KR102391319B1 - Method for producing disilane - Google Patents

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KR102391319B1
KR102391319B1 KR1020200184648A KR20200184648A KR102391319B1 KR 102391319 B1 KR102391319 B1 KR 102391319B1 KR 1020200184648 A KR1020200184648 A KR 1020200184648A KR 20200184648 A KR20200184648 A KR 20200184648A KR 102391319 B1 KR102391319 B1 KR 102391319B1
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disilane
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monosilane
catalyst
reactor
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KR1020200184648A
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백종민
노종선
송한덕
김영래
조병옥
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(주)원익머트리얼즈
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    • C01B33/04Hydrides of silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The present invention relates to a method for producing disilane. Specifically, related is a method for producing disilane capable of massively producing disilane from monosilane by using a catalyst. The method for producing disilane comprises: a step of removing air from a reactor provided with a catalyst layer, and raising temperature; a step of producing disilane through a dehydrogenation condensation reaction of monosilane; and a step of discharging the disilane.

Description

디실란의 제조방법{Method for producing disilane}Method for producing disilane

본 발명은 디실란(Disilane)의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 촉매를 사용하여 모노실란(Monosilane)으로부터 디실란을 대량으로 생산이 가능한 디실란의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing disilane. Specifically, it relates to a method for producing disilane capable of mass-producing disilane from monosilane using a catalyst.

일반적으로 고온에서 수행되는 실란(silane) 기반 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정은 입자가 큰 폴리실리콘(Poly-silicon)을 형성하게 되며, 이는 게이트(Gate) 전극 또는 딥 콘텍트(deep contact) 인터 커넥트(Inter Connect) 적용에 매우 불리하다.In general, a silane-based CVD (Chemical Vapor Deposition) process performed at a high temperature forms poly-silicon with large particles, which are gate electrodes or deep contact interconnects ( Inter Connect) application is very unfavorable.

디실란은 모노실란에 비해 분해가 쉬워, 다결정 실리콘(Poly-silicon), 실리콘 에피텍셜(Silicon epitxial), 또는 비결정 실리콘(Amorphous Silicon) 등의 제조용 원료 가스로 사용될 수 있다. Since disilane is easier to decompose than monosilane, it can be used as a raw material gas for manufacturing poly-silicon, silicon epitxial, or amorphous silicon.

또한, 디실란은 상대적으로 낮은 온도에서 공정을 적용하는 것이 가능하며, 모노실란에 비해 보다 작은 입자로 구성된 균질한 폴리실리콘(poly-silicon)을 형성하기 때문에 효과적인 균일성 제어와 부드러운 박막 형성을 제공할 수 있고, 온도에 대한 민감도가 모노실란에 비해 낮으며, CVD 증착(Deposition) 속도는 4~5배 빠른 것으로 보고되어 있다. 따라서, 반도체 공정이 선폭이 가늘어 짐에 따라서 디실란의 수요가 점점 늘어나고 있는 현실이다. In addition, disilane can be processed at a relatively low temperature and provides effective uniformity control and smooth thin film formation because it forms a homogeneous poly-silicon composed of smaller particles compared to monosilane. It is reported that the sensitivity to temperature is lower than that of monosilane, and the CVD deposition rate is 4 to 5 times faster. Accordingly, as the line width of the semiconductor process becomes thinner, the demand for disilane is increasing.

더욱이, 디실란은 종래 모노실란 적용 CVD 증착 장치와 전달 시스템을 개조할 필요 없이 기존 공정에서 사용할 수 있다는 장점도 가지고 있다. Moreover, disilane has the advantage that it can be used in existing processes without the need to modify the conventional monosilane-applied CVD deposition apparatus and delivery system.

하지만 현재 디실란의 가격은 모노실란 가격보다 단위 무게당 백배 이상의 가격으로 거래되고 있는 고가이다.However, the current price of disilane is high, being traded at a price more than 100 times per unit weight than the price of monosilane.

한편, 종래 디실란의 제조공정은 열분해 또는 촉매 반응을 이용하여 모노실란으로부터 디실란을 제조하는 공정이고, 이 공정들은 수율이 낮거나, 또는 고온 고압의 조건이 필요한 것이어서 제조 공정상 경제적 관점에서 단점이 있다.On the other hand, the conventional manufacturing process of disilane is a process of manufacturing disilane from monosilane using thermal decomposition or a catalytic reaction, and these processes have low yields or require high temperature and high pressure conditions. There is this.

따라서, 상업적으로 고부가가치인 디실란을 산업에서 실질적으로 사용될 수 있도록 우수한 제조 효율성을 갖는 디실란의 제조방법, 그 중에서도 고효율의 디실란을 제조하는 방법에 관한 기술개발이 절실히 요구되고 있다. Therefore, there is an urgent need to develop a method for manufacturing disilane having excellent manufacturing efficiency, in particular, a method for manufacturing high-efficiency disilane so that commercially high value-added disilane can be practically used in industry.

대한민국 공개특허공보 10-2019-0041512호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0041512 대한민국 공개특허공보 10-2019-188344호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-188344 대한민국 등록특허공보 10-1231370호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1231370 대한민국 등록특허공보 10-1945215호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1945215

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 디실란의 제조방법에서의 문제점을 해결하여 디실란을 고효율의 저비용으로 산업적인 대량 생산이 가능하도록 하는 디실란의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing disilane that enables industrial mass production of disilane at high efficiency and low cost by solving the problems in the conventional method for producing disilane.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

위와 같은 목적을 위하여, 본 발명의 디실란의 제조방법은,For the above purpose, the manufacturing method of the disilane of the present invention,

i) 내부에 촉매층을 구비한 반응기의 공기 제거 및 승온 단계; i) removing air and raising the temperature of a reactor having a catalyst layer therein;

ii) 상기 촉매층의 촉매를 ‘촉매의 체적(cm3)/모노실란의 분당 유량(ml/min.)의 비율이 0.01 내지 1.5’인 범위로 사용하여 모노실란의 탈수소 축합반응으로 디실란을 생성하는 단계; 및 ii) Using the catalyst of the catalyst layer in a range of 'volume of catalyst (cm 3 ) / flow rate per minute (ml/min.) of monosilane in the range of 0.01 to 1.5', disilane is produced by dehydrogenation condensation of monosilane to do; and

iii) 상기 생성된 디실란을 배출하는 단계;를 포함한다. iii) discharging the generated disilane.

상기 i) 단계 중 반응기의 공기 제거 단계는 불활성 기체를 이용하여 반응기 내의 공기를 불활성 기체로 치환한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내의 기체를 제거하는 단계이고, 상기 승온은 반응기의 온도를 승온시키는 것이다. The step of removing air from the reactor in step i) is a step of removing the gas in the reactor using a vacuum pump after replacing the air in the reactor with an inert gas using an inert gas, and the temperature increase is to increase the temperature of the reactor. will be.

또한, 상기 반응기는 모노실란이 유입되는 유입부 및 생성된 디실란이 배출되는 배출부를 포함할 수 있다.In addition, the reactor may include an inlet through which monosilane is introduced and an outlet through which the produced disilane is discharged.

본 발명 제조방법의 일실시예에서, 상기 불활성 기체는 헬륨(He), 질소(N2), 또는 아르곤(Ar)이다.In one embodiment of the present invention, the inert gas is helium (He), nitrogen (N2), or argon (Ar).

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 승온 온도는 150℃ 내지 400℃ 일 수 있다. In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, the elevated temperature may be 150 ℃ to 400 ℃.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 i) 단계의 반응기의 승온을 위하여 반응기 외부 또는 내부에 가열장치를 포함할 수 있다.In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, a heating device may be included outside or inside the reactor to increase the temperature of the reactor in step i).

