專利名稱：無水氯化鎂在硅烷提純上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無水氯化鎂在硅烷提純上的應(yīng)用。
技術(shù)背景硅烷，又稱為甲硅烷，分子式為SiH4，它是硅和氫組成的類似甲垸的化合 物。1857年德國化學(xué)家H. Buff首先發(fā)現(xiàn)了硅烷，但在以后的一百年左右的時(shí)間 里，硅烷只是少數(shù)研究者在實(shí)驗(yàn)室里研究的對(duì)象，沒有任何用途。上個(gè)世紀(jì)， 隨著半導(dǎo)體科技的崛起，硅烷開始在電子工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前， 每年數(shù)以萬噸計(jì)的硅垸氣體在工廠里被分解為多晶硅，數(shù)以百噸計(jì)的硅烷氣體 直接應(yīng)用于制造各種各樣的新材料和新器件。同時(shí)，硅烷氣體在高清晰度平面 顯示器、高效率低成本太陽能電池、高性能陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)零件、各種特殊功能的 傳感器和節(jié)能玻璃等領(lǐng)域，均有著廣泛的應(yīng)用。硅垸是一種最重要的電子氣體，電子行業(yè)使用的硅烷最大的特點(diǎn)是高純度， 又稱高純硅烷， 一般有害雜質(zhì)氣體含量控制在ppb數(shù)量級(jí)以下。因此，硅烷的 提純是生產(chǎn)高純硅烷的關(guān)鍵所在。目前，國內(nèi)生產(chǎn)硅烷主要采用硅化鎂法，它 是以液氨為反應(yīng)介質(zhì)，其反應(yīng)式如下MW + 4M/4C/ — 2MgC/2 + 4冊(cè)3 + &7/4 ( 1 )該方法制備的粗硅垸氣體中，氨是最主要的雜質(zhì)氣體，其含量為1 7%。因此， 去除氨氣是該硅垸提純的主要任務(wù)之一 。目前，高純硅烷是通過精餾提純法和分子篩吸附提純法實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)于精 餾提純法，吸附提純法具有設(shè)備簡單、投資成本低、危險(xiǎn)性小等特點(diǎn)，而被廣 泛應(yīng)用。分子篩是目前硅垸氣體最常用的提純吸附劑，4A分子篩用來吸附粗硅 垸中的氨氣，它最大的缺點(diǎn)是吸附量有限，且需要較長的活化時(shí)間。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供無水氯化鎂在硅烷提純上的應(yīng)用。無水氯化鎂是電 解鎂的原料，也可應(yīng)用于催化劑和藥物中間體。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是無水氯化鎂作為氨氣吸附劑應(yīng)用于硅烷的提純，化學(xué)吸附粗硅烷氣體中的 氨氣后，變成其氯化鎂的氨絡(luò)合物，吸氨飽和后該氨絡(luò)合物為六氨氯化鎂，化學(xué)式為MgCl2*6NH3，說明無水氯化鎂的理論吸氨量可高達(dá)104%。無水氯化鎂吸附氨氣的溫度范圍為-8(TC 10(rC，氯化鎂氨絡(luò)合物放氨在 300'C 60(TC溫度下放氨0.5 48小時(shí)后，其氨絡(luò)合物重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水氯化鎂， 可繼續(xù)循環(huán)使用。本發(fā)明具有的有益效果是目前吸附法提純硅垸的采用的是分子篩，去除硅垸中的氨氣主要是4A分子 篩，它最大吸氨量在10%以內(nèi)，而無水氯化鎂的最大吸氨量為104%,遠(yuǎn)高于 4A分子篩的吸氨量。同時(shí)，無水氯化鎂的價(jià)格比分子篩低，而且其氨的飽和蒸 汽壓比分子篩小，去除氨更加徹底。因此，無水氯化鎂可作為一種高效、廉價(jià) 的氨吸附劑，應(yīng)用于硅烷氣體的提純。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明利用無水氯化鎂易與氨氣發(fā)生化學(xué)吸附生成其氨絡(luò)合物的特點(diǎn)，提 出了無水氯化鎂在硅烷提純中的應(yīng)用。硅化鎂法制備硅垸采用液氨為介質(zhì)，因 此，粗硅烷中氨氣含量高達(dá)1 7%，遠(yuǎn)高于其他雜質(zhì)氣體，有效去除硅烷中的 氨氣是硅烷提純的技術(shù)關(guān)鍵之一。無水氯化鎂在-8(TC 10(TC溫度范圍化學(xué)吸 附氨氣后，生成了氯化鎂氨絡(luò)合物，通用化學(xué)式可表示為MgCl^xNH3。當(dāng)吸氨 飽和后，該氨絡(luò)合物可轉(zhuǎn)變?yōu)榱甭然V，化學(xué)式為MgC^6NH3。因此，用無 數(shù)氯化鎂的理論吸氨量為104%。