本專利申請(qǐng)要求享有2014年7月22日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2014-0092701號(hào)的優(yōu)先權(quán)，在文獻(xiàn)中公開的全部內(nèi)容并入作為本說明書的一部分。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及一種制備三氯硅烷的方法，并且更具體地，涉及一種可以使用負(fù)載有催化劑的硅以改善的產(chǎn)率獲得三氯硅烷的制備三氯硅烷的方法。
背景技術(shù)：
三氯硅烷(TCS)是用于制備用于半導(dǎo)體或太陽能電池中的硅的主要材料之一。對(duì)于用于制備三氯硅烷的方法，工業(yè)上利用直接氯化和氫氯化反應(yīng)(HC)。氫氯化反應(yīng)是通過在500℃至600℃的溫度和20巴至30巴的壓力下向冶金硅(MG-Si)供給四氯化硅(STC)和氫(H2)來進(jìn)行的。
已經(jīng)提出各種方法來增加氫氯化反應(yīng)的反應(yīng)速率。日本專利公開號(hào)昭和56-73617和昭和60-36318公開了一種加入銅(Cu)催化劑的方法，并且日本專利公開號(hào)昭和63-100015公開了一種向反應(yīng)加入銅混合物的方法。
然而，銅催化劑有助于增加固定床反應(yīng)器中的三氯硅烷的產(chǎn)率，但是對(duì)于工業(yè)化過程顯示出低的貢獻(xiàn)，因?yàn)殂~顆?？捎捎谄湫〉牧蕉奂⑶乙苯鸸桀w粒的碰撞在流化床反應(yīng)器中導(dǎo)致其表面上的催化劑損失。
為解決這些問題，如在日本專利第3708649號(hào)和韓國專利申請(qǐng)第2007-7023115號(hào)中，盡管已經(jīng)進(jìn)行各種嘗試以在冶金硅的表面上負(fù)載銅催化劑，但是它們的問題仍在于制備過程復(fù)雜并且反應(yīng)時(shí)間增加以使催化劑活性劣化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以使用負(fù)載有催化劑的冶金硅以改善的產(chǎn)率獲得三氯硅烷的制備三氯硅烷的方法。
技術(shù)方案
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種制備三氯硅烷的方法，其包括：
將第一金屬催化劑負(fù)載在冶金硅(MG-Si)內(nèi)；
將四氯化硅和氫供給到負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅以進(jìn)行氫氯化反應(yīng)。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明的制備三氯硅烷的方法，當(dāng)其中負(fù)載有催化劑的冶金硅用于進(jìn)行氫氯化反應(yīng)時(shí)，所述氫氯化反應(yīng)進(jìn)行而催化活性不隨反應(yīng)時(shí)間降低，從而改善三氯硅烷的產(chǎn)率。
附圖說明
圖1是顯示根據(jù)實(shí)施例1至6和對(duì)比實(shí)施例1中的反應(yīng)時(shí)間的三氯硅烷(SiHCl3)的產(chǎn)率的圖。
具體實(shí)施方式
如在此使用的術(shù)語“第一、第二等”用于解釋各種構(gòu)成要素，并且所述術(shù)語僅用于區(qū)分一個(gè)構(gòu)成要素和另一個(gè)構(gòu)成要素。
此外，在此使用的術(shù)語僅用來解釋示例性實(shí)施例，并不意欲限制本發(fā)明。單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)形式，除非另外清楚地說明。如在此使用的術(shù)語“包含”、“包括”或“具有”表明存在所描述的特征、數(shù)量、步驟、構(gòu)成要素或它們的組合，但是應(yīng)當(dāng)理解的是它們事先不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、數(shù)量、步驟、構(gòu)成要素或它們的組合的可能性。
同樣，如在此使用的，在提及層或元件在層或元件“上”形成時(shí)，這意味著所述層或元件在所述層或元件上直接形成，或者意味著其他層或元件可以另外在所述層之間、在物體上或在基板上形成。