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 i) 단계 및 ii) 단계 사이에는 i-1) 단계로 모노실란을 선 가열하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 상기 선 가열온도는 50℃ 내지 300℃ 일 수 있다. In an embodiment of the manufacturing method of the present invention, the method may further include pre-heating the monosilane in step i-1) between steps i) and ii), wherein the pre-heating temperature is 50° C. to 300° C. can be

상기 ii) 모노실란의 탈수소 축합에 의한 디실란의 생성 단계는 상기 선 가열 되거나, 또는 선 가열되지 않은 모노실란이 상기 반응기로 유입되어, 상기 반응기에서 탈수소 촉매를 이용하는 탈수소 축합반응에 의하여 디실란을 제조하는 단계이고, 이때 촉매층의 촉매는 ‘모노실란의 분당 유량(ml/min.)에 대한 촉매의 체적(cm3) 비율이 0.01 내지 1.5’인 범위로 사용된다. In the ii) step of producing disilane by dehydrogenation condensation of monosilane, the pre-heated or non-pre-heated monosilane is introduced into the reactor, and disilane is produced by dehydrogenation condensation reaction using a dehydrogenation catalyst in the reactor In this step, the catalyst of the catalyst layer is used in the range of 'the ratio of the volume (cm 3 ) of the catalyst to the flow rate per minute (ml/min.) of monosilane (cm 3 ) is 0.01 to 1.5'.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 반응온도는 150℃ 내지 400℃ 일 수 있다. In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, the reaction temperature of step ii) may be 150 ℃ to 400 ℃.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 반응기의 온도 중 생성된 디실란의 배출되는 반응기 배출부 온도가 모노실란이 유입되는 반응기 유입부 온도와 동일하거나, 또는 높을 수 있다. In an embodiment of the manufacturing method of the present invention, the reactor outlet temperature to which the disilane produced among the reactor temperatures in step ii) is discharged may be the same as or higher than the reactor inlet temperature to which the monosilane is introduced.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 반응기 중 상기 배출부 온도는 상기 유입부 온도보다 20℃ 내지 100℃ 더 높을 수 있다. In an embodiment of the manufacturing method of the present invention, the temperature of the outlet of the reactor in step ii) may be 20° C. to 100° C. higher than the temperature of the inlet.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 상기 모노실란 유입에 의한 반응기 내부 압력은 0.1 내지 10 bar 일 수 있다. In one embodiment of the method of the present invention, the pressure inside the reactor due to the inflow of the monosilane in step ii) may be 0.1 to 10 bar.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 모노실란의 탈수소 축합반응시간은 0.1 시간 내지 20 시간일 수 있다. In one embodiment of the method of the present invention, the dehydrogenation condensation reaction time of the monosilane in step ii) may be 0.1 hours to 20 hours.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서 상기 모노실란은 규소-수소(Si-H) 결합을 적어도 1개 갖는 화합물이며, 실리콘에 결합하는 치환기(원자)가 탄소원자수 1~6개의 탄화수소기(포화 탄화수소기, 불포화 탄화수소기, 방향족 탄화수소기 등을 포함함) 등을 들 수 있다. 더욱 구체적인 모노실란 화합물로서는, 테트라하이드로모노실란(SiH4), 메틸트리하이드로모노실란, 에틸트리하이드로모노실란, 페닐트리하이드로모노실란, 또는 디메틸디하이드로모노실란이다. 상기 모노실란은 제조하고 싶은 디실란, 예를 들어 특정한 치환기를 갖는 디실란에 따라 원료인 모노실란을 선택할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the monosilane is a compound having at least one silicon-hydrogen (Si-H) bond, and a substituent (atom) bonded to silicon is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (saturated hydrocarbon). group, an unsaturated hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, etc.) and the like. More specific examples of the monosilane compound include tetrahydromonosilane (SiH4), methyltrihydromonosilane, ethyltrihydromonosilane, phenyltrihydromonosilane, or dimethyldihydromonosilane. As the monosilane, a raw material monosilane may be selected according to the disilane to be manufactured, for example, the disilane having a specific substituent.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 상기 탈수소 촉매는 주기율표 제1족 알칼리 금속 및 제2족 알칼리토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst in step ii) may include at least one metal selected from the group consisting of an alkali metal of Group 1 and an alkaline earth metal of Group 2 of the periodic table.

본 발명 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매는 담체를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst of step ii) may include a carrier.

본 발명 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매는 주기율표 제1족 알칼리 금속 및 제2족 알칼리토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 담체의 표면 또는 내부에 포함된 것 일 수 있으며, 상기 담체는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst of step ii) may be one in which one or more metals selected from the group consisting of alkali metals of Group 1 and Group 2 of the periodic table are included on the surface or inside of the carrier, , The carrier may be at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titania, zirconia, zeolite and activated carbon.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매는 알칼리 금속 및 알칼리토금속으로 이루어진 금속 중에서 선택되는 1종 이상의 금속, 담체, 및 제3족 전이금속; 제4족 전이금속; 제5족 전이금속; 제6족 전이금속; 제7족 전이금속; 제8족 전이금속; 제9족 전이금속; 제10족 전이금속; 및 제11족 전이금속;으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속을 포함할 수 있다. In an embodiment of the method of the present invention, the dehydrogenation catalyst of step ii) includes at least one metal selected from among metals consisting of alkali metals and alkaline earth metals, a carrier, and a Group 3 transition metal; Group 4 transition metals; Group 5 transition metals; Group 6 transition metals; Group 7 transition metal; Group 8 transition metals; Group 9 transition metal; Group 10 transition metals; and a Group 11 transition metal; may include one or more transition metals selected from the group consisting of.

상기 iii) 상기 생성된 디실란을 배출하는 단계는 모노실란이 상기 촉매를 이용한 탈수소 축합반응에 의하여 생성된 디실란을 배출하는 단계이다. The step iii) discharging the generated disilane is a step of discharging the disilane generated by the dehydrogenation condensation reaction of monosilane using the catalyst.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 생성되어 배출되는 디실란의 온도는 상기 반응기 배출부 온도와 동일할 수 있거나, 또는 높을 수 있다.In one embodiment of the production method of the present invention, the temperature of the generated and discharged disilane may be the same as the reactor outlet temperature, or may be higher.

본 발명 디실란의 제조방법은, 고효율의 저비용으로 디실란을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 산업적인 대량 생산이 가능하도록 하는 장점이 있다.The method for producing disilane of the present invention has the advantage of enabling high-efficiency and low-cost disilane production as well as industrial mass production.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 당해분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, with reference to a preferred embodiment of the present invention will be described so that those of ordinary skill in the art can easily implement it. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or a known configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, not excluding other components, unless otherwise stated.

발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, the terms include or have is intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features, number, step , it should be understood that it does not preclude in advance the possibility of the presence or addition of an operation, component, part, or combination thereof.

본 발명의 디실란의 제조방법은 The manufacturing method of the disilane of the present invention is

i) 내부에 촉매층을 구비한 반응기의 공기 제거 및 승온 단계; i) removing air and raising the temperature of a reactor having a catalyst layer therein;

ii) 상기 촉매층의 촉매를 ‘촉매의 체적(cm3)/모노실란의 분당 유량(ml/min.)의 비율이 0.01 내지 1.5인 범위’로 사용하여 모노실란의 탈수소 축합반응으로 디실란을 생성하는 단계; 및 ii) Disilane is produced by dehydrogenation condensation reaction of monosilane using the catalyst of the catalyst layer in the range of 'volume of catalyst (cm 3 ) / flow rate per minute (ml/min.) of monosilane in the range of 0.01 to 1.5'. to do; and

iii) 상기 생성된 디실란을 배출하는 단계;를 포함한다. iii) discharging the generated disilane.

상기 i) 단계 중 반응기의 공기 제거 단계는 불활성 기체를 이용하여 반응기 내의 공기를 불활성 기체로 치환한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내의 기체를 제거하는 단계이고, 상기 승온은 반응기의 온도를 승온시키는 것이다. The step of removing air from the reactor in step i) is a step of removing the gas in the reactor using a vacuum pump after replacing the air in the reactor with an inert gas using an inert gas, and the temperature increase is to increase the temperature of the reactor. will be.

상기 반응기는 모노실란이 유입되는 유입부 및 생성된 디실란이 배출되는 배출부를 포함할 수 있다.The reactor may include an inlet through which monosilane is introduced and an outlet through which the produced disilane is discharged.

본 발명 제조방법의 일실시예에서, 상기 불활성 기체는 헬륨(He), 질소(N2), 또는 아르곤(Ar)이다.In one embodiment of the present invention, the inert gas is helium (He), nitrogen (N2), or argon (Ar).