氯化鎂氨絡(luò)合物在300'C 60(TC溫度下放氨 0.5 48小時(shí)后，將重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水氯化鎂，可繼續(xù)循環(huán)使用。實(shí)施例1:在10(TC下，將5克無水氯化鎂快速放入干燥的吸附柱內(nèi)，立即密封后，抽 真空。在吸附柱的進(jìn)口充入13升硅烷與氨氣的混合氣體，其中氨氣體積為0.5 升，氨氣質(zhì)量約0.38克，在出口處用氨檢測(cè)儀檢測(cè)氨的濃度，發(fā)現(xiàn)氨的濃度在 儀器檢測(cè)限以下。由此可說明，經(jīng)無水氯化鎂化學(xué)吸附后，氨的濃度小于O.lppm， 此時(shí)無水氯化鎂的吸氨量為7.6%。同時(shí)，硅垸體積沒有變化，說明無水氯化鎂 不吸附硅烷。對(duì)吸氨得到的氯化鎂氨絡(luò)合物在30(TC放氨處理48小時(shí)后，重新 得到無水氯化鎂，可繼續(xù)循環(huán)使用。因此，無水氯化鎂可作為一種有效的氨吸 附劑應(yīng)用于硅垸的提純。實(shí)施例2:在室溫20'C下，將5克無水氯化鎂快速放入干燥的吸附柱內(nèi)，立即密封后， 抽真空。在吸附柱的進(jìn)口充入13升硅垸與氨氣的混合氣體，其中氨氣體積為2 升，氨氣質(zhì)量約1.52克，在出口處用氨檢測(cè)儀檢測(cè)氨的濃度，發(fā)現(xiàn)氨的濃度在 儀器檢測(cè)限以下。由此可說明，經(jīng)無水氯化鎂化學(xué)吸附后，氨的濃度小于O.lppm，此時(shí)無水氯化鎂的吸氨量為30%。同時(shí)，硅垸體積沒有變化，說明無水氯化鎂 不吸附硅烷。對(duì)吸氨得到的氯化鎂氨絡(luò)合物在50(TC放氨處理12小時(shí)后，重新 得到無水氯化鎂，可繼續(xù)循環(huán)使用。因此，無水氯化鎂可作為一種有效的氨吸 附劑應(yīng)用于硅烷的提純。實(shí)施例3:在-80'C下，將5克無水氯化鎂快速放入干燥的吸附柱內(nèi)，立即密封后，抽 真空。在吸附柱的進(jìn)口充入13升硅烷與氨氣的混合氣體，其中氨氣體積為6.8 升，氨氣質(zhì)量約5.2克，在出口處用氨檢測(cè)儀檢測(cè)氨的濃度，發(fā)現(xiàn)氨濃度約為 20ppm，說明氨已被有效的吸附，此時(shí)無水氯化鎂的吸氨量為52%。同時(shí)，硅烷 體積沒有變化，說明無水氯化鎂不吸附硅烷。對(duì)吸氨得到的氯化鎂氨絡(luò)合物在 600'C放氨處理0.5小時(shí)后，重新得到無水氯化鎂，可繼續(xù)循環(huán)使用。因此，無 水氯化鎂可作為一種有效的氨吸附劑應(yīng)用于硅烷的提純。
權(quán)利要求
1、無水氯化鎂在硅烷提純上的應(yīng)用，其特征在于無水氯化鎂作為氨氣吸附劑應(yīng)用于硅烷的提純，化學(xué)吸附粗硅烷氣體中的氨氣后，變成其氯化鎂的氨絡(luò)合物，吸氨飽和后該氨絡(luò)合物為六氨氯化鎂，化學(xué)式為MgCl2·6NH3，說明無水氯化鎂的理論吸氨量可高達(dá)104％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水氯化鎂在硅垸提純上的應(yīng)用，其特征在于 無水氯化鎂吸附氨氣的溫度范圍為-80°C 100°C，氯化鎂氨絡(luò)合物放氨在 300'C 60(TC溫度下放氨0.5 48小時(shí)后，其氨絡(luò)合物重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水氯化鎂， 可繼續(xù)循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了無水氯化鎂在硅烷提純上的應(yīng)用。硅化鎂法是生產(chǎn)硅烷的重要方法，該方法生產(chǎn)的粗硅烷中氨氣含量為1～7％，是該硅烷氣體含量最高的雜質(zhì)氣體，本發(fā)明利用無水氯化鎂易與氨氣發(fā)生化學(xué)吸附生成其氨絡(luò)合物的特點(diǎn)，將其作為氨吸附劑應(yīng)用于硅烷氣體的提純。當(dāng)無水氯化鎂吸氨飽和后，轉(zhuǎn)變?yōu)榱甭然V，化學(xué)式為MgCl₂·6NH₃，說明無水氯化鎂的理論吸氨量可高達(dá)104％，遠(yuǎn)高于分子篩的吸氨量。同時(shí)，生成的氨絡(luò)合物加熱放氨后重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水氯化鎂，可繼續(xù)循環(huán)使用。因此，無水氯化鎂可作為一種高效、廉價(jià)的氨吸附劑應(yīng)用于硅烷氣體的提純。
文檔編號(hào)C01B33/04GK101327930SQ20081012008
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者姚奎鴻, 左佃太, 祝洪良, 顧小云 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)