盡管本發(fā)明可具有各種形式并且可對(duì)其進(jìn)行各種修改，仍將詳細(xì)例示并解釋具體例子。然而，不意欲將本發(fā)明局限于公開的形式，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的思想和技術(shù)范圍內(nèi)的所有修改、等同物或替代包括在本發(fā)明中。
以下，將詳細(xì)描述本發(fā)明的制備三氯硅烷的方法。
本發(fā)明的制備三氯硅烷的方法包括以下步驟：將第一金屬催化劑負(fù)載在冶金硅(MG-Si)內(nèi)；以及將四氯化硅和氫供給到負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅以進(jìn)行氫氯化反應(yīng)。
作為制備三氯硅烷的方法，工業(yè)上使用直接氯化反應(yīng)和氫氯化(HC)反應(yīng)。
氫氯化反應(yīng)是在高溫和高壓下使冶金硅與四氯化硅(STC)和氫(H2)反應(yīng)來生產(chǎn)三氯硅烷的方法，并且總反應(yīng)如下式1所示。
[式1]
3SiCl4+2H2+MG-Si->4SiHCl3
式1的總反應(yīng)可以分成如下兩步反應(yīng)：
[式2]
SiCl4+H2->SiHCl3+HCl
[式3]
3HCl+Si->SiHCl3+H2
所述反應(yīng)是具有ΔH＝37kcal/mol的反應(yīng)熱的吸熱反應(yīng)，并且為了增加反應(yīng)面積，工業(yè)上應(yīng)用流化床反應(yīng)器。
已知的是，如果金屬(如銅)在氫氯化反應(yīng)中用作催化劑，則可以增加反應(yīng)速率和選擇性。因此，已經(jīng)提出向所述反應(yīng)器中引入銅化合物(如CuCl或CuCl2)以生產(chǎn)三氯硅烷的方法，但是在此情況下，存在的各種問題是，由于銅顆粒的聚集會(huì)降低反應(yīng)的流動(dòng)性，并且會(huì)降低催化劑效率。
因此，根據(jù)本發(fā)明，代替引入銅化合物作為催化劑，在冶金硅內(nèi)部負(fù)載第一金屬催化劑。氫氯化反應(yīng)是通過向負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅供給四氯化硅和氫來進(jìn)行的，從而防止當(dāng)所述反應(yīng)進(jìn)行時(shí)由于催化劑顆粒的聚集而降低流動(dòng)性的問題。如上所述，當(dāng)在冶金硅的內(nèi)部負(fù)載所述金屬催化劑時(shí)，即使氫氯化反應(yīng)進(jìn)行，仍可以保持高催化活性，從而改善氫氯化反應(yīng)的效率。同樣，在流化床中會(huì)沒有損失，并且，與催化劑和硅的簡單混合物或催化劑的結(jié)合僅在其表面上相比，因?yàn)楣韬痛呋瘎┲g的結(jié)合親和力強(qiáng)，在以后的反應(yīng)中還可以觀察到改善的催化活性。
此外，第二金屬催化劑可以負(fù)載在負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅的表面上，并且將所述金屬催化劑負(fù)載在冶金硅的內(nèi)部和表面上的這個(gè)方法也包括在本發(fā)明中。
將更加詳細(xì)描述本發(fā)明所述的制備三氯硅烷的方法。首先，將第一金屬催化劑負(fù)載在冶金硅(MG-Si)內(nèi)。第一金屬催化劑主要負(fù)載在冶金硅(MG-Si)的內(nèi)部，但不排除在冶金硅的表面上負(fù)載其部分的可能性。例如，第一金屬催化劑的總重的大約90重量％以上、大約95重量％以上或大約99重量％以上可以負(fù)載在冶金硅的內(nèi)部，并且其剩余部分可存在于冶金硅的表面上。
冶金硅沒有特殊限制，只要它是可以用于制備三氯硅烷的等級(jí)的硅，并且考慮到反應(yīng)效率和經(jīng)濟(jì)性，可以使用具有例如大約10μm至大約500μm，并且優(yōu)選大約50μm至大約300μm的平均粒度的冶金硅(MG-Si)粉末。具有滿足上述范圍的粒度的冶金硅粉末可以通過粉碎和分級(jí)冶金硅質(zhì)量來獲得。
此外，冶金硅可具有大約98％以上，并且優(yōu)選大約99％以上的純度，但是不局限于此。