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 승온 온도는 150℃ 내지 400℃ 일 수 있으며, 바람직하게는 200℃ 내지 350℃이다. In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, the elevated temperature may be 150 °C to 400 °C, preferably 200 °C to 350 °C.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 승온은 반응기 내부의 설비 또는 외부 설비에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 설비는 당업계의 널리 알려진 설비를 이용할 수 있다. In an embodiment of the manufacturing method of the present invention, the temperature increase may be achieved by equipment inside the reactor or external equipment. The equipment may use a well-known equipment in the art.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 i) 단계 및 ii) 단계 사이에는 i-1) 단계로 모노실란을 선 가열하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 선 가열온도는 50℃ 내지 300℃ 일 수 있다. In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, a step of pre-heating the monosilane in step i-1) between steps i) and ii) may be further included, and the pre-heating temperature is 50° C. to 300° C. can be

상기 모노실란의 선 가열은 상기 반응기 이전에 설치되는 선 가열기의 가열 후 모노실란을 통과시켜 모노실란을 가열하는 방식으로 진행 될 수 있다. The pre-heating of the monosilane may be performed by heating the monosilane by passing the monosilane after heating of a pre-heater installed before the reactor.

상기 ii) 모노실란의 탈수소 축합에 의한 디실란의 생성 단계는, 상기 선 가열 되거나, 또는 선 가열되지 않은 모노실란이 예열된 반응기로 유입되어 상기 반응기에서 탈수소 촉매를 이용하여 탈수소 축합반응에 의하여 디실란을 제조하는 단계이고, 이때 촉매층의 촉매는 ‘모노실란의 분당 유량(ml/min.)에 대한 촉매의 체적(cm3) 비율’이 ‘0.01 내지 1.5’의 범위로 사용된다. In the ii) step of producing disilane by dehydrogenation condensation of monosilane, the pre-heated or non-pre-heated monosilane is introduced into a preheated reactor and dihydrogenated by a dehydrogenation condensation reaction using a dehydrogenation catalyst in the reactor. This is a step of preparing silane, and the catalyst in the catalyst layer has a 'volume (cm3) ratio of the catalyst to the flow rate per minute (ml/min.) of monosilane' in the range of '0.01 to 1.5'.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 ‘촉매의 체적(cm3)/모노실란의 분당 유량(ml/min.)의 비율’은 바람직하게는 ‘0.05 내지 1.0’이다. In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, the 'volume of catalyst (cm 3 )/ratio of flow rate per minute (ml/min.) of monosilane (ml/min.)' in step ii) is preferably '0.05 to 1.0'.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 모노실란의 유입에 의한 반응기 내부 압력은 0.1 내지 10 bar 일 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 7 bar 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 1 내지 5 bar일 수 있다. In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, the internal pressure of the reactor due to the introduction of monosilane in step ii) may be 0.1 to 10 bar. Preferably it may be 0.5 to 7 bar. More preferably, it may be 1 to 5 bar.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계에서 반응기에서의 모노실란의 탈수소 축합 반응온도는 150 ℃ 내지 400 ℃일 수 있다. 바람직하게는 200 ℃ 내지 350 ℃ 일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the dehydrogenation condensation reaction temperature of monosilane in the reactor in step ii) may be 150 °C to 400 °C. Preferably, it may be 200 °C to 350 °C.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 생성된 디실란의 배출되는 반응기 배출부 온도가 모노실란이 유입되는 반응기 유입부 온도와 동일하거나, 또는 높을 수 있다. In an embodiment of the present invention, the temperature of the reactor outlet through which the disilane produced in step ii) is discharged may be the same as or higher than the temperature of the reactor inlet through which the monosilane is introduced.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 반응기의 상기 배출부 온도는 상기 유입부 온도보다 20 ℃ 내지 200 ℃ 더 높을 수 있고, 바람직하게는 30 ℃ 내지 100℃ 더 높을 수 있다. In an embodiment of the method of the present invention, the temperature of the outlet of the reactor in step ii) may be 20° C. to 200° C. higher than the inlet temperature, preferably 30° C. to 100° C. higher.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 모노실란의 탈수소 축합반응시간은 0.1 시간 내지 20 시간일 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 15 시간일 수 있다. In one embodiment of the method of the present invention, the dehydrogenation condensation reaction time of the monosilane in step ii) may be 0.1 hours to 20 hours. Preferably it may be 0.5 to 15 hours.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서 상기 모노실란은 규소-수소(Si-H) 결합을 적어도 1개 갖는 화합물이며, 실리콘에 결합하는 치환기(원자)가 탄소원자수 1~6개의 탄화수소기(포화 탄화수소기, 불포화 탄화수소기, 방향족 탄화수소기 등을 포함함) 등을 들 수 있다. 더욱 구체적인 모노실란 화합물로서는, 테트라하이드로모노실란(SiH4), 메틸트리하이드로모노실란, 에틸트리하이드로모노실란, 페닐트리하이드로모노실란, 또는 디메틸디하이드로모노실란이다. 상기 모노실란은 제조하고 싶은 디실란, 예를 들어 특정한 치환기를 갖는 디실란에 따라 원료인 모노실란을 선택할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the monosilane is a compound having at least one silicon-hydrogen (Si-H) bond, and a substituent (atom) bonded to silicon is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (saturated hydrocarbon). group, an unsaturated hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, etc.) and the like. More specific examples of the monosilane compound include tetrahydromonosilane (SiH4), methyltrihydromonosilane, ethyltrihydromonosilane, phenyltrihydromonosilane, or dimethyldihydromonosilane. As the monosilane, a raw material monosilane may be selected according to the disilane to be manufactured, for example, the disilane having a specific substituent.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 바람직한 모노실란은 테트라하이드로모노실란(SiH4)일 수 있다. In one embodiment of the production method of the present invention, the preferred monosilane may be tetrahydromonosilane (SiH4).

본 발명 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 상기 탈수소 촉매는 주기율표 제1족 알칼리 금속 및 제2족 알칼리토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst in step ii) may include at least one metal selected from the group consisting of an alkali metal of Group 1 and an alkaline earth metal of Group 2 of the periodic table.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매에 포함되는 주기율표 제1족 알칼리 금속 및 제2족 알칼리토금속은 Na, K, Mg, Ca, Rb, Cs 및 Ba 일 수 있다. 바람직하게는 Na, K, Ca, Rb, Cs, 및 Ba일 수 있고, 더욱 바람직하게는 Na, Rb, 및 Ba 일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the alkali metals of Group 1 and Group 2 of the periodic table included in the dehydrogenation catalyst of step ii) may be Na, K, Mg, Ca, Rb, Cs and Ba. Preferably it may be Na, K, Ca, Rb, Cs, and Ba, More preferably, it may be Na, Rb, and Ba.

본 발명 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매는 담체를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst of step ii) may include a carrier.

본 발명 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매는 주기율표 제1족 알칼리 금속 및 제2족 알칼리토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 담체의 표면 또는 내부에 포함된 것 일 수 있으며, 상기 담체는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst of step ii) may be one in which one or more metals selected from the group consisting of alkali metals of Group 1 and Group 2 of the periodic table are included in the surface or inside of the carrier, , The carrier may be at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titania, zirconia, zeolite and activated carbon.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, ii) 단계의 탈수소 촉매에 포함되는 담체는 제올라이트일 수 있다. In one embodiment of the preparation method of the present invention, the carrier included in the dehydrogenation catalyst of step ii) may be a zeolite.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, ii) 단계의 탈수소 촉매에 포함되는 담체인 제올라이트로서는 국제 제올라이트 학회(International Zeolite Association)에서 데이터베이스화되어 있는 구조코드로, AFR, AFY, ATO, BEA, BOG, BPH, CAN, CON, DFO, EON, EZT, FAU , FER, GON, IMF, ISV, ITH, IWR, IWV, IWW, LTA, LTL, MEI, MEL, MFI, MOR, MWW, OBW, MOZ, MSE, MTT, MTW, NES, OFF OSI, PON, SFF, SFG, STI, STF, TER, TON, TUN, USI, VET에 해당하는 제올라이트가 바람직하다.In one embodiment of the manufacturing method of the present invention, the zeolite as a carrier included in the dehydrogenation catalyst of step ii) is a structural code databased by the International Zeolite Association, AFR, AFY, ATO, BEA, BOG, BPH, CAN, CON, DFO, EON, EZT, FAU , FER, GON, IMF, ISV, ITH, IWR, IWV, IWW, LTA, LTL, MEI, MEL, MFI, MOR, MWW, OBW, MOZ, MSE, Zeolites corresponding to MTT, MTW, NES, OFF OSI, PON, SFF, SFG, STI, STF, TER, TON, TUN, USI, and VET are preferred.

