCDAV-UHFFFAOYSA-N potassium hydride Chemical compound [KH] NTTOTNSKUYCDAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000105 potassium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- JTDPJYXDDYUJBS-UHFFFAOYSA-N quinoline-2-carbohydrazide Chemical compound C1=CC=CC2=NC(C(=O)NN)=CC=C21 JTDPJYXDDYUJBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052990 silicon hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000104 sodium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/04—Hydrides of silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/04—Hydrides of silicon
- C01B33/043—Monosilane
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Steroid Compounds (AREA)
- Pyrane Compounds (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Bidet-Like Cleaning Device And Other Flush Toilet Accessories (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Chair Legs, Seat Parts, And Backrests (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Description
1 74934
Menetelmä silaanin valmistamiseksi
Keksintö koskee menetelmää, jonka avulla voidaan valmistaa silaa-nia, SiH^, antamalla piitetrafluoridin SiF^ reagoida magnesium-hydridin, MgH2 kanssa
SiF4 + 2 MgH2 -> SiH4 + 2 MgF2
Silaanilla on suuri tekninen merkitys ennen kaikkea valmistettaessa nykyaikaisia integroituja kytkinpiirejä ja elektrolyyttivalo-kennoja amorfisesta piistä.
Silaanin valmistamiseksi tunnetaan menetelmiä, jotka perustuvat metallurgisen piin tai halogeenisilaanien käyttämiseen raaka-aineina .
Halogeenisilaaneista on SiF^ :llä erikoisen'suuri tekninen merkitys johtuen sen helposta saatavuudesta ja sen halvasta hinnasta. Sitä kertyy raakafosfaattien kostean uuttamisen yhteydessä suurin määrin poistokaasuihin ja sitä voidaan saada sieltä talteen erilaisten, osittain teollisuudessa koeteltujen menetelmien avulla hyvin puhtaassa muodossa; menetelmiä on selostettu esimerkiksi Proc.-Fert.Soc.(PFRSAZ) V 163, 23 pp, 1977. Kaasumaisena yhdisteenä voidaan SiF4, mikäli halutaan, helposti lisäpuhdistaa. SiF4:ssä on piin osuus 27 paino-%, mikä on suurin piipitoisuus kaikissa piiperhalogenideissa, jopa suurempi piipitoisuus kuin trikloorisilaanissa. Se on sen vuoksi hyvin taloudellinen lähtöaine muiden piiyhdisteiden valmistuksessa käytettäväksi.
DE-PS 1 034 159 tunnetaan piihalogenidien reaktio kompleksisten alkalihydridi-booritrialkyyli- tai aikaiihydridi-alumiinialkoho-laatti-yhdisteiden kanssa johonkin orgaaniseen liuottimeen liuotettuna, jolloin tuloksena on piihydridejä. Haittana on tässä reaktiossa se, että syntyvä piihydridi on liuotinhöyryjen samoin 2 74934 kuin boori- tai alumiiniyhdisteiden saastuttamaa, ja että menetelmä voidaan suorittaa ainoastaan ei-jatkuvana.
Samoin on tunnettua antaa SiF^:n reagoida kalsiumhydridin kanssa lämpötilavälillä 250 - 300°C silaaniksi (Paul Hagenmiiller, Robert de Pape, Comp. rend. 251, 2032-4 (1960); Robert de Pape, Ann.Chim., t.8, 1963, sivut 185-195). Tässä tapauksessa on haittana se, että reaktio pysähtyy pian ja pii saostuu. Siten esimerkiksi 24 h re-aktioajan jälkeen 290°C:ssa todettiin ainoastaan 12 %:n konversio.
US-PS 2 933 374:stä on tunnettua antaa SiF^rn reagoida vedyn kanssa sähkövalokaaressa fluorisilaaneiksi, jotka muutetaan dispro-portioreaktiossa lämpötilavälillä 125 - 300°C silaaniksi natrium-fluoridin kautta. Tässä tapauksessa on epäedullista, että SiF^:n muuttaminen fluorisilaaneiksi tuottaa vain vähäisen saaliin huolimatta korkeista energiakuluista ja disproportioreaktiossa nat- riumfluoridin kanssa SiF.rää menee hukkaan natriumheksafluorosili- 4 kaatin muodostumisen vuoksi.