已知的是，當(dāng)在氫氯化反應(yīng)中向冶金硅中加入銅或含銅化合物時(shí)，三氯硅烷的反應(yīng)速率被改善有助于增加產(chǎn)率。然而，銅化合物具有的問題在于，當(dāng)其與冶金硅簡單地混合時(shí)，銅化合物僅在冶金硅的表面上顯示出催化性能，并且因此，其有助于增加初始活性，但是活性隨時(shí)間下降。此外，冶金硅顆粒之間的碰撞發(fā)生在流化床反應(yīng)器中導(dǎo)致表面上的催化劑不斷損失，并且因此其對(duì)于工業(yè)化過程的貢獻(xiàn)低。
相反地，根據(jù)本發(fā)明，三氯硅烷可以通過不使用冶金硅和所述催化劑的混合物而是使用通過將所述催化劑負(fù)載于冶金硅內(nèi)部制備的負(fù)載型催化劑在所述活性不隨反應(yīng)時(shí)間降低的情況下來制備。
與負(fù)載于冶金硅內(nèi)部的催化劑相同或不同的催化劑可以進(jìn)一步負(fù)載在冶金硅的表面上。在此情況下，負(fù)載在冶金硅的表面上的金屬催化劑的活性可以在氫氯化反應(yīng)開始時(shí)增加，并且隨著反應(yīng)時(shí)間的過去，負(fù)載于冶金硅內(nèi)部的金屬催化劑暴露于外部以增加氫氯化反應(yīng)性。因此，即使在初始反應(yīng)后，所述催化劑仍可持續(xù)顯示出其活性。優(yōu)選地，負(fù)載在冶金硅的表面上的金屬催化劑的種類可以與負(fù)載于冶金硅內(nèi)部的催化劑不同。如果負(fù)載在冶金硅的表面上的金屬催化劑與負(fù)載于冶金硅內(nèi)部的催化劑不同，則負(fù)載在冶金硅的表面上的金屬催化劑起主催化劑的作用，并且負(fù)載于其內(nèi)部的催化劑起助催化劑的作用，從而進(jìn)一步增加催化活性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，將第一金屬催化劑負(fù)載在冶金硅內(nèi)的步驟可以通過向熔融的冶金硅中注入第一金屬催化劑的前體化合物以將所述第一金屬催化劑轉(zhuǎn)運(yùn)到冶金硅內(nèi)部來進(jìn)行。
為更有效地將所述第一金屬催化劑轉(zhuǎn)運(yùn)到冶金硅內(nèi)部，可以在高于冶金硅的熔點(diǎn)的溫度下，例如，在大約1400℃或更高的溫度下，將所述第一金屬催化劑的前體化合物注入到冶金硅中。此后，優(yōu)選的是熱處理可以保持預(yù)定時(shí)間，例如，大約1小時(shí)至大約12小時(shí)，以便確保足以將所述第一金屬催化劑滲透到冶金硅中的時(shí)間。接著，當(dāng)所述溫度降至室溫時(shí)，第一金屬催化劑的金屬原子滲透并保留在冶金硅的晶格或晶界中。并入所述硅晶格中的金屬原子的量是有限的，并且因此，大多數(shù)金屬原子存在于所述晶界處。當(dāng)氫氯化反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，第一金屬催化劑濃縮的晶界暴露到外部，并且因此，負(fù)載于冶金硅內(nèi)部的第一金屬催化劑顯示出其催化活性。
第一金屬催化劑可以是銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鋁(Al)、鈷(Co)、鉑(Pt)、金(Au)、釕(Ru)或鈀(Pd)。
如果所述第一金屬催化劑是銅，則所述前體化合物可以是氯化亞銅(CuCl)、氯化銅(CuCl2)、氧化亞銅(Cu2O)、氧化銅(CuO)、金屬銅(Cu)或它們的混合物，但是本發(fā)明不局限于此。
如果所述第一金屬催化劑是鎳，則所述前體化合物可以是氯化鎳(NiCl2)、氧化鎳(NiO,Ni2O3)、金屬鎳(Ni)或它們的混合物，但是本發(fā)明不局限于此。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，相對(duì)于冶金硅的總重，負(fù)載于冶金硅中的第一金屬催化劑的含量可以是大約0.01重量％至大約10重量％，優(yōu)選大約0.01重量％至大約1重量％，并且更優(yōu)選大約0.01重量％至大約1重量％。當(dāng)?shù)谝唤饘俅呋瘎┑暮吭黾訒r(shí)，三氯硅烷的產(chǎn)率通常增加，但是從商業(yè)和經(jīng)濟(jì)方面的角度來說，在上述范圍內(nèi)的含量足夠用于產(chǎn)率改善。
接著，氫氯化反應(yīng)通過向負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅供給四氯化硅和氫來進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，四氯化硅和氫可以以大約1:5至大約1:2的摩爾比供給。