보다, 바람직한 제올라이트 구조코드는 ATO, BEA, BOG, CAN, IMF, ITH, IWR, IWW, MEL, MFI, OBW, MSE, MTW, NES, OSI, PON, SFF, SFG, STF, STI, TER, TON, TUN, VET에 해당하는 제올라이트 구조이다.More preferred zeolite structure codes are ATO, BEA, BOG, CAN, IMF, ITH, IWR, IWW, MEL, MFI, OBW, MSE, MTW, NES, OSI, PON, SFF, SFG, STF, STI, TER, TON , TUN, and VET are the zeolite structures.

특히 바람직한 구조코드는 BEA, MFI, TON에 해당하는 제올라이트 구조코드이고, 구조코드가 BEA에 해당하는 제올라이트로는, *Beta(베타), [B-Si-O]-*BEA, [Ga-Si-O]-*BEA, [Ti-Si-O]-*BEA, Al-rich beta, CIT-6, Tschernichite, pure silica beta 등이다(*는 3종류의 구조의 유사한 다형의 혼정인 것을 의미함).Particularly preferred structural codes are zeolite structural codes corresponding to BEA, MFI, and TON, and zeolites whose structural codes correspond to BEA are *Beta, [B-Si-O]-*BEA, [Ga-Si -O]-*BEA, [Ti-Si-O]-*BEA, Al-rich beta, CIT-6, Tschernichite, pure silica beta, etc. ).

상기 구조코드가 MFI에 해당하는 제올라이트는 *ZSM-5, [As-Si-O]-MFI, [Fe-Si-O]-MFI, [Ga-Si-O]-MFI, AMS1B, AZ-1, Bor-C, Boralite C, Encilite, FZ-1, LZ-105, Monoclinic H-ZSM-5, Mutinaite, NU-4, NU-5, Silicalite TS-1, TSZ, TSZ- III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, ZMQ-TB, organic-free ZSM-5 등이 있다(*는 3종류의 구조의 유사한 다형의 혼정인 것을 의미함).Zeolites whose structural code corresponds to MFI are *ZSM-5, [As-Si-O]-MFI, [Fe-Si-O]-MFI, [Ga-Si-O]-MFI, AMS1B, AZ-1 , Bor-C, Boralite C, Encilite, FZ-1, LZ-105, Monoclinic H-ZSM-5, Mutinaite, NU-4, NU-5, Silicalite TS-1, TSZ, TSZ- III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, ZMQ-TB, organic-free ZSM-5, etc.

상기 구조코드가 TON에 해당하는 제올라이트는 Theta-1, ISI-1, KZ-2, NU-10, ZSM-22 등이 있다.Zeolites whose structural code corresponds to TON include Theta-1, ISI-1, KZ-2, NU-10, ZSM-22, and the like.

상기 BEA, MFI, TON 중 특히 바람직한 제올라이트는 MFI 구조이고, 더욱 바람직한 제올라이트는 ZSM-5, 베타, 또는 ZSM-22이다.Among the BEA, MFI and TON, a particularly preferred zeolite has an MFI structure, and a more preferred zeolite is ZSM-5, Beta, or ZSM-22.

상기 제올라이트의 실리카/알루미나비(몰/몰비)는 5~10000이 바람직하고, 10~2000이 보다 바람직하고, 20~1000이 특히 바람직하다.5-10000 are preferable, as for the silica/alumina ratio (mol/mol ratio) of the said zeolite, 10-2000 are more preferable, 20-1000 are especially preferable.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매는 알칼리 금속 및 알칼리토금속으로 이루어진 금속 중에서 선택되는 1종 이상의 금속, 담체, 및 제3족 전이금속; 제4족 전이금속; 제5족 전이금속; 제6족 전이금속; 제7족 전이금속; 제8족 전이금속; 제9족 전이금속; 제10족 전이금속; 및 제11족 전이금속;으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dehydrogenation catalyst of step ii) includes at least one metal selected from among metals consisting of alkali metals and alkaline earth metals, a carrier, and a Group 3 transition metal; Group 4 transition metals; Group 5 transition metals; Group 6 transition metals; Group 7 transition metal; Group 8 transition metals; Group 9 transition metal; Group 10 transition metals; and a Group 11 transition metal; may include one or more transition metals selected from the group consisting of.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매에 포함되는 전이금속 중 제3족 전이금속은 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타노이드(La), 사마륨(Sm) 이고, 제4족 전이금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf)이며, 제5족 전이금속은 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta)이고, 제6족 전이금속은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)이며, 제7족 전이금속은 망간(Mn), 레늄(Re)이고, 제8족 전이금속은 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os)이며, 제9족 전이금속은 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir)이고, 제10족 전이금속은 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt)이며, 제11족 전이금속은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au)일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the Group 3 transition metal among the transition metals included in the dehydrogenation catalyst of step ii) is scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanoid (La), samarium (Sm), and , Group 4 transition metals are titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf), Group 5 transition metals are vanadium (V), niobium (Nb), and tantalum (Ta), and group 6 transition metals Silver is chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), Group 7 transition metals are manganese (Mn) and rhenium (Re), and Group 8 transition metals are iron (Fe), ruthenium (Ru), Osmium (Os), Group 9 transition metals are cobalt (Co), rhodium (Rh), and iridium (Ir), and Group 10 transition metals are nickel (Ni), palladium (Pd), and platinum (Pt), The Group 11 transition metal may be copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au).

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매에 포함되는 전이금속 중 바람직한 전이금속는 제8족 전이금속, 제9족 전이금속, 및/또는 제10족 전이금속일 수 있다. In an embodiment of the present invention, a preferred transition metal among the transition metals included in the dehydrogenation catalyst of step ii) may be a Group 8 transition metal, a Group 9 transition metal, and/or a Group 10 transition metal.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 탈수소 촉매에 포함되는 전이금속 중 더욱 바람직한 전이금속은 Ni, Co, Ru, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. In an embodiment of the present invention, a more preferable transition metal among the transition metals included in the dehydrogenation catalyst of step ii) may be Ni, Co, Ru, or a mixture thereof.

본 발명 제조방법의 일실시예에서, ii) 단계의 탈수소화 촉매에 포함된 상기 주기율표 제1족 알칼리 금속 및 제2족 알칼리토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속은 상기 담체에 대하여 0.01 질량% 내지 20 질량% 이하로 포함되며, 바람직하게는 0.1 질량% 내지 10 질량% 이하로 포함된다. 상기 범위 내이면, 양호한 반응 전화율을 확보할 수 있고 과잉사용에 의한 부반응도 억제할 수 있으므로, 보다 효율적으로 디실란을 제조할 수 있다. In one embodiment of the production method of the present invention, one or more metals selected from the group consisting of alkali metals of Group 1 and Group 2 of the periodic table included in the dehydrogenation catalyst of step ii) are 0.01 mass by mass relative to the support. % to 20% by mass or less, preferably 0.1 to 10% by mass or less. If it is in the said range, since a favorable reaction conversion rate can be ensured and the side reaction by excessive use can also be suppressed, disilane can be manufactured more efficiently.

본 발명 제조방법의 일실시예에서, ii) 단계의 탈수소화 촉매에 포함되는 상기 전이원소의 총함유량은 전체 촉매의 질량에 대하여 0.01 질량% 내지 바람직하게는 10 질량% 이하로 사용한다. 상기 범위 내이면, 보다 효율적으로 올리고실란을 제조할 수 있다In one embodiment of the production method of the present invention, the total content of the transition element included in the dehydrogenation catalyst of step ii) is 0.01 mass % to preferably 10 mass % or less with respect to the mass of the entire catalyst. If it is within the above range, oligosilane can be produced more efficiently

본 발명 제조방법의 일실시예에서, 상기 촉매는 구 형상, 원기둥형상(펠릿 형상), 링 형상, 또는 벌집 형상 등의 당업계의 통상의 형태이며, 바람직하게는 구 형상이다.In one embodiment of the production method of the present invention, the catalyst has a conventional shape in the art, such as a spherical shape, a columnar shape (pellet shape), a ring shape, or a honeycomb shape, preferably a spherical shape.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 촉매 사용량은 1 내지 100 중량부이고, 바람직하게는 10 내지 80 중량부이며, 더욱 바람직하게는 40 내지 80 중량부이다. 상기 1 중량부 미만으로 촉매를 사용하는 경우 모노실란의 디실란으로의 전환율이 낮아지는 낮아지며, 촉매 사용량이 100 중량부를 넘어서면 고가의 촉매로 인하여 디실란 제조방법의 전체 공정에서 경제성이 낮아진다. In one embodiment of the present invention, the amount of the catalyst used in step ii) is 1 to 100 parts by weight, preferably 10 to 80 parts by weight, and more preferably 40 to 80 parts by weight. When the catalyst is used in less than 1 part by weight, the conversion rate of monosilane to disilane is lowered, and when the amount of catalyst used exceeds 100 parts by weight, economic feasibility is lowered in the entire process of the disilane manufacturing method due to the expensive catalyst.

