JPS64325B2 - - Google Patents

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JPS64325B2
JPS64325B2 JP4495584A JP4495584A JPS64325B2 JP S64325 B2 JPS64325 B2 JP S64325B2 JP 4495584 A JP4495584 A JP 4495584A JP 4495584 A JP4495584 A JP 4495584A JP S64325 B2 JPS64325 B2 JP S64325B2
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JP
Japan
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catalyst
reaction
dbu
dichlorosilane
monosilane
Prior art date
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Expired
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JP4495584A
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Japanese (ja)
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JPS60191015A (en
Inventor
Muneo Asami
Kazuo Tsunoda
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JNC Corp
Original Assignee
Chisso Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒドロクロロシランの不均化反応によ
るモノシランの製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing monosilane by disproportionation reaction of hydrochlorosilane.

シランは特に半導体装置又は太陽電池に使用さ
れるシリコンを熱分解により製造する原料として
有用である。
Silane is particularly useful as a raw material for producing silicon, which is used in semiconductor devices or solar cells, by pyrolysis.

触媒の存在下におけるクロロシラン類の不均化
反応は下式のような平衡化反応であり、この反応
によりモノシランを得ることは周知である。
It is well known that the disproportionation reaction of chlorosilanes in the presence of a catalyst is an equilibration reaction as shown in the following formula, and that monosilane is obtained by this reaction.

2HSiCl3H2SiCl2+SiCl4 (1) 2H2SiCl2H3SiCl+HSiCl3 (2) 2H3SiClSiH4+H2SiCl2 (3) しかしながらモノシラン製造に関する従来法は
少なからずの欠点を有している。たとえば、特開
昭47−12569号においては固体陰イオン交換樹脂
とジクロロシランを接触させ前記不均化反応によ
りモノシランを得ようとするものである。この方
法は反応速度が小さく、触媒も高価であるという
欠点がある。またアミン系不均化反応触媒は、微
量水分によりその活性を著しく低下させるため脱
水乾燥工程に細心の注意を必要とする。固体陰イ
オン交換樹脂はこのような脱水乾燥工程におい
て、加熱温度が敏感に触媒活性に影響するため、
短時間の加熱減圧乾燥が実施できず室温で不活性
ガス気流下に長時間乾燥させるか、水分を含まな
い溶媒を用いて充分に洗浄し脱水しなければなら
ないという繁雑さを伴なう。
2HSiCl 3 H 2 SiCl 2 +SiCl 4 (1) 2H 2 SiCl 2 H 3 SiCl+HSiCl 3 (2) 2H 3 SiClSiH 4 +H 2 SiCl 2 (3) However, the conventional methods for producing monosilane have a number of drawbacks. For example, in JP-A-47-12569, a solid anion exchange resin and dichlorosilane are brought into contact and monosilane is obtained by the disproportionation reaction. This method has the disadvantages that the reaction rate is slow and the catalyst is expensive. In addition, the activity of amine-based disproportionation catalysts is significantly reduced by trace amounts of moisture, so careful attention must be paid to the dehydration and drying process. In this dehydration and drying process, the heating temperature of solid anion exchange resins has a sensitive effect on the catalytic activity.
It is not possible to carry out short-term drying under reduced pressure by heating, which is complicated by requiring either long-term drying at room temperature under a stream of inert gas, or thorough washing and dehydration using a water-free solvent.

次に特開昭57−209816号においては、α−オキ
ソアミン基を有する化合物を触媒としジクロロシ
ランと接触させモノシランを得ることを開示して
いる。この方法は、丸底フラスコにトレー型塔を
備えた装置で塔内においてジクロロシランガスと
触媒を向流接触させモノシランを塔頂より得て、
高沸点クロロシラン類、触媒、溶媒の混合物をオ
ーバーフローで丸底フラスコより取り除くもので
ある。この方法は多量の触媒を使用し、かつモノ
シランを取り除いたあとの高沸点クロロシラン
類、溶媒、触媒の分離を必要とするため、工業的
規模のモノシラン合成法には適しない。
Next, JP-A-57-209816 discloses that a compound having an α-oxoamine group is used as a catalyst and brought into contact with dichlorosilane to obtain monosilane. In this method, monosilane is obtained from the top of the column by bringing dichlorosilane gas into countercurrent contact with the catalyst in the column using a device equipped with a tray-type column in a round-bottomed flask.
A mixture of high boiling chlorosilanes, catalyst and solvent is removed from the round bottom flask via overflow. This method uses a large amount of catalyst and requires separation of high-boiling chlorosilanes, solvent, and catalyst after removing monosilane, so it is not suitable for monosilane synthesis on an industrial scale.