DE-PS 1 080 077:stä tunnetaan menetelmä ja laite, jonka avulla voidaan alkuaineiden boorin, piin tai germaniumin halogeenisubs-tituoituja yhdisteitä pelkistää antamalla niiden reagoida alkali-tai maa-alkalihydridien kanssa alkali-, ammonium- tai maa-alkali-halogenidin tai -halogeenidiseoksen sulatteessa. Tämä menetelmä edellyttää kuitenkin sellaisten metallihydridien käyttöä, jotka ovat suhteellisen korkeissa työskentelylämpötiloissa kestäviä sulatteessa, kuten esimerkiksi litiumhydridi. Menetelmän ja laitteen selostuksessa ei kuitenkaan ole ilmoitettu sulatteen työs-kentelylämpötilan ja metallihydridien termisen hajoamisen välistä suhdetta. Päinvastoin edellytetään, että metallihydridit ovat sulatteessa suhteellisen korkeissa työskentelylämpötiloissa kestäviä.
Mutta jos otetaan huomioon, että esimerkiksi natrium- ja kalium-hydridi alkavat jo noin 300°C:ssa hajota ja että magnesiumhydridi 3 74934 on jo noin 280°C:ssa täysin hajonnut (S. Ullman, 4. painos, osa 13, sivu 114 ja 116 tai E. Wiberg ja E. Amberger, "Hydrides of the Elements of Main Groups I-IV", Elsevier 1971, sivu 29 ja 35), on juuri näiden teknisesti helposti saatavien metallihydridien käyttö poissuljettua. Magnesiumhydridi, maa-alkalihydridi, joka voidaan valmistaa magnesiumista, ainoasta suurteknisessä mittakaavassa saatavissa olevasta, kustannuksiltaan halvasta maa-alkalista, on termisen hajoamisen vuoksi sopimatonta käytettäväksi julkaisun selostamassa menetelmässä. Käyttökelpoisten metallihydridien korkeiden hankintahintojen alentamiseksi ehdotetaan vielä, että reaktori suunniteltaisiin siten, että silaanisynteesin ohella sitä voitaisiin käyttää samanaikaisesti myös alkali- tai maa-alkalimetallien elektrolyyttiseen valmistukseen ja sitä seuraavaan, vastaavan metallihydridin synteesiin. Reaktorit, jotka soveltuvat kaikkiin näihin reaktioihin, ovat luonnollisesti vastaavasti käyttökustannuksiltaan kalliita ja herkkiä häiriöille.
Keksinnön tehtävävä on saada aikaan menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa puhdasta silaania teollisuusmittakaavassa saatavissa olevista raaka-aineista piitetrafluoridista ja magnesium-hydridistä.
Keksittiin, että SiF^:n muuttaminen SiH^:ksi MgH2:n avulla voidaan toteuttaa niin, että tuotos on hyvä ja reaktioaika lyhyt, jos MgH2:n annetaan reagoida SiF^ :n kanssa alkali- tai maa-alka-lihalogenidien sulatteessa vedyn osapaineessa, joka on suurempi kuin MgH2:n dissosioitumispaine sulatteen työskentelylämpötilassa.
Sopivilla sulatteilla tulee olla mahdollisimman alhainen sulamispiste, jotta vedyn paine voidaan pitää reaktion aikana alhaisena, voidaan kohdella varoen reaktorin materiaalia ja pitää energian tarve kurissa, samoin kuin estää muodostuneen silaanin terminen hajoaminen. Sulatteet eivät saa reagoida SiF^in eikä SiH^m kanssa. Niiden tulee olla vapaita vedestä, hydroksidista ja oksidista reaktorin korroosion ja haitallisten sivureaktioiden välttämiseksi.