본 발명 제조방법의 일 실시예에서, 상기 ii) 단계의 공급되는 모노실란은 10 내지 600 ml/min으로 공급되고, 바람직하게는 50 내지 600 ml/min, 더욱 바람직하게는 100 내지 500 ml/min이다. 모노실란의 공급을 10 ml/min으로 하는 경우는 디실란의 전체생산량이 적어 산업적으로 이용할 수 없으며, 600 ml/min으로 공급하는 경우 공급되는 모노실란의 양이 많아 충분한 탈수소 축합반응이 이루어지지 못하는 단점이 있다. In one embodiment of the production method of the present invention, the monosilane supplied in step ii) is supplied at 10 to 600 ml/min, preferably 50 to 600 ml/min, more preferably 100 to 500 ml/min am. In the case of supplying monosilane at 10 ml/min, the total amount of disilane produced is small, so it cannot be used industrially. There are disadvantages.

상기 본 발명 제조방법의 일 실시예에서의 ii) 단계의 촉매 사용량 및 ii) 단계의 공급되는 모노실란은 ‘모노실란의 분당 유량(ml/min.)에 대한 촉매의 체적(cm3) 비율’이 ‘0.01 내지 1.5’의 범위로 사용되며, 상기 촉매 1 중량부는 약 1.5 cm3 이다. The amount of catalyst used in step ii) and the monosilane supplied in step ii) in an embodiment of the production method of the present invention are 'volume (cm 3 ) ratio of catalyst to flow rate per minute (ml/min.) of monosilane' It is used in the range of '0.01 to 1.5', and 1 part by weight of the catalyst is about 1.5 cm 3 .

상기 iii) 상기 생성된 디실란을 배출하는 단계는 모노실란이 상기 촉매를 이용한 탈수소 축합반응에 의하여 생성된 디실란을 배출하는 단계이다. The step iii) discharging the generated disilane is a step of discharging the disilane generated by the dehydrogenation condensation reaction of monosilane using the catalyst.

본 발명의 일 실시예에서, 생성되어 배출되는 디실란의 온도는 상기 반응기에 유입되는 모노실란 온도와 동일하거나, 또는 높을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the temperature of the generated and discharged disilane may be the same as or higher than the temperature of monosilane introduced into the reactor.

상기와 같은 본 발명의 i) 내지 iii) 단계를 포함하는 디실란의 제조방법에 의하면 모노실란으로부터 디실란의 수율이 향상되고, 특히 STY(g/kgh) 값이 향상된다. According to the method for producing disilane including steps i) to iii) of the present invention as described above, the yield of disilane from monosilane is improved, and in particular, the STY (g/kgh) value is improved.

상기 STY(g/kgh) 값은 디실란의 공시수율로서 촉매 사용량 대비 시간당 생성되는 디실란의 양을 나타낸 것이고, 대량 생산에 관한 기준이 될 수 있다. 즉 STY가 큰 값을 갖는 경우, 촉매 사용량 대비 시간당 생성되는 디실란의 양이 많아진다는 것을 의미하고, 따라서 STY의 값이 크면 대량 생산이 가능하다는 것을 나타내는 것이다. The STY (g/kgh) value represents the amount of disilane generated per hour compared to the amount of catalyst used as a public yield of disilane, and may be a standard for mass production. That is, when the STY has a large value, it means that the amount of disilane generated per hour relative to the amount of catalyst used increases, and therefore, if the STY value is large, it indicates that mass production is possible.

하기에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 이용하여 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described using specific examples.

실시예는 내부에 촉매층을 갖는 반응기를 이용하여 모노실란으로부터 디실란을 제조하는 것에 관한 것이다. 생성된 디실란은 Agilent제 가스 크로마토그래피 7890B를 사용하여 TCD(열전도도형) 검출기로 분석을 행하였다. 상기 반응기는 1인치의 SUS관(호칭 지름 19.4mm, 두께 1mm, 길이 680mm)을 가공하여 사용하였으며, 외부에 전기히터를 설치하였다. 반응기 유입부 촉매층 부분에 온도센서를 설치하였고, 배출구의 촉매층 부분에 온도 센서를 설치하여 반응기 온도, 모노실란의 유입온도 및 디실란의 배출온도를 측정하였다. The example relates to the production of disilane from monosilane using a reactor having a catalyst bed therein. The produced disilane was analyzed with a TCD (thermal conductivity type) detector using a gas chromatography 7890B manufactured by Agilent. The reactor was used by processing a 1-inch SUS tube (nominal diameter 19.4mm, thickness 1mm, length 680mm), and an electric heater was installed outside. A temperature sensor was installed in the catalyst bed portion of the reactor inlet, and a temperature sensor was installed in the catalyst bed portion of the outlet to measure the reactor temperature, the inlet temperature of monosilane, and the discharge temperature of disilane.

또한, 모노실란을 선 가열하는 선 가열기는 촉매가 충진되지 않은 것을 제외하고는 상기 반응기와 동일하다. In addition, the pre-heater for pre-heating monosilane is the same as the reactor, except that the catalyst is not filled.

하기 조제예들은 본 발명의 디실란의 제조방법에 사용되는 촉매의 제조에 관한 것이다.The following preparation examples relate to the preparation of the catalyst used in the method for preparing disilane of the present invention.

<조제예 1: 바륨(Ba) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 1: Preparation of Barium (Ba) Supported Zeolite Catalyst>

Na-ZSM-5(SiO2/Al2O3=21) 200g에 증류수 800g, BaCl2 6g (Ba 환산 1.5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후, 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 Ba담지 ZSM-5를 얻었다.800 g of distilled water and 6 g of BaCl 2 (1.5% in terms of Ba) were added to 200 g of Na-ZSM-5 (SiO 2 /Al 2 O 3 =21), and the mixture was mixed at 80° C. for 6 hours. Thereafter, after drying at 100° C., it was calcined at 800° C. for 8 hours to obtain Ba-supported ZSM-5.

<조제예 2: 니켈(Ni)-바륨(Ba) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 2: Preparation of Nickel (Ni)-Barium (Ba) Supported Zeolite Catalyst>

조제예 1에서 조제한 Ba 담지 ZSM-5 100g에 증류수 400g, NiCl2·6H2O 20.6g (Ni 환산 5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 Ni/Ba-ZSM-5를 얻었다.To 100 g of Ba-supported ZSM-5 prepared in Preparation Example 1, 400 g of distilled water and 20.6 g of NiCl 2 .6H 2 O (5% in terms of Ni) were added and mixed at 80° C. for 6 hours. Thereafter, after drying at 100°C, it was calcined at 800°C for 8 hours to obtain Ni/Ba-ZSM-5.

<조제예 3: 코발트(Co)-바륨(Ba) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 3: Preparation of Cobalt (Co)-Barium (Ba) Supported Zeolite Catalyst>

조제예 1에서 조제한 Ba 담지 ZSM-5 100g에 증류수 400g, CoCl2·6H2O 20.6g (Co 환산 5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 Co/Ba-ZSM-5를 얻었다.To 100 g of Ba-supported ZSM-5 prepared in Preparation Example 1, 400 g of distilled water and 20.6 g of CoCl 2 ·6H 2 O (5% in terms of Co) were added and mixed at 80° C. for 6 hours. Thereafter, after drying at 100°C, it was calcined at 800°C for 8 hours to obtain Co/Ba-ZSM-5.

<조제예 4: 니켈(Ni), 코발트(Co)-바륨(Ba) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 4: Preparation of Nickel (Ni), Cobalt (Co)-Barium (Ba) Supported Zeolite Catalyst>

조제예 1에서 조제한 Ba 담지 ZSM-5 100g에 증류수 400g, NiCl2·6H2O 10.3g (Ni 환산 2.5%), CoCl2·6H2O 10.3g (Co 환산 2.5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 NiCo/Ba-ZSM-5를 얻었다.To 100 g of Ba-supported ZSM-5 prepared in Preparation Example 1, 400 g of distilled water, 10.3 g of NiCl 2 .6H 2 O (2.5% in terms of Ni), and 10.3 g of CoCl 2 .6H 2 O (2.5% in terms of Co) were added at 80° C. Mixed for 6 hours. Thereafter, after drying at 100°C, it was calcined at 800°C for 8 hours to obtain NiCo/Ba-ZSM-5.

