[發明專利]制造氫化硅烷的方法

有效

• 申請號: 201080052337.7
• 申請日: 2010-11-08
• 公開（公告）號: CN102596806A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: S.韋伯;M.帕茨;M.特羅赫;H.勞勒德;E.米;H.施蒂格;C.瓦爾克納
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限公司
• 主分類號: C01B33/04
• 分類號: C01B33/04;C01B33/107
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;林森

本發明涉及一種由鹵硅烷制備氫化硅烷的方法。

氫化硅烷及其混合物在文獻中被描述為制造硅層的可能原料。氫化硅烷應理解為表示基本只含有硅和氫原子的化合物。氫化硅烷可以是氣體、液體或固體，并且在固體的情況下，基本可溶于例如甲苯或環己烷的溶劑，或例如環戊硅烷的液體硅烷。實例包括甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷、環戊硅烷和新戊硅烷。具有至少三個或四個硅原子的氫化硅烷可以具有帶有Si-H鍵的直鏈、支鏈或(任選雙-/多-)環結構，并且可以由特定通式Si_nH_2n+2?(直鏈或支鏈；其中n≥2)，Si_nH_2n?(環狀；其中n≥3)或Si_nH_2(n-i)?(雙-或多環；n≥4；i?={環數}-1)描述。

制備氫化硅烷的許多方法基于低級氫化硅烷，特別是SiH₄，脫氫聚合反應為高級硅烷，伴隨形式上的H₂脫除。脫氫聚合反應可以1)用熱的方法進行(US?6,027,705?A，在該情況下不使用催化劑)，和/或2)通過使用催化劑進行，所述催化劑例如a)元素過渡金屬(非均相催化；US?6,027,705?A，在該情況下使用鉑族金屬，即Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt；US?5,700,400?A，3B-7B族和8-族的金屬，即過渡金屬/鑭系元素，除了Cu和Zn族之外)，b)非金屬氧化物(非均相催化；US?6,027,705?A，在該情況下使用Al₂O₃或SiO₂)，c)鈧、釔或稀土的氫負離子環戊二烯基絡合物(均相催化；US?4,965,386?A、US?5,252,766?A)，d)過渡金屬絡合物(均相催化；US?5,700,400?A，3B-7B和8-族的金屬的絡合物，即過渡金屬/鑭系元素，除了Cu和Zn族之外；JP?02-184513?A)或e)固定在載體上的特殊過渡金屬(非均相催化；US?6,027,705?A，在該情況下使用例如SiO₂的載體上的鉑族金屬，US?5,700,400?A，固定在碳、SiO₂或Al₂O₃上的釕、銠、鈀或鉑)或過渡金屬絡合物(非均相催化，US?6,027,705?A，在該情況下使用例如SiO₂的載體上的鉑族金屬絡合物)。但是，所有這些方法的缺點是使用的低級氫化硅烷本身首先必須以復雜的方式來制備。這些方法的另一個缺點為由于原料的自燃性，它們需要高的設備投入。最后，這些方法迄今并不能實現足夠高的產率。此外，需要復雜地純化。

制備氫化硅烷的另一種方法例如由EP?0?673?960?A1描述，其中二鹵硅烷，任選與三鹵硅烷和/或四鹵硅烷一起通過電化學途徑轉化。但是該方法也具有缺點，由于電化學反應進程，其需要高的設備投入和另外高的能量密度。最后，在此各二-或三鹵硅烷首先還必須預先復雜地制備。

另外，也可以通過用堿金屬使鹵硅烷脫鹵和縮聚來制備高級氫化硅烷(GB?2?077?710?A)。但是，這種方法也不產生足夠高的產率。另外，這種方法非常沒有選擇性。

A.Kaczmarczyk等人，J.Inorg.Nucl.Chem.，1964，26卷，421-425，和G.Urry，J.Inorg.Nucl.Chem.，1964，26卷，409-414教導由低級氯硅烷催化合成高級氯硅烷，特別是形成十二氯五硅(新戊硅烷，Si(SiH₃)₄的氯同系物)。例如，A.Kaczmarczyk等人，J.Inorg.Nucl.Chem.，1964，26卷，421-425教導由六氯二硅烷合成五硅十二氯，其中產生四氯硅烷。其另外描述了合適地使用八氯三硅烷時產生十二氯五硅和六氯二硅烷。使用的催化劑有三甲胺。G.Urry，J.Inorg.Nucl.Chem.，1964，26卷，409-414教導催化由六氯二硅烷經三甲胺催化合成十二氯五硅，其中形成四氯硅烷；或由八氯三硅烷經三甲胺催化合成十二氯五硅，其中形成六氯二硅烷。其中并未描述將產物氫化為氫化硅烷。另外，這些方法并未獲得令人滿意的高級全氯硅烷的產率。此外，不利的是與在基于六氯二硅烷的方法變型中形成的四氯硅烷相比，在使用八氯三硅烷的合成變型中形成的六氯二硅烷副產物在室溫和標準壓力下不易揮發，并且因此并未被抽出，而是必須耗費地蒸餾出。