4 74934
Eri alkali- tai maa-alkalihalogenidien seoksia pidetään parhaana. Alhaisiin sulamispisteisiin pääsemistä varten on erikoisen edullista käyttää eutektisiä seoksia. Esimerkkejä sopivista alhaisen sulamispisteen omaavista eutektisistä suolaseoksista ovat:
Koostumus (mooli-%) Eutektisen seoksen s.p.(°C) 41,0 RbCl/56,6 LiCl/2,4 NaCl 318 40 KBr/60 LiBr 348 24 KC1/43 LiCl/33 NaCl 357 41,5 KCl/58,5 LiCl 361 47 CaCl2/38,5 NaCl/14,5 BaCl2 450
Keksinnön mukaisen hydrauksen suorituksessa on MgH2 liuotettava sulatteeseen sulatteen työskentelylämpötilasta riippuen sellaisissa vedyn osapaineissa, jotka eivät alita alla ilmoitettuja arvoja.
Vedyn osapaine Työskentelylämpötila baareja sulatteessa (°C) 2 300 6 350 16 400 39 450
SiF^rn ja H2:n seosta johdetaan tähän MgH2:n liuokseen sulatteessa, joka on vastaavassa vedyn paineessa. SiF^:n osapaineen suhde H2:n osapaineeseen voi tällöin olla: PSiF .Ph _ 1 : 0,5 - noin 1:20 Tällöin on huolehdittava siitä, että vedyn osapaine on suurempi kuin MgH2:n dissosioitumispaine sulatteen työskentelylämpötilassa, s.o. esimerkiksi edellä olevan taulukon arvoja noudattava.
5
Kun työskentelylämpötila on esimerkiksi 400°C, on p„ _< 16 baaria.
h2 74934 Tästä seuraa: pSiF4 : PH2 32 : 16 0,8 :16 PSiF4 + PH2 = p Näillä ra ja sekoitussuhteilla on tuloksena sen vuoksi ainakin 48 tai 16,8 baarin suuruinen SiF4/H2 -seoksen kokonaispaine P. Tässä tapauksessa nostetaan vedyn paine nyt 48 tai 16,8 baariin MgH2-liu-oksen yläpuolella sulatteessa, joka oli valmistettu vedyn paineessa > 16 baaria, minkä jälkeen voidaan aloittaa SiF4/H2~seoksen lisääminen.
Hydridi-ionikonsentraatio sulatteessa ei saisi laskea alle noin 0,3 paino-%. Tämä vastaa noin 4 paino-%:n magnesiumhydridikon-sentraatiota sulatteessa. Silaanin stabilisoimista varten voidaan pitää yllä reaktorin yläosassa vedyn ylimäärää, edullisesti H2 —— 1 3·
SiH.
4
SiH4:n synteesin suorittamisessa SiF4:stä voidaan käyttää kuumennettavaa, riittävän painekestävää reaktoria, joka on varustettu voimakkaalla sekoitusyksiköllä, lämpömittarilla, kaasun tulojohdol-la, josta SiF4/H2 -seos voidaan johtaa sulatteeseen, kaasun poisto johdolla reaktorin yläosassa, aukolla, josta sulate tuodaan sisään, aukolla, josta sulate poistetaan, ja laitteella jonka avulla MgH2 voidaan lisätä tarvittavassa vedyn paineessa annoksina.
Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan päästä jopa 90 %:n tuotoksiin laskettuna käytetystä SiF4:stä. Erikoinen etu on siinä, että muodostunut silaani on olennaisesti vain reagoimattoman SiF4:n, samoin kuin hyvin pienten fluorisilaanimäärien ja kantajakaasuna 6 74934 käytetyn vedyn saastuttamaa, mutta ei sitävastoin hiilivetyjen.
SiF^ ja fluorisilaani voidaan erottaa helposti molekyyliseuloil-la tai heikosti emäksisillä anioninvaihtajilla. SiH^ - erotus tapahtuu helposti voimakkaasti poikkeavan kiehumapisteen tai jäähtymäpisteen perusteella kondensoimalla tai jäähdyttämällä SiF^, tai voimakkaasti erilaisen adsorptiokäyttäytymisen perusteella esimerkiksi adsorboimalla SiF.-osa aktiivihiileen.
4
Menetelmän toisena etuna - mikä on tärkeätä ennen kaikkea valmistettaessa silaanilaatuja sähköteollisuutta varten - on diboraanin puuttuminen muodostuneesta silaanista jopa silloin kun käytetään esimerkiksi sellaista SiF^rää jossa on epäpuhtautena booritrifluo-ridia, koska diboraani reagoi sulatteessa olevien hydridi-ionien kanssa ei-haihtuvaksi boranaatiksi.