<조제예 5: 니켈(Ni)-나트륨(Na) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 5: Preparation of Nickel (Ni)-Sodium (Na) Supported Zeolite Catalyst>

Na-ZSM-5(SiO2/Al2O3=21) 100g에 증류수 400g, NiCl2·6H2O 20.6g (Ni 환산 5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 Ni/Na-ZSM-5를 얻었다.400 g of distilled water and 20.6 g of NiCl 2 ·6H 2 O (5% in terms of Ni) were added to 100 g of Na-ZSM-5 (SiO 2 /Al 2 O 3 =21) and mixed at 80° C. for 6 hours. Then, after drying at 100 degreeC, it baked at 800 degreeC for 8 hours, and obtained Ni/Na-ZSM-5.

<조제예 6: 코발트(Co)-나트륨(Na) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 6: Preparation of Cobalt (Co)-Sodium (Na) Supported Zeolite Catalyst>

Na-ZSM-5(SiO2/Al2O3=21) 100g에 증류수 400g, CoCl2·6H2O 20.6g (Ni 환산 5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 Co/Na-ZSM-5를 얻었다.400 g of distilled water and 20.6 g of CoCl 2 ·6H 2 O (5% in terms of Ni) were added to 100 g of Na-ZSM-5 (SiO 2 /Al 2 O 3 =21), and the mixture was mixed at 80° C. for 6 hours. Thereafter, after drying at 100°C, it was calcined at 800°C for 8 hours to obtain Co/Na-ZSM-5.

<조제예 7: 니켈(Ni), 코발트(Co)-나트륨(Na) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 7: Preparation of Nickel (Ni), Cobalt (Co)-Sodium (Na) Supported Zeolite Catalyst>

Na-ZSM-5(SiO2/Al2O3=21) 100g에 증류수 400g, NiCl2·6H2O 10.3g (Ni 환산 2.5%), CoCl2·6H2O 10.3g (Co 환산 2.5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 NiCo/Na-ZSM-5를 얻었다.100 g of Na-ZSM-5 (SiO 2 /Al 2 O 3 =21), 400 g of distilled water, 10.3 g of NiCl 2 .6H 2 O (2.5% in terms of Ni), 10.3g of CoCl 2 .6H 2 O (2.5% in terms of Co) was added and mixed at 80 °C for 6 hours. Thereafter, after drying at 100°C, it was calcined at 800°C for 8 hours to obtain NiCo/Na-ZSM-5.

<조제예 8: 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 코발트(Co)-바륨(Ba) 담지 제올라이트 촉매의 조제><Preparation Example 8: Preparation of Ruthenium (Ru), Nickel (Ni), Cobalt (Co)-Barium (Ba) Supported Zeolite Catalyst>

조제예 4에서 조제한 NiCo/Ba 담지 ZSM-5 100g에 증류수 200g, RuCl3·6H2O 1.0g (Ru 환산 0.5%) 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후 100℃에서 건조시킨 후, 800℃에서 8시간 소성하여 RuNiCo/Ba-ZSM-5를 얻었다.To 100 g of NiCo/Ba-supported ZSM-5 prepared in Preparation Example 4, 200 g of distilled water and 1.0 g of RuCl 3 ·6H 2 O (0.5% in terms of Ru) were added and mixed at 80° C. for 6 hours. Thereafter, after drying at 100°C, it was calcined at 800°C for 8 hours to obtain RuNiCo/Ba-ZSM-5.

하기 실시예들에서는 상기 조제예에서 조제된 각각의 촉매들에 대하여 모노실란의 분당 유량(ml/min.)에 따른 디실란의 수율 및 STY를 산출하여 그 결과를 표 1 내지 12에 나타내었다. In the following examples, the yield and STY of disilane according to the flow rate per minute (ml/min.) of monosilane for each of the catalysts prepared in the preparation example were calculated, and the results are shown in Tables 1 to 12.

실시예 1Example 1

조제예 1에서 조제한 촉매 Ba-ZSM-5 65g(약 100 cm3)을 반응기에 설치하고, 헬륨 가스를 사용하여 반응기 내의 공기를 치환 후, 진공펌프를 사용하여 반응기 내의 가스를 제거하고, 반응기를 280℃로 승온 시켰다. SiH4를 100mL/min의 유량으로 반응기 압력 3bar까지 채운 후 유통시켰다. 생성된 디실란의 수율을 가스 크로마토그래피로 분석하였다. 결과를 표 1에 나타내었다. 공시 수율 STY는 시간당 디실란 수율/촉매량(g/kgh)으로 산출하였다. 65 g (about 100 cm 3 ) of the catalyst Ba-ZSM-5 prepared in Preparation Example 1 was installed in the reactor, the air in the reactor was substituted using helium gas, the gas in the reactor was removed using a vacuum pump, and the reactor was The temperature was raised to 280 °C. SiH 4 was filled to a reactor pressure of 3 bar at a flow rate of 100 mL/min and then circulated. The yield of the produced disilane was analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1. The test yield STY was calculated as the disilane yield/catalyst amount per hour (g/kgh).

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 13.1 13.1 62.1 62.1 8.1 8.1 60 60 9.49.4 22 15.4 15.4 60.4 60.4 9.3 9.3 60 60 10.810.8 33 16.5 16.5 59.2 59.2 9.8 9.8 60 60 11.411.4 44 16.8 16.8 58.0 58.0 9.8 9.8 60 60 11.411.4 55 16.4 16.4 58.9 58.9 9.6 9.6 60 60 11.111.1 66 15.0 15.0 59.8 59.8 9.0 9.0 60 60 10.410.4

실시예 2Example 2

반응기에 유입되는 SiH4가 선 가열기를 이용하여 150℃로 선 가열된 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. It was carried out in the same manner as in Example 1, except that SiH 4 flowing into the reactor was pre-heated to 150° C. using a wire heater, and the results are shown in Table 2 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 23.9 23.9 50.6 50.6 12.1 12.1 60 60 14.714.7 22 21.8 21.8 50.4 50.4 11.0 11.0 60 60 12.812.8 33 19.6 19.6 51.4 51.4 10.1 10.1 60 60 11.711.7 44 18.118.1 52.7 52.7 9.5 9.5 60 60 11.011.0 55 17.3 17.3 53.4 53.4 9.2 9.2 60 60 10.710.7 66 17.0 17.0 54.1 54.1 9.2 9.2 60 60 10.710.7

실시예 3Example 3

SiH4를 200mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. It was carried out in the same manner as in Example 2, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 200 mL/min, and the results are shown in Table 3 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 19.3 19.3 59.7 59.7 11.5 11.5 30 30 26.826.8 22 21.4 21.4 56.4 56.4 12.1 12.1 30 30 28.028.0 33 22.1 22.1 55.2 55.2 12.2 12.2 30 30 28.328.3 44 21.7 21.7 54.8 54.8 11.9 11.9 30 30 27.627.6 55 20.3 20.3 54.8 54.8 11.1 11.1 30 30 25.925.9 66 19.5 19.5 55.1 55.1 10.8 10.8 30 30 24.924.9 77 19.1 19.1 55.3 55.3 10.6 10.6 30 30 24.624.6 88 19.0 19.0 55.8 55.8 10.6 10.6 30 30 24.524.5

실시예 4Example 4

SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. It was carried out in the same manner as in Example 2, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL/min, and the results are shown in Table 4 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 20.6 20.6 55.1 55.1 11.3 11.3 15 15 52.6 52.6 22 20.0 20.0 54.5 54.5 10.9 10.9 15 15 50.7 50.7 33 18.8 18.8 54.6 54.6 10.3 10.3 15 15 47.7 47.7 44 17.1 17.1 55.8 55.8 9.5 9.5 15 15 44.3 44.3 55 16.1 16.1 57.0 57.0 9.2 9.2 15 15 42.6 42.6 66 15.5 15.5 57.6 57.6 8.9 8.9 15 15 41.4 41.4 77 15.1 15.1 58.5 58.5 8.8 8.8 15 15 41.0 41.0 88 14.7 14.7 59.1 59.1 8.7 8.7 15 15 40.3 40.3

