一种硅烷气体的制备方法

摘要

一种硅烷气体的制备方法，它涉及一种电子气体的制备方法。本发明解决了现有制备硅烷气体的工艺中催化速率难控制、催化剂加料困难、回收难度大，以及在三烷氧基硅烷的制备过程中硅铜触体生产率低、反应活性低，催化剂遇水易失效、产物易水解，及醇利用率低的问题。本发明的制备方法是：一、利用硅粉和醇制备三烷氧基硅烷；二、制备催化缓释剂；三、采用步骤一的三烷氧基硅烷，在催化缓释剂的作用下反应制备得到硅烷气体。本发明制备三烷氧基硅烷的选择性达到95％，转化率为90％；本发明中三烷氧基硅烷的分解率为99.8％，硅烷产率为90～93％，纯度为99％，硅烷可用于制造非晶硅薄膜太阳能电池及LED、LCD行业。

主权项

一种硅烷气体的制备方法，其特征在于硅烷气体的制备方法是通过以下步骤实现的：一、三烷氧基硅烷的合成：a、将100目～350目的冶金级硅粉置于氢氟酸和硝酸的混合酸中，然后在超声作用下刻蚀0.5～2min，再将刻蚀后的硅粉冲洗至中性后干燥，其中，氢氟酸和硝酸的物质的量的比为0.1～10∶1；b、将经步骤a刻蚀的硅粉加入到铜系催化剂预沉淀液中，抽真空，然后在超声作用下，向硅粉和铜系催化剂预沉淀液的混合液中加入沉淀引发剂至无沉淀物生成，然后过滤，再真空烘干得到铜系催化剂包覆的硅粉复合体，然后在氢气或氮气气氛、200℃～560℃的条件下进行预处理1～3h，或者在2450MHz的微波下预处理1～3min，得到活性点数量多且活性点均匀的硅铜触体；其中，所述的铜系催化剂预沉淀液为氯化亚铜预沉淀液或者氢氧化铜预沉淀液，步骤a刻蚀的硅粉与铜系催化剂预沉淀液的质量比为1∶5～10；所述的氯化亚铜催化剂预沉淀液的制备方法：采用湿法将氯化铜、铜粉、氯化钠和浓盐酸混合配制成质量浓度为2％～10％的氯化亚铜预沉淀液，沉淀引发剂为去离子水，其中氯化铜与铜粉的质量比为1∶1～1.5，氯化铜与氯化钠的比例为1∶1.5～2.5，氯化铜与浓盐酸的质量比为1∶5～8；所述的氢氧化铜催化剂预沉淀液的制备方法：将硫酸铜溶于去离子水中，配置成质量分数为10％～20％的硫酸铜溶液，即为制备氢氧化铜催化剂的氢氧化铜催化剂预沉淀液，沉淀引发剂为氢氧化钠；c、将有机高沸点惰性溶剂和上述步骤b得到的硅铜触体放入反应搅拌釜中，然后加热使反应体系升温至200℃～260℃，再向反应釜中加入氟化物缓释刻蚀剂，然后再将醇分解抑制剂和经正硅酸乙酯脱水后的醇汽化气体通入反应搅拌釜中进行反应5h得三烷氧基硅烷；其中，有机高沸点惰性溶剂与硅铜触体的质量比为2～10∶1，整个反应过程中硅粉与通入的醇的摩尔比为1∶5～8，所述的醇为碳原子数为1～4的醇，所述的氟化物缓释刻蚀剂的用量是硅铜触体质量的1％～10％，氟化物缓释刻蚀剂的制备方法是：向质量浓度为5％～30％氟化物水溶液中加入分子筛，然后减压抽气，使分子筛的孔道中充满氟化物溶液，再烘干得氟化物缓释刻蚀剂，分子筛与氟化物水溶液的质量比为1∶10～17，缓释刻蚀剂中氟化物与分子筛的质量比为0.5～5.1∶1；所述的醇分解抑制剂为碱金属硫化物、甲硫醚、羰基硫、甲硫醇、二硫化碳、二甲基二硫、噻吩、氯甲烷或者氯乙烷，其中，醇分解抑制剂的通入量与醇的摩尔比例为0.01～1mmol：1mol；所述的氟化物缓释刻蚀剂中氟化物为氟化钠、氟化钾或氟化铵；二、催化缓释剂的制备：将用于三烷氧基硅烷歧化反应的催化剂溶于有机溶剂中制成质量浓度为5％～10％的催化剂溶液，然后将膨胀石墨浸泡在催化剂溶液中，抽真空使催化剂溶液渗透到膨胀石墨的缝隙中，当膨胀石墨表面不再有气泡冒出时，将充满催化剂溶液的膨胀石墨在50～70℃下真空烘干；其中，所述的催化剂是甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、丙醇钠、丙醇钾、异丙醇钠、异丙醇钾、丁醇钠、戊醇钠、戊醇钾、己醇钠、己醇钾中的一种或者多种的混合物；膨胀石墨质量与催化剂溶液质量的比例为1∶5～10；催化缓释剂中催化剂与膨胀石墨的质量比为0.25～1∶1；三、将步骤二得到的催化缓释剂置于干燥的反应釜中，密封反应釜，然后用高纯氮气吹扫密闭反应釜20～35min后，再用氢气吹扫密闭反应釜20～30min，再将步骤一制备得到的三烷氧基硅烷液体注入反应釜中，然后开启恒温搅拌，搅拌速度为250～400转/分钟，控制反应釜内的压强为‑0.1～1.2MPa，再在15～30min内将反应釜内温度升至35℃～100℃反应0.2～1h得到硅烷气体，其中催化缓释剂的质量是三烷氧基硅烷质量的20％～50％，本步骤始终保持反应釜为密闭状态。