HSi（OC2H5）3歧化制备SiH4及SiH4提纯的工艺研究

论文摘要

传统“硅烷法”和“改良西门子法”制备甲硅烷工艺复杂、产率低、反应过程中有大量氯化氢产生,腐蚀设备,污染环境;目前发展的“烷氧基硅烷法”,虽然具有制备的甲硅烷纯度高、环境污染小等优点,但存在产率低、经济效益差、不能工业化等问题,因此寻找更高效的催化剂,提高产率,简化生产工艺,提高济效益,使之能够工业化生产,具有重要意义。以乙醇钠为催化剂,三乙氧基硅烷歧化分解制备甲硅烷。研究了催化剂、烷氧基硅烷、反应温度、搅拌速度及催化剂对三乙氧基硅烷的分解率、甲硅烷的产率的影响,优化了制备甲硅烷的工艺条件。通过气相色谱（GC）、气-质谱联用仪（GC-MS）进行了相关测试。实验结果表明,采用乙醇钠作催化剂,选择转速250rpm,温度35℃时,三乙氧基硅烷分解率达到99.8%,甲硅烷产率达92%,副产物少,且副产物易于循环利用,生产过程不造成环境污染。研究了分子筛柱提纯甲硅烷。温度、吸附柱高径比、被吸附气体空塔线速对气体提纯效果的影响,GC、GC-MS测试分析发现,在室温下,高径比为10的分子筛吸附柱,当被吸附的气体空塔线速等于0.2m/s时,吸附提纯效果好,效率高。吸附提纯实验还表明,分子筛的结构、内孔的形状、孔径尺寸、孔径内壁上的悬挂健等因素影响分子筛柱对气体的选择性吸附。探讨了乙醇钠催化三乙氧基硅烷歧化分解反应的机理。初步认为乙醇钠催化三乙氧基硅烷歧化分解生成甲硅烷的机理是:反应过程中三乙氧基硅烷和催化剂乙醇钠的乙氧基形成五配体中间过渡态,三乙氧基硅烷分子中的硅原子先后以sp3d、sp3d2杂化轨道形成中间不稳定过渡态化合物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义及来源
• 4制备的研究现状及发展'>1.2 SiH₄制备的研究现状及发展
• 4'>1.2.1 传统法制备SiH₄
• 4'>1.2.2 还原卤化硅制备SiH₄
• 4'>1.2.3 卡尔巴伊特联合过程制备SiH₄
• 4'>1.2.4 烷氧基硅烷法制备SiH₄
• 4提纯的研究现状及发展'>1.3 SiH₄提纯的研究现状及发展
• 4'>1.3.1 冷冻-吸附相结合提纯SiH₄
• 4'>1.3.2 活性炭吸附法提纯SiH₄
• 4'>1.3.3 分子筛吸附法提纯SiH₄
• 4提纯的理论研究'>1.4 SiH₄提纯的理论研究
• 1.4.1 吸附提纯热力学
• 1.4.2 吸附提纯动力学
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 实验装置与测试方法
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 主要化学试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验装置
• 4制备实验装置'>2.2.1 SiH₄制备实验装置
• 4提纯实验装置'>2.2.2 SiH₄提纯实验装置
• 2.3 分析测试方法
• 2.3.1 气相色谱-质谱联用定性分析
• 2.3.2 气相色谱定量分析
• 2H₅）₃歧化反应制备SiH₄的工艺研究'>第3章 HSi（OC₂H₅）₃歧化反应制备SiH₄的工艺研究
• 4制备步骤及工艺流程'>3.1 SiH₄制备步骤及工艺流程
• 3.1.1 制备步骤
• 3.1.2 制备工艺流程图
• 3.2 实验结果计算公式
• 3.3 催化剂的制备
• 3.4 实验结果测试分析
• 3.4.1 催化剂对实验结果的影响
• 3.4.2 烷氧基硅烷对实验结果的影响
• 3.4.3 反应温度对实验结果的影响
• 3.4.4 转速对实验结果的影响
• 3.5 反应机理探讨
• 3.5.1 反应机理
• 3.5.2 实验结果对反应机理的验证
• 3.6 本章小结
• 4提纯的工艺研究'>第4章 SiH₄提纯的工艺研究
• 4提纯步骤及工艺流程'>4.1 SiH₄提纯步骤及工艺流程
• 4提纯步骤'>4.1.1 SiH₄提纯步骤
• 4提纯工艺流程图'>4.1.2 SiH₄提纯工艺流程图
• 4提纯的影响因素分析'>4.2 SiH₄提纯的影响因素分析
• 4.2.1 分子筛的结构
• 4.2.2 分子筛吸附剂的性能
• 4.2.3 分子筛吸附柱的性能
• 4.3 提纯结果测试分析
• 4.3.1 温度对提纯结果的影响
• 4.3.2 柱高径比对提纯结果的影响
• 4.3.3 压强或气体流速对提纯结果的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