Edullista on lopuksi vielä se, että sulatteen kokoomus ei reaktion aikana käytännöllisesti katsoen muutu; siihen keräytyy tosin vaikeasti liukenevaa kiteistä MgF2:ta, joka voidaan helposti erottaa sedimentoimalla.
Uusi menetelmä voidaan sen vuoksi suorittaa myös puolijatkuvana tuomalla sulatteeseen SiF2/H2~seoksen lisäksi myös jatkuvana Mgl^ia. Jonkin ajan kuluttua, joka määräytyy sulatteen volyymin suuruuden perusteella, sekoitusyksikkö pysäytetään, MgF2 sedimen-toidaan ja vedetään pois. Saatua MgF2:a voidaan käyttää sen korkean fluoripitoisuuden vuoksi edullisesti fluorivedyn valmistukseen. Keksinnön mukainen menetelmä on sen vuoksi erikoisen taloudellinen, koska se pystyy muuttamaan sekä pii- että myös fluori-osan SiF^rssä, joka on itsessään arvoton ja jota tähän asti on katsottu etupäässä haitalliseksi aineeksi, teknisesti hyödyllisiksi tuotteiksi.
Eräässä keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa toteutusmuodossa lisätään sulatteeseen MgH2:n ohella 0,5 - 20 paino-%, erikoisesti 5-15 paino-% kalium-, rubidium- tai cesiumfluoridia. On huomattu, että SiF^/I^ - seoksen virtaamisnopeus tällaisen sulat- 74934 7 teen läpi lisääntyi huomattavasti ilman että silaanin konversio laskettuna käytetystä SiF4:stä olisi pienentynyt. Ilman että pidettäisiin kiinni juuri tästä teoriasta, tämän seikan voitaisiin laskea johtuvan hydridikonsentraation kohoamisesta liuoksessa yhtälön mukaan 2 MeF + MgH2 -> 2 MeH + MgF2
Me = K, Rb tai Cs niin että sulate on kyllästetty paitsi MgH2:lla myös MeH:11a ja reagoi sen vuoksi nopeammin SiF^:n kanssa, tai SiF^:n väliaikaisesta kemisorptiosta liuenneeseen fluoridiin, jolloin muodostuu väliaikaisesti heksafluorosilikaattia, mikä lopuksi johtaa SiF^in viipymisajan pitenemiseen sulatteessa ja konversion tuotos on sen vuoksi suurempi.
Erään toisen menetelmän edullisen toteutusmuodon mukaan valmistetaan tarvittava MgH2 magnesiumista ja H2:sta suoraan reaktorissa. Tätä varten tuodaan reaktoriin, johon on jo panostettu sulatetta, magnesiumjauhetta, jota on voitu tunnetulla tavalla esi-käsitellä katalysaattorien kuten jodin, magnesiumjodidin, elohopea- tai titaanikloridin kanssa ja tämän magnesium jauheen annetaan konvertoitua MgH2:ksi 318-450°C: ssa ja vedyn paineessa 100-200 baaria. Keksintöä valaistaan seuraavassa lähemmin esimerkkien avulla.
Esimerkki 1
Reaktio suoritettiin kuumennettavassa 1,5 1 vetoisessa ruostumatonta terästä olevassa reaktorissa, joka soveltuu työskentelypai-neisiin 25 bariin asti ja joka on varustettu kaksoissiipisekoit-tajalla, lämpömittarilla, kaasun tulojohdolla, jonka kautta voidaan johtaa sisään SiF^/H2 - seos sulatteeseen, silaanin poisto-johdolla reaktorin yläosassa, aukolla sulatteen tuomista varten sisään, samoin kuin laitteella MgH2*.n lisäämistä varten.
8 74934
Reaktoriin panostettiin 0,9 1 eutektista sulatetta, jonka kokoomus Oli KC1 /LiCl /NaCl Lähtöaineet: 15 g MgH2 (0,57 mol) 24 g SiF4 (0,23 mol).
