[發(fā)明專利]制備三鹵代硅烷的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180037951.0
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN103052595A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·卡佐利斯;羅伯特·托馬斯·拉森;馬修·J·麥克勞克林;溫迪·斯帕蘇
• 申請（專利權(quán)）人: 道康寧公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

相關(guān)專利申請的交叉引用

無。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備三鹵代硅烷的方法，該方法包括以下的單獨(dú)而連續(xù)的步驟：(i)使銅催化劑與氫氣和四鹵化硅接觸，以形成含硅的銅催化劑，和(ii)使該含硅的銅催化劑與鹵化氫接觸，以形成三鹵代硅烷。

背景技術(shù)

已公開了多種生產(chǎn)三鹵代硅烷的方法。例如，已描述了HCl與零價硅的反應(yīng)。另外，已通過在600℃下使四氯化硅、氫和氯化氫在零價硅上方穿過來生產(chǎn)三氯硅烷。此外，已通過以下方式生產(chǎn)三氯硅烷：在第一階段，使H₂和SiCl₄在硅顆粒上方穿過，向得自第一階段的流出物加入HCl，然后在第二階段，使該流出物和HCl在更多的任選含有催化劑（即CuCl）的硅顆粒上方穿過。最后，已通過使H₂、SiCl₄和HCl在含有均勻分布的硅化銅的零價硅上方穿過來生產(chǎn)三氯硅烷。

盡管本領(lǐng)域描述了生產(chǎn)三氯硅烷的方法，但這些方法有一些局限性。這些方法中有許多采用零價硅。由于零價硅通常是通過二氧化硅的高能耗碳熱還原反應(yīng)生產(chǎn)的，因此使用零價硅增加了這些方法的成本。

因此，對于能避免需要使用零價硅的更加經(jīng)濟(jì)的三鹵代硅烷生產(chǎn)方法存在著需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種制備三鹵代硅烷的方法，該方法包括以下的單獨(dú)而連續(xù)的步驟：(i)使銅催化劑與氫氣和四鹵化硅在500-1400℃的溫度下接觸，以形成包含至少0.1％(w/w)硅的含硅的銅催化劑，其中該銅催化劑所包含的金屬選自銅和包含銅與至少一種選自金、鎂和鉑的元素的混合物；和(ii)使該含硅的銅催化劑與鹵化氫在100-600℃的溫度下接觸，以形成三鹵代硅烷。

本發(fā)明的方法使用四鹵化硅來生產(chǎn)三鹵代硅烷。四鹵化硅是工業(yè)過程副產(chǎn)物，可用比生產(chǎn)零價硅所需能量更少的能量生產(chǎn)。因此，本發(fā)明的方法可比現(xiàn)有的生產(chǎn)三鹵代硅烷的方法更經(jīng)濟(jì)。

通過本發(fā)明的方法生產(chǎn)的三鹵代硅烷可用于制備在太陽能電池或電子芯片中使用的高純多晶硅，或者可用已知的方法進(jìn)行水解以生產(chǎn)可在許多產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用中派上用場的聚硅氧烷。

具體實(shí)施方式

一種制備三鹵代硅烷的方法，該方法包括以下單獨(dú)而連續(xù)的步驟：

(i)使銅催化劑與氫氣和四鹵化硅在500-1400℃的溫度下接觸，以形成包含至少0.1％(w/w)硅的含硅的銅催化劑，其中該銅催化劑所包含的金屬選自銅和包含銅與至少一種選自金、鎂和鉑的元素的混合物；以及

(ii)使該含硅的銅催化劑與鹵化氫在100-600℃的溫度下接觸，以形成三鹵代硅烷。

在步驟(i)中，使銅催化劑與氫氣和四鹵化硅在500-1400℃的溫度下接觸，以形成包含至少0.1％(w/w)硅的含硅的銅催化劑，其中該銅催化劑所包含的金屬選自銅和包含銅與至少一種選自金、鎂和鉑的元素的混合物。

該銅催化劑所包含的金屬選自銅和包含銅與至少一種選自金、鎂和鉑的元素的混合物。以該混合物的總重量計，該混合物通常包含0.1至小于100％(w/w)、作為另一種選擇50至小于100％(w/w)、作為另一種選擇70至小于100％(w/w)、作為另一種選擇80至99.9％(w/w)的銅，該混合物的其余部分是至少一種上述元素。

銅催化劑還可包含載體。載體的例子包括但不限于鋁、鈦、鋯和硅的氧化物；活性炭；碳納米管；富勒烯；石墨烯和碳的其他同素異形類型。在一個實(shí)施例中，載體是活性炭。

當(dāng)銅催化劑包含載體時，以該載體和銅或該混合物的組合重量計，該催化劑通常包含0.1至小于100％(w/w)、作為另一種選擇0.1至50％(w/w)、作為另一種選擇0.1至35％(w/w)的銅或該混合物。

銅催化劑可具有多種物理形式，包括但不限于塊團(tuán)、顆粒、薄片和粉末。

本文所用的術(shù)語“金屬”指零價金屬、金屬化合物或者零價金屬和金屬化合物的組合。金屬的氧化值可不同，例如從0到等于該金屬在元素周期表中的族數(shù)，作為另一種選擇該氧化值為0-2，作為另一種選擇該氧化值對于銅、金和鉑為0，對于鎂為2。

不含載體的銅催化劑的例子包括但不限于零價銅、零價銅和金屬金的混合物、零價銅、零價金和氯化鎂的混合物以及零價銅和零價鉑的混合物。

含載體的銅催化劑的例子包括擔(dān)載在活性炭載體上的上述不含載體的銅催化劑。