[发明专利]醇盐催化烷氧基硅烷分解制备甲硅烷的方法及甲硅烷的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲硅烷的制备方法和提纯方法。

背景技术

高纯度的甲硅烷作为重要的原材料，用在制备外延硅片、太阳能电池、半导体介电薄膜、红外接收器和核辐射控制器，也用来制备高纯度多晶和单晶硅。目前制备甲硅烷的烷氧基硅烷分解法存在催化剂催化效率低、使用溶剂会污染气体产物、甲硅烷产率低(产率为15％～17％)、生产成本高等问题，如在文献《Disproportionation of triethoxysilane overKF/Al2O3 and heat-treated hydrotalcite》(Eiichi Suzuki，Youichi Nomoto，Masaki Okamoto，Yoshio Ono.Applied Catalysis A：Gerneral 167(1998)7-10)中记载的以负载KF的Al₂O₃作催化剂制备甲硅烷，三甲氧基硅烷的分解率仅有76％。

现有方法采用超低温过滤法提纯甲硅烷，超低温过滤法先降温至-80℃，再降温至-150℃，此法能耗大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有烷氧基硅烷分解法制备甲硅烷存在催化剂催化效率低、产率低、生产成本及现有提纯甲硅烷方法耗能高的问题，提供了醇盐催化烷氧基硅烷分解反应制备甲硅烷的方法。

本发明醇盐催化烷氧基硅烷分解反应制备甲硅烷的方法是由下述反应实现的：一、将醇盐加到干燥密封的反应釜中，然后通入氮气(其纯度在99.999％％以上)对反应釜进行吹扫，其中醇盐的碳原子个数为1～6；二、通入氮气或氢气；三、再向反应釜内注入烷氧基硅烷，对反应釜进行加热，反应温度控制在0～100℃，以50～600r/min速度搅拌，烷氧基硅烷分解产生气体，再经提纯后得到甲硅烷；醇盐的用量是烷氧基硅烷质量比的5‰～50‰。

上述反应的步骤一中醇盐为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、丙醇钠、丙醇钾、异丙醇钠、异丙醇钾、丁醇钠、戊醇钠、戊醇钾、己醇钠或己醇钾；步骤三中的烷氧基硅烷可以为三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷。

本发明甲硅烷的提纯是采用吸附柱提纯；其中提纯温度为0～100℃，提纯压强为0.06～0.12MPa，吸附柱进气口的气体流速为0.05～0.2m/s。吸附柱内填充活性炭、活性氧化铝或活性硅胶。吸附柱内可以填充4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛中一种或其中几种的组合。

本发明在反应过程中保证整个反应及测试系统是密封的，采用聚四氟磁力搅拌子搅拌，气体用不锈钢管输送，采用测温热电偶管测温。

本发明具有催化效率高、反应过程无污染、产率高、生产陈本低、纯度高、能耗低、易于工业化等优点，是制备高纯度甲硅烷的理想方法。烷氧基硅烷分解率达99.8％，按公式(1)计算，甲硅烷产率为90～93％，经提纯后杂质气体可以降到小于0.1ppm，烷氧基硅烷分解率达到99％以上。反应不需用使用溶剂，不会造成因为溶剂存在而污染产物气体及增加提纯气体的难度。本发明采用吸附柱提纯，提纯条件温和(低压低温)，容易实现，能耗小，成本低。

附图说明