Mgt^ liuotettiin vedyn paineessa 20 baaria sulatteeseen 380°C:ssa.
SiF^ sekoitettiin H2:n kanssa, niin että osapaineiden suhde ρ_.„ : Pu = 1 : 4 ja kokonaispaine P = 20 baaria.
SlF4 H2 Tämä SiF4/H2 -seos johdettiin sulatteen läpi. Ulostulevasta kaa-suvirrasta erotettiin silaani jäähdyttämällä. 69 min kuluttua lakkautettiin SiF4:n syöttö.
Tuotos: 6,9 g silaania (0,21 mol). Tämä vastaa 93 % teoreettisesta laskettuna käytetystä SiF4:stä.
Esimerkki 2
Työskenneltiin samassa reaktorissa kuin esimerkki l:ssä. Reaktoriin panostettiin kuitenkin 0,9 1 eutektista sulatetta KCl/LiCl/ NaCl, joka sisälsi 10 % kaliumfluoridia, KF.
Lähtöaineet: 22 g MgH2 (0,84 mol) 24 g SiF4 (0,23 mol)
Työskentelyolosuhteet olivat samat kuin esimerkissä 1. 34 min kuluttua lopetettiin SiF4:n syöttö.
Tuotos: 6,7 g silaania (0,21 mol). Se vastaa 90 % teoreettisesta laskettuna käytetystä SiF4:stä.
Claims (6)
1. Menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa silaania, tunnettu siitä, että piitetrafluoridin annetaan reagoida mag-nesiumhydridin kanssa alkali- tai maa-alkalihalogenidien sulatteessa vedyn osapaineessa, joka on suurempi kuin magnesiumhydridin dissosioitumispaine sulatteen lämpötilassa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiumhydridi muodostetaan in situ sulatteessa magnesiumista ja vedystä.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään sulatetta, joka muodostuu kahdesta tai useammasta suolasta, jotka muodostavat eutektikumin.
4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulate sisältää 0,5-20 paino-% kalium-, rubidium- ja/ tai cesiumfluoridia.
5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydridi-ionien konsentraatio sulatteessa ei ole pienempi kuin 0,3 paino-%.
6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin ylimmässä osassa pidetään yllä vedyn ylimäärää.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843409172 DE3409172A1 (de) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | Verfahren zur herstellung von silan |
| DE3409172 | 1984-03-13 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI850980A0 FI850980A0 (fi) | 1985-03-12 |
| FI850980L FI850980L (fi) | 1985-09-14 |
| FI74934B FI74934B (fi) | 1987-12-31 |
| FI74934C true FI74934C (fi) | 1988-04-11 |
Family
ID=6230356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI850980A FI74934C (fi) | 1984-03-13 | 1985-03-12 | Foerfarande foer framstaellning av silan. |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4623531A (fi) |
| EP (1) | EP0154826B1 (fi) |
| JP (1) | JPS60210515A (fi) |
| KR (2) | KR920006800B1 (fi) |
| CN (1) | CN1004267B (fi) |
| AT (1) | ATE67987T1 (fi) |
| CA (1) | CA1229218A (fi) |
| DD (1) | DD235061A5 (fi) |
| DE (2) | DE3409172A1 (fi) |
| DK (1) | DK167347B1 (fi) |
| ES (1) | ES541041A0 (fi) |
| FI (1) | FI74934C (fi) |
| IE (1) | IE58087B1 (fi) |
| IN (1) | IN162518B (fi) |
| NO (1) | NO163446C (fi) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3926595A1 (de) * | 1989-08-11 | 1991-02-14 | Degussa | Verfahren zur hydrierung halogensubstituierter verbindungen |
| DE4313130C1 (de) * | 1993-04-22 | 1994-05-26 | Goldschmidt Ag Th | Verfahren zur Herstellung von Silanen bzw. Organosiliciumhydriden durch Reduktion der entsprechenden Siliciumhalogenide bzw. Organosiliciumhalogenide |
| DE19812587C1 (de) * | 1998-03-23 | 1999-09-23 | Wolfgang Sundermeyer | Verfahren zur Hydrierung halogensubstituierter Siliziumverbindungen |