氫氯化反應(yīng)可以在大約300℃至大約800℃，并且優(yōu)選大約500℃至大約700℃，和大約1巴至大約50巴，并且優(yōu)選大約5巴至大約30巴的壓力下進(jìn)行。
在氫氯化反應(yīng)過程中，三氯硅烷可以通過負(fù)載于冶金硅內(nèi)的第一金屬催化劑以高產(chǎn)率來制備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以進(jìn)一步包括將第二金屬催化劑負(fù)載在負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅上的步驟。
更具體地，混合負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅和第二金屬催化劑的前體化合物，然后加熱所述混合物至高于第二金屬催化劑的前體化合物的熔點(diǎn)的溫度，從而將所述第二金屬催化劑負(fù)載在冶金硅的表面上。在這點(diǎn)上，所述第二金屬催化劑可與冶金硅的表面上的硅結(jié)合，并且它們可以金屬-硅化物的形式存在。
所述第二金屬催化劑可以是銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鋁(Al)、鈷(Co)、鉑(Pt)、金(Au)、釕(Ru)或鈀(Pd)，但是不局限于此。
如果所述第二金屬催化劑是銅，則所述前體化合物可以是氯化亞銅(CuCl)、氯化銅(CuCl2)、氧化亞銅(Cu2O)、氧化銅(CuO)、金屬銅(Cu)或它們的混合物，但是本發(fā)明不局限于此。
如果所述第二金屬催化劑是鎳，則所述前體化合物可以是氯化鎳(NiCl2)、氧化鎳(NiO、Ni2O3)、金屬鎳(Ni)或它們的混合物，但是本發(fā)明不局限于此。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，相對(duì)于冶金硅的總重，負(fù)載在冶金硅的表面上的第二金屬催化劑的含量可以是大約0.01重量％至大約20重量％，優(yōu)選大約0.01重量％至大約10重量％，并且更優(yōu)選大約0.01重量％至大約1重量％。當(dāng)?shù)诙饘俅呋瘎┑暮吭黾訒r(shí)，三氯硅烷的產(chǎn)率通常增加，但是從商業(yè)和經(jīng)濟(jì)方面的角度來說，在上述范圍內(nèi)的含量足夠用于產(chǎn)率改善。
將所述第二金屬催化劑負(fù)載在冶金硅的表面上的步驟可以通過在高于第二金屬催化劑的前體化合物的熔點(diǎn)的溫度下熱處理來進(jìn)行。例如，所述第二金屬催化劑可以通過在大約300℃至大約800℃，優(yōu)選大約300℃至大約700℃的溫度下在大氣壓下加熱而在冶金硅的表面上負(fù)載，從而制備金屬-硅化物。更具體地，例如，如果所述第二金屬催化劑的前體化合物是氯化銅(CuCl2)時(shí)，則其在大約400℃下熔融，并且如果所述第二金屬催化劑的前體化合物是氯化鎳(NiCl2)時(shí)，則其在大約500℃或更高下熔融，并且因此，其與硅表面反應(yīng)形成金屬-硅化物。與此同時(shí)，因?yàn)榈诙饘俅呋瘎┑那绑w化合物的熔點(diǎn)可以依據(jù)工藝條件(如所述前體的種類、熱處理過程中的壓力和氣氛)改變，所以本發(fā)明所述的熱處理?xiàng)l件不局限于上述溫度范圍。
此外，壓力條件可以是，但是不特別局限于，大約1至大約20巴，并且優(yōu)選，大約1至大約5巴。
此外，將所述第二金屬催化劑負(fù)載在冶金硅的表面上的步驟可以在含有氫的氣體混合物氣氛下進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述氣體混合物含有大約10重量％以下，例如，大約1重量％至大約10重量％的氫，和余量的惰性氣體(如氬(Ar)或氮(N2))。如上所述，當(dāng)熱處理在含有氫的氣體混合物氣氛下進(jìn)行時(shí)，在所述表面上形成所述第二金屬催化劑之前，從冶金硅的表面去除自然氧化物膜，使得更容易負(fù)載所述第二金屬催化劑。然而，如果含有過量的氫，則硅-氫鍵的數(shù)量可增加。因此，優(yōu)選以10％以下的量含有氫和余量的惰性氣體。