실시예 5Example 5

조제예 2에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 2, except for injecting SiH 4 into the reactor at a flow rate of 400 mL/min, it was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 5 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 18.7 18.7 61.4 61.4 11.5 11.5 15 15 53.2 53.2 22 16.4 16.4 63.2 63.2 10.4 10.4 15 15 48.2 48.2 33 13.8 13.8 68.0 68.0 9.4 9.4 15 15 43.6 43.6 44 13.4 13.4 68.1 68.1 9.1 9.1 15 15 42.4 42.4 55 12.4 12.4 69.5 69.5 8.6 8.6 15 15 39.9 39.9 66 10.4 10.4 72.8 72.8 7.6 7.6 15 15 35.1 35.1 77 9.7 9.7 74.0 74.0 7.2 7.2 15 15 33.2 33.2 88 8.9 8.9 75.0 75.0 6.7 6.7 15 15 31.0 31.0

실시예 6Example 6

조제예 3에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 3, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL / min was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 6 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 11.0 11.0 72.8 72.8 8.0 8.0 15 15 37.1 37.1 22 10.5 10.5 75.4 75.4 7.9 7.9 15 15 36.8 36.8 33 9.1 9.1 74.2 74.2 6.7 6.7 15 15 31.2 31.2 44 8.7 8.7 75.1 75.1 6.5 6.5 15 15 30.4 30.4 55 7.8 7.8 74.6 74.6 5.8 5.8 15 15 27.1 27.1 66 7.5 7.5 75.4 75.4 5.6 5.6 15 15 26.2 26.2 77 7.2 7.2 76.2 76.2 5.5 5.5 15 15 25.4 25.4 88 6.9 6.9 76.9 76.9 5.3 5.3 15 15 24.5 24.5

실시예 7Example 7

조제예 4에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 4, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL / min was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 7 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 23.7 23.7 61.7 61.7 14.6 14.6 15 15 67.7 67.7 22 21.9 21.9 65.3 65.3 14.3 14.3 15 15 66.4 66.4 33 19.1 19.1 67.0 67.0 12.8 12.8 15 15 59.4 59.4 44 16.7 16.7 68.5 68.5 11.4 11.4 15 15 53.1 53.1 55 14.9 14.9 70.0 70.0 10.5 10.5 15 15 48.5 48.5 66 13.7 13.7 71.1 71.1 9.7 9.7 15 15 45.0 45.0 77 12.6 12.6 72.0 72.0 9.1 9.1 15 15 42.2 42.2 88 12.2 12.2 72.8 72.8 8.9 8.9 15 15 41.4 41.4

실시예 8Example 8

촉매로서 촉매 Na-ZSM-5(Na 3wt%) 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.The catalyst was used as a catalyst Na-ZSM-5 (Na 3wt%), and was carried out in the same manner as in Example 2, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL/min, and the results are shown in Table 8 below. .

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 5.3 5.3 86.9 86.9 4.6 4.6 15 15 21.3 21.3 22 3.5 3.5 99.9 99.9 3.5 3.5 15 15 16.1 16.1 33 3.2 3.2 99.9 99.9 3.2 3.2 15 15 15.0 15.0 44 3.1 3.1 99.9 99.9 3.1 3.1 15 15 14.4 14.4 55 2.9 2.9 99.9 99.9 2.9 2.9 15 15 13.6 13.6 66 2.8 2.8 99.9 99.9 2.8 2.8 15 15 13.0 13.0 77 2.7 2.7 99.9 99.9 2.7 2.7 15 15 12.7 12.7 88 2.7 2.7 99.9 99.9 2.7 2.7 15 15 12.4 12.4

실시예 9Example 9

조제예 5에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 5, and except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL / min was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 9 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 9.4 9.4 75.0 75.0 7.0 7.0 15 15 32.6 32.6 22 9.0 9.0 78.2 78.2 7.1 7.1 15 15 32.8 32.8 33 8.1 8.1 79.2 79.2 6.4 6.4 15 15 29.9 29.9 44 7.5 7.5 80.8 80.8 6.0 6.0 15 15 28.0 28.0 55 7.1 7.1 81.8 81.8 5.8 5.8 15 15 27.0 27.0 66 6.7 6.7 82.6 82.6 5.5 5.5 15 15 25.5 25.5 77 6.3 6.3 83.5 83.5 5.3 5.3 15 15 24.4 24.4 88 6.3 6.3 82.9 82.9 5.2 5.2 15 15 24.1 24.1

실시예 10Example 10

조제예 6에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 6, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL / min was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 10 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 12.0 12.0 72.5 72.5 8.7 8.7 15 15 40.3 40.3 22 11.2 11.2 73.9 73.9 8.3 8.3 15 15 38.4 38.4 33 10.6 10.6 74.7 74.7 7.9 7.9 15 15 36.6 36.6 44 10.0 10.0 75.4 75.4 7.6 7.6 15 15 35.1 35.1 55 9.5 9.5 76.2 76.2 7.2 7.2 15 15 33.6 33.6 66 8.9 8.9 76.9 76.9 6.8 6.8 15 15 31.8 31.8 77 8.6 8.6 77.4 77.4 6.7 6.7 15 15 30.8 30.8 88 7.8 7.8 76.6 76.6 6.0 6.0 15 15 27.8 27.8

실시예 11Example 11

조제예 7에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 7, and except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL / min was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 11 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 12.9 12.9 73.9 73.9 9.5 9.5 15 15 44.2 44.2 22 12.1 12.1 76.0 76.0 9.2 9.2 15 15 42.7 42.7 33 11.0 11.0 76.3 76.3 8.4 8.4 15 15 38.8 38.8 44 9.8 9.8 78.7 78.7 7.7 7.7 15 15 35.9 35.9 55 9.7 9.7 79.4 79.4 7.7 7.7 15 15 35.7 35.7 66 9.2 9.2 80.4 80.4 7.4 7.4 15 15 34.2 34.2 77 8.6 8.6 81.2 81.2 7.0 7.0 15 15 32.6 32.6 88 8.5 8.5 82.2 82.2 7.0 7.0 15 15 32.3 32.3

실시예 12Example 12

조제예 8에서 제조한 촉매를 사용하고, SiH4를 400mL/min의 유속으로 반응기에 주입시키는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 그 결과를 하기 표 12에 나타내었다. Using the catalyst prepared in Preparation Example 8, except that SiH 4 was injected into the reactor at a flow rate of 400 mL / min was carried out in the same manner as in Example 2, the results are shown in Table 12 below.

Reaction Time
(hr)
Reaction Time
(hr)
SiH4 SiH 4 Si2H6 Si 2 H 6 접촉(체류)
시간(초)
contact (residence)
time (seconds)
STY
(g/kgh)
STY
(g/kgh)
Conversion (%)Conversion (%) Selectivity (%)Selectivity (%) Yield (%)Yield (%) 1One 48.0 48.0 51.9 51.9 24.9 24.9 15 15 115.4 115.4 22 42.2 42.2 53.0 53.0 22.4 22.4 15 15 103.7 103.7 33 34.6 34.6 54.7 54.7 18.9 18.9 15 15 87.7 87.7 44 28.0 28.0 57.6 57.6 16.1 16.1 15 15 74.8 74.8 55 27.9 27.9 57.2 57.2 16.0 16.0 15 15 74.0 74.0 66 22.0 22.0 63.4 63.4 13.9 13.9 15 15 64.6 64.6 77 19.0 19.0 65.8 65.8 12.5 12.5 15 15 57.9 57.9 88 17.3 17.3 67.1 67.1 11.6 11.6 15 15 53.7 53.7

상기 표 1 내지 표 12에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 디실란의 제조방법에 따른 디실란의 STY(g/kg*?*h, 시간당 디실란 생성량/촉매의 질량) 값이 최소 9.4에서 최대 115.4를 나타내고 있으며, 이러한 STY 값은 종래기술인 특허문헌 4의 STY 값에 비하여 월등히 높다. 이는 본 발명의 디실란의 제조방법 중 모노실란 대비 촉매의 사용량이 종래기술에 비하여 적은 것에 기인하는 것으로 보인다. As shown in Tables 1 to 12, the STY (g/kg*?*h, disilane production amount/mass of catalyst per hour) value of the disilane according to the method for preparing the disilane of the present invention is from a minimum of 9.4 to a maximum of 115.4. This STY value is significantly higher than the STY value of Patent Document 4, which is a prior art. This seems to be due to the fact that the amount of catalyst used in the method for preparing disilane of the present invention compared to monosilane is smaller than that of the prior art.