| RU2151099C1 (ru) * | 1998-09-03 | 2000-06-20 | Бардин Владимир Александрович | Способ получения гидридов кремния |
| RU2155158C1 (ru) * | 1999-10-07 | 2000-08-27 | Институт химии высокочистых веществ РАН | Способ получения моноизотопного кремния si28 |
| RU2226501C1 (ru) * | 2003-03-31 | 2004-04-10 | Институт химии высокочистых веществ РАН | Способ получения высокочистого изотопно-обогащенного силана |
| WO2005038891A1 (ja) * | 2003-10-16 | 2005-04-28 | Jsr Corporation | シリコン・コバルト膜形成用組成物、シリコン・コバルト膜およびその形成方法 |
| KR100642941B1 (ko) * | 2005-03-10 | 2006-11-10 | 나은기술 주식회사 | 냉온 마사지 기능을 구비한 비데 및 그 동작 방법 |
| NO326254B1 (no) * | 2005-12-22 | 2008-10-27 | Sinvent As | Fremgangsmate for fremstilling av silan |
| RU2388692C2 (ru) * | 2008-06-26 | 2010-05-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химии высокочистых веществ РАН (ИХВВ РАН) | Способ получения высокочистого силана (варианты) |
| IT1391068B1 (it) * | 2008-10-20 | 2011-11-18 | Sunlit S R L | Metodo per la produzione di silicio policristallino |
| CN102205969A (zh) * | 2010-03-31 | 2011-10-05 | 天津市泰亨气体有限公司 | 采用氢化铝锂与四氯化硅在乙醚介质中反应制备硅烷的技术 |
| CN102344145B (zh) * | 2010-07-29 | 2013-05-08 | 比亚迪股份有限公司 | 一种三氯氢硅制备硅烷的方法 |
| JP6009557B2 (ja) * | 2011-06-28 | 2016-10-19 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッドＭｅｍｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 気泡塔でシランを製造する方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2933374A (en) * | 1955-03-29 | 1960-04-19 | Gen Electric | Process of treating fluorosilanes to form monosilane |
| DE1034159B (de) * | 1956-11-03 | 1958-07-17 | Kali Chemie Ag | Verfahren zur Herstellung von Siliciumhydriden |
| NL230341A (fi) * | 1957-08-08 | 1900-01-01 | ||
| US3078218A (en) * | 1958-08-04 | 1963-02-19 | Union Carbide Corp | Hydrogenation of halogen compounds of elements of groups iii and iv of the periodic system |
| NL277704A (fi) * | 1961-04-27 | |||
| ES462575A1 (es) * | 1976-09-24 | 1978-07-16 | Union Carbide Corp | Un procedimiento para la obtencion de silano. |
| US4374111A (en) * | 1980-11-21 | 1983-02-15 | Allied Corporation | Production of silane |
| FR2504109A1 (fr) * | 1981-04-17 | 1982-10-22 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede de preparation de silane en milieu sels fondus |
| DE3247362A1 (de) * | 1982-12-22 | 1984-06-28 | Studiengesellschaft Kohle mbH, 4330 Mülheim | Verfahren zur herstellung von silicium-wasserstoff-verbindungen, insbesondere des silans |
-
1984
- 1984-03-13 DE DE19843409172 patent/DE3409172A1/de active Granted
-
1985
- 1985-02-13 AT AT85101578T patent/ATE67987T1/de active
- 1985-02-13 EP EP85101578A patent/EP0154826B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-02-13 DE DE8585101578T patent/DE3584262D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-02-15 IE IE38785A patent/IE58087B1/en not_active IP Right Cessation
- 1985-02-20 DK DK078085A patent/DK167347B1/da not_active IP Right Cessation
- 1985-03-01 US US06/707,039 patent/US4623531A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-03-07 ES ES541041A patent/ES541041A0/es active Granted
- 1985-03-08 IN IN175/CAL/85A patent/IN162518B/en unknown
- 1985-03-11 DD DD85274006A patent/DD235061A5/de not_active IP Right Cessation
- 1985-03-11 CA CA000476244A patent/CA1229218A/en not_active Expired