また特公昭57−20244号においてはトリクロロ
シランの不均化反応によりジクロロシランを製造
する際に使用する触媒の1つに1,8−ジアザビ
シクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセンを使う事
が示されているが、ジクロロシランからシランを
製造する事及び固体触媒を使用することに関して
は何等記載されていない。
Furthermore, in Japanese Patent Publication No. 57-20244, 1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecene is used as one of the catalysts used when producing dichlorosilane by disproportionation reaction of trichlorosilane. However, there is no mention of producing silane from dichlorosilane or using a solid catalyst.

本発明はヒドロクロロシランを不均化してモノ
シランを製造することのできる勝れた性能の触媒
を提供することを目的とするものである。
The object of the present invention is to provide a catalyst with superior performance that can disproportionate hydrochlorosilane to produce monosilane.

本発明者らは上記の目的を達成するため研究を
続けた結果DBUまたはDBU塩を担体に担持させ
た触媒を用いることにより目的を達成できる事を
見出し本発明を完成したものである。
The present inventors continued their research to achieve the above object, and as a result found that the object could be achieved by using a catalyst in which DBU or a DBU salt was supported on a carrier, and thus completed the present invention.

すなわち本発明はヒドロクロロシランと上記触
媒を短時間接触させることを要旨とするものであ
る。
That is, the gist of the present invention is to bring hydrochlorosilane and the above catalyst into contact for a short period of time.

生成した平衡混合物を精留してモノシランを得
ることができる。
The resulting equilibrium mixture can be rectified to obtain monosilane.

本発明において使用しうるヒドロクロロシラン
としてはジクロロシラン又はモノクロルシランが
好ましいが2種以上のヒドロクロロシランの混合
物でH/Cl(原子比)が1/2以上好ましくは
1/1以上のものも使用することができる。
The hydrochlorosilane that can be used in the present invention is preferably dichlorosilane or monochlorosilane, but a mixture of two or more hydrochlorosilanes with an H/Cl (atomic ratio) of 1/2 or more, preferably 1/1 or more can also be used. be able to.

本発明の方法に用いるDBUまたはDBU塩担持
触媒は例えば、メタノール等のアルコールに
DBUまたはDBU塩を溶解し、これに担体を加え
攪拌メタノールを留去しそのまま減圧加熱乾燥す
ることにより調製することができる。この時使用
できるDBU塩の例として、塩化水素塩、沃化水
素塩、トリクロロシラン塩、ジクロロシラン塩が
ある。
The DBU or DBU salt-supported catalyst used in the method of the present invention can be used, for example, in an alcohol such as methanol.
It can be prepared by dissolving DBU or DBU salt, adding a carrier to the solution, stirring, distilling off methanol, and directly drying under reduced pressure by heating. Examples of DBU salts that can be used at this time include hydrogen chloride salt, hydrogen iodide salt, trichlorosilane salt, and dichlorosilane salt.

使用できる担体は、シリカ、アルミナ、シリカ
アルミナ、ゼオライト、活性炭等通常の触媒担体
用として用いることのできるものである。
Supports that can be used include those that can be used as ordinary catalyst supports, such as silica, alumina, silica-alumina, zeolite, and activated carbon.

ヒドロクロロシラン類の不均化反応は0℃から
400℃好ましくは50℃から150℃で大気圧下、大気
圧より低い圧力下、または大気圧より高い圧力下
において行なうことができる。
The disproportionation reaction of hydrochlorosilanes starts from 0°C.
It can be carried out at 400° C., preferably from 50° C. to 150° C., under atmospheric pressure, under pressure below atmospheric pressure, or under pressure above atmospheric pressure.

本発明に使用できるDBUまたはDBU塩の担体
に対する担持量は担体の見掛けの溶積1mlに対し
てDBU換算で0.001gから0.5gの範囲で実施可能
である好ましくは0.01から0.05gの範囲である。
また反応を長期に亘り連続的に行なう事も可能で
ある。
The amount of DBU or DBU salt supported on the carrier that can be used in the present invention can be in the range of 0.001 to 0.5 g in terms of DBU per 1 ml of the apparent solution volume of the carrier, preferably in the range of 0.01 to 0.05 g. .
It is also possible to carry out the reaction continuously over a long period of time.

本発明におけるジクロロシランの不均化反応で
充分に熱力学的平衡に到達するための触媒とジク
ロロシランの接触時間(反応管空筒基準とする。)
は0.5秒以上である。生産効率上接触時間は短い
方が有利であり好ましくは1から5秒である。
The contact time between the catalyst and dichlorosilane to reach sufficient thermodynamic equilibrium in the disproportionation reaction of dichlorosilane in the present invention (based on the reaction tube space).
is 0.5 seconds or more. In terms of production efficiency, a shorter contact time is advantageous, and is preferably 1 to 5 seconds.

このように本発明はDBU担持触媒を用いてヒ
ドロクロロシランから効率的にモノシランを得る
ことができる。
As described above, the present invention can efficiently obtain monosilane from hydrochlorosilane using a DBU-supported catalyst.