이와 같이 본 발명은 모노실란 대비 촉매량을 특정 비율로 사용함으로써 디실란의 제조 시 수율 증가 및 대량 생산의 지표가 되는 STY 값이 높게 나타나는 효과를 가지며, 이러한 높은 STY는 디실란의 대량 생산 가능성을 나타내는 것일 뿐만 아니라, 고가의 촉매를 적게 사용함에 따라 대규모 생산 공정에서도 경제적으로 유리한 장점을 가진다. As such, the present invention has the effect of showing a high STY value, which is an indicator of an increase in yield and mass production during the production of disilane, by using a catalyst amount compared to monosilane in a specific ratio, and this high STY indicates the possibility of mass production of disilane In addition, it has an economically advantageous advantage even in a large-scale production process by using less expensive catalyst.

상기에서 본 바와 같이 본 발명의 디실란의 제조방법은 디실란의 대량 생산에 적합한 제조방법으로서, 산업상 이용 가능성이 우수하다. As seen above, the manufacturing method of disilane of the present invention is a manufacturing method suitable for mass production of disilane, and has excellent industrial applicability.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various types of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, it is considered to be within the scope of the claims of the present invention to various extents that can be modified by any person skilled in the art to which the invention pertains.

Claims (16)

i) 내부에 촉매층을 구비한 반응기의 공기 제거 및 승온 단계;
ii) 상기 촉매층의 촉매를 ‘촉매의 체적(cm3)/모노실란의 분당 유량(ml/min.)의 비율이 0.01 내지 1.5인 범위’로 사용하여 모노실란의 탈수소 축합반응으로 디실란을 생성하는 단계; 및
iii) 상기 생성된 디실란을 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
i) removing air and raising the temperature of a reactor having a catalyst layer therein;
ii) Disilane is produced by dehydrogenation condensation reaction of monosilane using the catalyst of the catalyst layer in the range of 'volume of catalyst (cm 3 ) / flow rate per minute (ml/min.) of monosilane in the range of 0.01 to 1.5'. to do; and
iii) discharging the generated disilane;
청구항 1에 있어서,
상기 승온 단계의 승온 온도는 150℃ 내지 400℃인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The temperature rise temperature of the temperature raising step is 150 ℃ to 400 ℃, characterized in that, the manufacturing method of disilane
청구항 1에 있어서,
상기 i) 단계 및 ii) 단계 사이에는 i-1) 단계로 모노실란을 선 가열하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 상기 선 가열온도는 50℃ 내지 300℃인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
Between steps i) and ii), it may further include the step of pre-heating the monosilane in step i-1), wherein the pre-heating temperature is 50° C. to 300° C., the production of disilane Way
청구항 1에 있어서,
상기 ii) 단계의 반응기의 온도 중 생성된 디실란의 배출되는 반응기 배출부 온도가 모노실란이 유입되는 반응기 유입부 온도와 동일하거나, 또는 높은 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
Method for producing disilane, characterized in that the reactor outlet temperature to which the disilane is discharged among the temperature of the reactor in step ii) is the same as or higher than the reactor inlet temperature to which the monosilane is introduced
청구항 1에 있어서,
상기 ii) 단계의 반응기의 온도 중 생성된 디실란의 배출되는 반응기 배출부 온도가 모노실란이 유입되는 반응기 유입부 온도와 동일하거나, 또는 20℃ 내지 100℃ 더 높은 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
Of the reactor in step ii), the reactor outlet temperature of the generated disilane is the same as the reactor inlet temperature into which the monosilane is introduced, or 20 to 100 °C higher, characterized in that the disilane Manufacturing method
청구항 1에 있어서,
상기 ii) 단계의 반응온도는 150℃ 내지 400℃이고, 반응 시간은 0.1시간 내지 20시간인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The reaction temperature of step ii) is 150°C to 400°C, and the reaction time is 0.1 hours to 20 hours, the method for producing disilane
청구항 1에 있어서,
상기 ii) 단계의 반응온도는 150℃ 내지 400℃이고, 반응 시간은 0.1시간 내지 20시간이며, 모노실란의 유입에 의한 반응기 압력은 0.1 내지 10bar인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The reaction temperature of step ii) is 150° C. to 400° C., the reaction time is 0.1 hour to 20 hours, and the reactor pressure by the inflow of monosilane is 0.1 to 10 bar, the method for producing disilane
청구항 1에 있어서,
상기 모노실란은 규소-수소(Si-H) 결합을 적어도 1개 갖는 화합물이며, 실리콘에 결합하는 치환기가 탄소원자수 1~6개의 탄화수소기이고, 상기 탄화수소기는 포화 탄화수소기, 불포화 탄화수소기, 또는 방향족 탄화수소기인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The monosilane is a compound having at least one silicon-hydrogen (Si-H) bond, and a substituent bonded to silicon is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and the hydrocarbon group is a saturated hydrocarbon group, an unsaturated hydrocarbon group, or an aromatic group. Method for producing disilane, characterized in that it is a hydrocarbon group
청구항 1에 있어서,
상기 모노실란은 테트라하이드로모노실란(SiH4), 메틸트리하이드로모노실란, 에틸트리하이드로모노실란, 페닐트리하이드로모노실란, 또는 디메틸디하이드로모노실란인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The monosilane is tetrahydromonosilane (SiH4), methyltrihydromonosilane, ethyltrihydromonosilane, phenyltrihydromonosilane, or dimethyldihydromonosilane, characterized in that the method for producing disilane
청구항 1에 있어서,
상기 촉매는 주기율표 제1족의 알칼리 금속 및/또는 제2족의 알칼리토금속, 그리고 담체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The catalyst is a method for producing disilane, characterized in that it comprises an alkali metal of Group 1 and/or an alkaline earth metal of Group 2 of the periodic table, and a carrier
청구항 10에 있어서,
상기 담체는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
11. The method of claim 10,
The method for producing disilane, characterized in that the carrier is at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titania, zirconia, zeolite and activated carbon.
청구항 10에 있어서,
상기 주기율표 제1족의 알칼리 금속 및/또는 제2족의 알칼리토금속은 담체에 대하여 0.01질량% 내지 50질량% 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
11. The method of claim 10,
The method for producing disilane, characterized in that the alkali metal of Group 1 and/or the alkaline earth metal of Group 2 of the periodic table is contained in an amount of 0.01% by mass to 50% by mass or less with respect to the carrier
청구항 10에 있어서,
상기 촉매는 제3족 전이금속; 제4족 전이금속; 제5족 전이금속; 제6족 전이금속; 제7족 전이금속; 제8족 전이금속; 제9족 전이금속; 제10족 전이금속; 및 제11족 전이금속;으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
11. The method of claim 10,
The catalyst is a Group 3 transition metal; Group 4 transition metals; Group 5 transition metals; Group 6 transition metals; Group 7 transition metal; Group 8 transition metals; Group 9 transition metal; Group 10 transition metals; and a group 11 transition metal; characterized in that it further contains one or more transition metals selected from the group consisting of,
청구항 13에 있어서,
상기 전이금속의 사용량은 전체 촉매의 질량에 대하여 0.01질량% 내지 10질량%인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
14. The method of claim 13,
Method for producing disilane, characterized in that the amount of the transition metal used is 0.01% by mass to 10% by mass based on the mass of the total catalyst
청구항 1에 있어서,
상기 촉매는 Ba-ZSM-5, Ni/Ba-ZSM-5, Co/Ba-ZSM-5, NiCo/Ba-ZSM-5, Na-ZSM-5, Ni/Na-ZSM-5, Co/Na-ZSM-5, NiCo/Na-ZSM-5, 또는 RuNiCo/Ba-ZSM-5 인 것을 특징으로 하는, 디실란의 제조방법
The method according to claim 1,
The catalyst is Ba-ZSM-5, Ni/Ba-ZSM-5, Co/Ba-ZSM-5, NiCo/Ba-ZSM-5, Na-ZSM-5, Ni/Na-ZSM-5, Co/Na -ZSM-5, NiCo/Na-ZSM-5, or RuNiCo/Ba-ZSM-5, characterized in that the method for producing disilane
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101231370B1 (en) 2012-06-13 2013-02-07 오씨아이머티리얼즈 주식회사 Method and device for producing disilane through pyrolysis of monosilane
KR20170125105A (en) * 2016-02-16 2017-11-13 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Preparation method of oligosilane
KR20190041512A (en) 2016-09-23 2019-04-22 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Preparation method of oligosilane

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