[發明專利]一種四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法

無效

• 申請號: 201210004573.2
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102515184A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 張向京;胡永琪;王建英;趙風云;劉玉敏;喬永志
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王雪梅

技術領域

本發明屬于屬于材料制備及應用領域，其適于作為橡膠補強的添加劑。涉及一種以在表面活性劑溶液中四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法。

背景技術

多晶硅是光伏太陽能產業的基石，需求量急劇增長，隨著國內眾多大型多晶硅項目的上馬，其下游強腐蝕性副產物四氯化硅的大量積蓄限制了多晶硅產業鏈的健康發展。近年來，許多研究者致力于探索新的四氯化硅消耗路徑，并通過改進已有工藝獲得合適粒度分布的二氧化硅。

目前以四氯化硅為原料制備二氧化硅粉體的方法主要有氣相法、有機溶劑法、堿性水解法、直接水解法。氣相法是將四氯化硅氣化與水蒸氣反應生成二氧化硅，此工藝需在高溫高壓下進行，設備材質要求苛刻，生產成本高。有機溶劑法是四氯化硅在有機溶劑體系下發生水解反應。此方法使用的溶劑都有毒性，污染環境，尾液處理困難，工藝開發前景不大。在堿性溶液中制備二氧化硅，沉淀完全，固液分離容易。但堿性環境中和產物氯化氫，造成了資源浪費。直接水解法具有工藝簡單，成本低等優點，產品只能生成硅酸，而不是二氧化硅，且生成的氯化氫不易揮發逸出。

若能提供一種能耗低、成本低的生產工藝，既能解決氯化氫不易揮發逸出的缺點，并得到二氧化硅粉體。便可以得到一種新的四氯化硅消耗路徑和二氧化硅的清潔生產途徑，有很高的工業化應用價值。

發明內容

本發明的目的是針對現在技術中的問題，提供一種四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法。它具有原料易得、制備過程簡單、反應溫度低、反應時間短、能耗低、反應成本低等特點。

具體做法為：首先配制一定濃度的表面活性劑溶液作為反應底物，再將上述反應底物加熱到一定溫度，四氯化硅在一定時間內加入到上述溶液中。加料完畢后，將反應懸浮液攪拌陳化1h，即得到一含有正硅酸沉淀的懸浮液。過濾上述的含有正硅酸沉淀的懸浮液，并洗滌正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸濾餅。最后干燥上述的正硅酸濾餅，得到二氧化硅粉體。

本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明一種四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法，它包括以下步驟：

首先配制濃度為0.1～0.8g·L^-1的表面活性劑溶液作為反應底物，再將所述反應底物加熱到30～55℃，然后將四氯化硅在0.5～1h時間內加入到上述溶液中，加料完畢后，將反應懸浮液攪拌陳化1h，即得到含有正硅酸沉淀的懸浮液，過濾所述的含有正硅酸沉淀的懸浮液，并洗滌正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸濾餅，最后干燥所述正硅酸濾餅，得到二氧化硅粉體。

所述四氯化硅的加入量為1～1.8mol/(L底物)。

優選的，所述的四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法，其特征在于，所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、OP-10或吐溫-80中的一種。

優選的，所述的四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法，其特征在于，其四氯化硅的加入量為1.5mol/(L底物)。

優選的，所述的四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法，其特征在于，所述表面活性劑溶液濃度為0.3g·L^-1。

優選的，所述的四氯化硅水解制備二氧化硅粉體的方法，其特征在于，其四氯化硅的加料時間為1h。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

①該方法選用多晶硅的副產物四氯化硅為反應原料，制備二氧化硅的成本較低。

②所選用的表面活性劑與水作用，消弱了二氧化硅顆粒團聚的發生，改善反應混合物的過濾性能，使該方法更易于工業化。

③本反應在鼓泡反應器中進行，投資少，制備過程簡單。

總之，本發明具有原料易得、制備過程簡單、反應溫度低、反應時間短、能耗低、反應成本低等特點，適合工業化生產。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步的說明：

實施例1

配制濃度為0.3g·L^-1十二烷基苯磺酸鈉溶液作為反應底物，并加熱到45℃，開始加入四氯化硅，四氯化硅的加入量為1mol/(L底物)，加料時間為1h。加料完畢后，將反應懸浮液攪拌陳化1h，即得到一含有正硅酸沉淀的懸浮液。過濾上述的含有正硅酸沉淀的懸浮液，并洗滌正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸濾餅。最后干燥上述的正硅酸濾餅，得到二氧化硅粉體。測得上述粉體的平均粒徑為41nm，測得二氧化硅產品DBP吸附值為2cm³·g^-1。

實施例2