以下実施例により本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例 1 純度99%のジクロロシランを1のステンレス
製ボンベに収めボンベを油浴により50℃に加温す
る。これにより一定流量のジクロロシラン蒸気を
予熱器に導入し、予熱器にて蒸気を反応温度の80
℃に加熱し、これを反応器に導入した。反応器は
内径10mm×長さ150mmmmのステンレス鋼製であり、
これにDBU塩酸塩を5重量パーセント含む35〜
70メツシユ、細孔径40オングストローム、比表面
積650m2/gのシリカゲルを入れ80℃に加熱した
ものである。反応器より流出する反応蒸気はドラ
イアイスアセトン浴、液体窒素トラツプにより凝
縮捕集した。接触時間1秒の時の反応蒸気のガス
クロマトグラフによる分析結果は次のようであつ
た。
Example 1 Dichlorosilane with a purity of 99% is placed in a stainless steel cylinder (1), and the cylinder is heated to 50°C in an oil bath. As a result, a constant flow rate of dichlorosilane vapor is introduced into the preheater, and the vapor is heated to 80% of the reaction temperature in the preheater.
℃ and introduced into the reactor. The reactor is made of stainless steel with an inner diameter of 10 mm and a length of 150 mm.
35~ containing 5% by weight of DBU hydrochloride
Silica gel having a mesh size of 70, a pore diameter of 40 angstroms, and a specific surface area of 650 m 2 /g was added and heated to 80°C. The reaction vapor flowing out from the reactor was condensed and collected using a dry ice acetone bath and a liquid nitrogen trap. The analysis results of the reaction vapor by gas chromatography at a contact time of 1 second were as follows.

モノシラン 11.2mol% モノクロロシラン 16.2 〃 ジクロロシラン 37.1 〃 トリクロロシラン 35.0 〃 テトラクロロシラン 0.5 〃 実施例 2 実施例1と同様な反応装置にDBU塩酸塩5重
量パーセントを含む35〜70メツシユ、細孔径40オ
ングストローム、比表面積650m2/gのシリカゲ
ルを入れ80℃に加熱した。これに純度99%のジク
ロロシランガスを接触時間2秒で反応器に導入し
た。1日6時間の反応を行ない連続50日間のべ
300時間の反応を行なつた。この時2時間おきの
ガスクロマトグラフ分析ではモノシラン10.8〜
11.4モルパーセントの生成量を維持し触媒に長期
的活性のあることを示した。300時間反応終了後
触媒中の窒素分を分析した結果、反応開始前の分
析値に対して93%の窒素分が残存した。
Monosilane 11.2 mol% Monochlorosilane 16.2 〃 Dichlorosilane 37.1 〃 Trichlorosilane 35.0 〃 Tetrachlorosilane 0.5 〃 Example 2 In a reaction apparatus similar to Example 1, a 35-70 mesh containing 5 weight percent of DBU hydrochloride, a pore size of 40 angstroms, Silica gel with a specific surface area of 650 m 2 /g was added and heated to 80°C. Dichlorosilane gas with a purity of 99% was then introduced into the reactor for a contact time of 2 seconds. The reaction was carried out for 6 hours a day for 50 consecutive days.
The reaction was carried out for 300 hours. At this time, gas chromatography analysis conducted every 2 hours showed that monosilane was 10.8~
The yield was maintained at 11.4 mol percent, indicating the long-term activity of the catalyst. After 300 hours of reaction, the nitrogen content in the catalyst was analyzed and found that 93% of the nitrogen content remained compared to the analysis value before the start of the reaction.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−ウ
ンデセン−7(以下「DBU」と略記する。)又は
DBU塩を担体に担持させ、これにヒドロクロロ
シランを接触させることを特徴とするモノシラン
の製造方法。 2 前記ヒドロクロロシランがジクロロシランで
ある事を特徴とする第1項に記載の方法。 3 前記ヒドロクロロシランがヒドロクロロシラ
ンの混合物でありそのH/Clの原子比が1/2以
上であることを特徴とする第1項記載の方法。 4 前記原子比が1/1以上であることをを特徴
とする第3項記載の方法。
[Claims] 1 1,8-diazabicyclo[5,4,0]-undecene-7 (hereinafter abbreviated as "DBU") or
A method for producing monosilane, which comprises supporting a DBU salt on a carrier and contacting the carrier with hydrochlorosilane. 2. The method according to item 1, wherein the hydrochlorosilane is dichlorosilane. 3. The method according to item 1, wherein the hydrochlorosilane is a mixture of hydrochlorosilanes and has an atomic ratio of H/Cl of 1/2 or more. 4. The method according to item 3, wherein the atomic ratio is 1/1 or more.
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