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合成石英玻璃用什么原料制成的

作者:奧固鴻已有:N多人關(guān)注

合成石英玻璃以高純SiCl4或其他含硅化合物為原料。

SiCl4是無色透明液體，極易揮發(fā)，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，水解后生成SiO2和HCl，具有強(qiáng)腐蝕性。
SiCl4的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

分子量	液體相對(duì)密度	蒸發(fā)相對(duì)密度	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	蒸發(fā)熱/(kcal/mol)	生成熱/(kcal/mol)	標(biāo)準(zhǔn)生成自由能/(kcal/mol)
169.2	1.41	0.063	-70	57~60	2909.3	6420.5	572.2

注：1kcal=4.18kj
工業(yè)上SiCl4的制備實(shí)在450~500℃下，將氯氣通入含硅量大于95%~99%、粒度3~5mm的硅鐵中制得，氯氣使用前應(yīng)脫水凈化處理?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：

Si+2Cl2 SiCl4
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，爐內(nèi)溫度隨反應(yīng)加劇而升高，故需控制氯氣流量防止反應(yīng)溫度過高，溫度過高易生成Si2Cl6、Si3Cl8。反應(yīng)生成的的Si2Cl4蒸氣流入冷凝器，冷卻成液體Si2Cl4流入貯罐備用。
SiCl4的另一個(gè)來源是綜合利用半導(dǎo)體工業(yè)制造多晶硅的廢料——SiHCl3的高沸點(diǎn)殘液，其中主要成分為SiCl4，約占70%。
以上方法制備的SiCl4中通常含有大量雜志氯化物。由于石英玻璃的純度主要取決于原料純度，因此SiCl4純度對(duì)合成石英的質(zhì)量至關(guān)重要。提純SiCl4的方法很多，有精餾、故土吸附、萃取、部分水解、絡(luò)合等。目前國(guó)內(nèi)多采用精餾提純，即利用SiCl4與雜質(zhì)氯化物的沸點(diǎn)不同，進(jìn)行分餾而制取高純SiCl4。SiCl4原料中各種氯化物的沸點(diǎn)示于下表：

組分	沸點(diǎn)/℃	組分	沸點(diǎn)/℃
SiHCl SiH2Cl2 BCl3 SiHCl3 SiH4 PCl3 CCl4 POCl3	-30.4 8.3 13 31.5 -111.8 76 77 108.3	SnCl4 CrO2Cl2 VOCl3 AsCl3 TiCl4 PCl5 AlCl3 其他金屬雜志氯化物	113 116.7 127 130 136 160 180（升華） >200

分餾提純多采用填料塔和篩板塔，為避免塔體對(duì)產(chǎn)品的污染，最好采用石英玻璃制作塔體。篩板塔內(nèi)有上百層篩板，每一層篩板相當(dāng)于一次蒸餾，經(jīng)過上百層篩板蒸發(fā)、冷凝、氣液交換將SiCl4分離出來，把不同沸點(diǎn)的雜質(zhì)氯化物分離出去，制得的SiCl4純度可達(dá)1*10-9。精餾操作過程中必須嚴(yán)格控制全回流時(shí)間、電壓、塔釜和塔頂溫度、出低沸點(diǎn)時(shí)間等參數(shù)。

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