[發(fā)明專利]四氟化硅的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110280075.6
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102351198A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 張月和;薛明;蔡春立;李青娟;李占良;孫仲剛;竇義虎
• 申請（專利權）人: 六九硅業(yè)有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發(fā)明屬于四氟化硅技術領域，尤其涉及一種四氟化硅的制備方法。

背景技術

四氟化硅，又叫四氟硅烷，英文名稱為silicon?tetrafluoride，分子式為SiF₄，CAS登錄號為7783-61-1。四氟化硅是一種無色、有毒、有刺激性臭味的氣體，具有多種用途，除了用于氟硅酸和氟化鉛的制取、水泥和人造大理石的硬化劑等，還可以用于電子和半導體行業(yè)，如用作氮化硅或硅化鉭等的蝕刻劑、P型摻雜劑、外延沉積擴散硅源、制備電子級硅烷或硅等。

現有技術公開了多種四氟化硅的制備方法，其中，以螢石為主要原料制備SiF₄是最原始的方法，該方法包括以下步驟：首先將螢石粉礦、濃硫酸和石英砂混合，在沙浴加熱的條件下，螢石粉礦、濃硫酸和石英砂發(fā)生反應，反應式如下：

2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂＝＝SiF₄+2CaSO₄+2H₂O

反應完畢后用水將反應產物冷凝，再送入冰丙酮冷卻的氣體肼中除去其中的雜質HF，最后將得到的產物在密閉容器中升華或加壓蒸餾純化，得到高純度SiF₄。采用該方法制備SiF₄，會產生大量氟化氫副產物，不僅增加了后續(xù)處理的難度、影響SiF₄的純度，而且嚴重腐蝕設備。另外，該方法以價格昂貴的螢石粉為原料，增加了生產成本。

現有技術也公開了一種以氟化氫和SiO₂為原料反應制備SiF₄的方法。利用氟化氫制備SiF₄時，首先將氟化氫氣體通入反應器底部，然后加入濃硫酸和二氧化硅，使二氧化硅分散于濃硫酸中與氟化氫發(fā)生反應，反應式如下：

4HF+SiO₂＝＝SiF₄+2H₂O

該方法直接以氟化氫氣體為原料制備SiF₄，氟化氫氣體易混于得到的SiF₄中，得到的SiF₄純度較低。公開號為CN101774587A的中國專利文獻公開了一種四氟化硅的制備方法，包括以下步驟：將質量濃度為96％～98％的濃硫酸與質量濃度為50％～52％的氫氟酸預混合吸收，得到混合物A；將二氧化硅與質量濃度為80％～85％的濃硫酸預混合，得到混合物B；將混合物A和混合物B混合后攪拌反應，得到四氟化硅。但是，該方法不僅操作繁瑣，不適于連續(xù)化生產，而且由于原料中水的含量較多，影響得到的SiF₄純度，其純度一般在92％以下。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種四氟化硅的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法操作簡單，得到的SiF₄純度高。

本發(fā)明提供了一種四氟化硅的制備方法，包括以下步驟：

a)液態(tài)氟化氫與Si源在濃硫酸的作用下反應，得到四氟化硅。

優(yōu)選的，所述步驟a)具體包括：

a1)將Si源與濃硫酸混合均勻；

a2)向所述步驟a1)得到的混合物中加入液態(tài)氟化氫，反應后得到四氟化硅。

優(yōu)選的，所述步驟a1)具體包括：

將Si源與濃硫酸混合，混合均勻后進行加熱。

優(yōu)選的，所述加熱的溫度為60℃～120℃。

優(yōu)選的，所述濃硫酸的濃度為80％以上。

優(yōu)選的，所述Si源中的Si、濃硫酸與液態(tài)氟化氫的摩爾比為1∶(3～10)∶(1～5)。

優(yōu)選的，所述反應的溫度為60℃～120℃。

優(yōu)選的，所述液態(tài)氟化氫按照以下方法制備：

含NaAlF₄原料與硫酸反應，得到混合氣體；

將所述混合氣體提純、液化后，得到液態(tài)氟化氫。

優(yōu)選的，所述含NaAlF₄原料中NaAlF₄與硫酸的摩爾比為1∶(1～5)。

優(yōu)選的，所述Si源為硅石粉和石英砂中的一種或兩種。