- 1985-03-12 JP JP60049181A patent/JPS60210515A/ja active Granted
- 1985-03-12 KR KR1019850001572A patent/KR920006800B1/ko not_active Expired
- 1985-03-12 NO NO850983A patent/NO163446C/no unknown
- 1985-03-12 FI FI850980A patent/FI74934C/fi not_active IP Right Cessation
- 1985-04-01 CN CN85101821.1A patent/CN1004267B/zh not_active Expired
-
1990
- 1990-03-12 KR KR2019900002957U patent/KR920006800Y1/ko not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6366770B2 (fi) | 1988-12-22 |
| KR920006800Y1 (ko) | 1992-09-26 |
| CN85101821A (zh) | 1987-01-10 |
| KR910016910U (ko) | 1991-10-28 |
| DE3409172A1 (de) | 1985-09-26 |
| DK78085A (da) | 1985-09-14 |
| EP0154826A2 (de) | 1985-09-18 |
| DK167347B1 (da) | 1993-10-18 |
| CN1004267B (zh) | 1989-05-24 |
| ES8602536A1 (es) | 1985-12-01 |
| FI850980A0 (fi) | 1985-03-12 |
| NO163446B (no) | 1990-02-19 |
| DK78085D0 (da) | 1985-02-20 |
| EP0154826B1 (de) | 1991-10-02 |
| NO850983L (no) | 1985-09-16 |
| CA1229218A (en) | 1987-11-17 |
| JPS60210515A (ja) | 1985-10-23 |
| FI74934B (fi) | 1987-12-31 |
| IN162518B (fi) | 1988-06-04 |
| DD235061A5 (de) | 1986-04-23 |
| ES541041A0 (es) | 1985-12-01 |
| FI850980L (fi) | 1985-09-14 |
| ATE67987T1 (de) | 1991-10-15 |
| DE3409172C2 (fi) | 1987-11-05 |
| EP0154826A3 (en) | 1989-04-26 |
| DE3584262D1 (de) | 1991-11-07 |
| IE850387L (en) | 1985-09-13 |
| IE58087B1 (en) | 1993-06-30 |
| KR850006539A (ko) | 1985-10-14 |
| KR920006800B1 (ko) | 1992-08-20 |
| US4623531A (en) | 1986-11-18 |
| NO163446C (no) | 1990-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI74934C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av silan. | |
| US4632816A (en) | Process for production of silane | |
| EP2033937A2 (en) | Method for producing trichlorosilane and method for producing polycrystalline silicon | |
| JPWO2002012122A1 (ja) | 六塩化二珪素の製造方法 | |
| JPS6259051B2 (fi) | ||
| KR20090093842A (ko) | 트리클로로실란의 제조 방법 및 제조 장치 | |
| DK161696B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af siliciumhydrogenforbindelser, isaer silan | |
| JP2009062209A (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
| US8974761B2 (en) | Methods for producing silane | |
| US2829950A (en) | Preparation of sodium hydride from sodium amalgam and hydrogen | |
| US3285947A (en) | Process for the conversion of complex aluminum-organic and boron-organic compounds of sodium into those of potassium | |
| JPWO2013089014A1 (ja) | 高純度クロロポリシランの製造方法 | |
| US3843774A (en) | Preparation of non-solvated aluminum hydride | |
| CN115403011B (zh) | 一种高纯乙硼烷的制备纯化方法 | |
| RU2077483C1 (ru) | Способ получения моносилана | |
| US7030260B2 (en) | Preparation of mixed-halogen halo-silanes | |
| US3306704A (en) | Manufacture of diborane and related boron-containing substances | |
| US3324159A (en) | Process for the production of aluminum trialkyls and alkoxy aluminum dialkyls | |
| KR101949542B1 (ko) | 실란의 제조 방법 및 시스템 | |
| CA1151395A (en) | High purity silane and silicone production | |
| JPH01313318A (ja) | トリクロロシランの製造方法 | |
| JP2016113365A (ja) | ジメチルアルミニウムハイドライドの製造方法 | |
| Hickman et al. | Thermochemical hydrogen production research at Lawrence Livermore Laboratory | |
| US20090304568A1 (en) | Process for Producing Silane | |
| US20130243683A1 (en) | Method for the production of high-purity silicon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: D. SWAROVSKI & CO |