通過熱處理工藝，所述第二金屬催化劑負(fù)載在冶金硅的表面上，并且所述第二金屬催化劑可以金屬-硅化物的形式存在。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)形成所述金屬-硅化物時(shí)，多個(gè)具有大約0.1μm至大約10μm，優(yōu)選大約1μm至大約5μm的直徑的細(xì)孔可以在硅表面上產(chǎn)生。由于硅表面上的孔，硅的表面積可以增加以進(jìn)一步改善反應(yīng)性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)載所述第二金屬催化劑的步驟和進(jìn)行氫氯化反應(yīng)的步驟可以連續(xù)進(jìn)行。即，在引入負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅和所述第二金屬催化劑的前體化合物的反應(yīng)器中通過上述熱處理在冶金硅的表面上負(fù)載所述第二金屬催化劑，并且向同一反應(yīng)器中，可以連續(xù)供給四氯化硅和氫以進(jìn)行氫氯化反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，負(fù)載所述第二金屬催化劑的步驟和進(jìn)行氫氯化反應(yīng)的步驟可以同時(shí)進(jìn)行。即，將所述負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅、所述第二金屬催化劑的前體化合物、四氯化硅和氫引入到反應(yīng)器中，并且進(jìn)行一次熱處理，從而將所述第二金屬催化劑負(fù)載在冶金硅的表面上，并且同時(shí)進(jìn)行氫氯化反應(yīng)。因此，所述反應(yīng)步驟可變得更簡單，并且可以縮短運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，與在氫氯化反應(yīng)過程期間金屬催化劑與硅分別引入的情況相比，可以預(yù)期大約20％以上的產(chǎn)率改善。
以下，將參考具體實(shí)施例更加詳細(xì)描述本發(fā)明的作用和效果。然而，這些實(shí)施例僅用作說明，并且本發(fā)明的范圍不局限于此。
<實(shí)施例>
實(shí)施例1
將具有99％以上純度的冶金硅與以相對(duì)于冶金硅的總重的基于銅(Cu)的重量的0.1重量％的含量的銅金屬混合，并且將該混合物引入到加熱爐中，并且通過升高溫度至1500℃而熔融。將其保持在該溫度下5小時(shí)，然后冷卻至室溫。將冷卻的冶金硅粉碎成具有250μm的平均粒度。冶金硅的元素分析通過ICP進(jìn)行，并且因此，觀察到在沒有銅損失的情況下銅負(fù)載在冶金硅內(nèi)部。
在流化床反應(yīng)器中，相對(duì)于冶金硅的總重，引入170g的其中負(fù)載有0.1重量％的銅的冶金硅和基于鎳(Ni)的重量的0.5重量％的含量的NiCl2，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)，產(chǎn)生三氯硅烷。
實(shí)施例2
將具有99％以上純度的冶金硅與以相對(duì)于冶金硅的總重的基于鎳(Ni)的重量的0.1重量％的含量的鎳金屬混合，并且將該混合物引入到加熱爐中，并且通過升高溫度至1500℃而熔融。將其保持在該溫度下5小時(shí)，然后冷卻至室溫。將冷卻的冶金硅粉碎成具有250μm的平均粒度。冶金硅的元素分析通過ICP進(jìn)行，并且因此，觀察到在沒有鎳損失的情況下鎳負(fù)載在冶金硅內(nèi)部。
在流化床反應(yīng)器中，相對(duì)于冶金硅的總重，引入170g的其中負(fù)載有0.1重量％的鎳的冶金硅和基于銅(Cu)的重量的0.5重量％的含量的CuCl2，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)，產(chǎn)生三氯硅烷。
實(shí)施例3
將具有99％以上純度的冶金硅與以相對(duì)于冶金硅的總重的基于銅(Cu)的重量的0.1重量％的含量的銅金屬混合，并且將該混合物引入到加熱爐中，并且通過升高溫度至1500℃而熔融。將其保持在該溫度下5小時(shí)，然后冷卻至室溫。將冷卻的冶金硅粉碎成具有250μm的平均粒度。冶金硅的元素分析通過ICP進(jìn)行，并且因此，觀察到在沒有銅損失的情況下銅負(fù)載在冶金硅內(nèi)部。
在流化床反應(yīng)器中，相對(duì)于冶金硅的總重，引入170g的其中負(fù)載有0.1重量％的銅的冶金硅和基于銅(Cu)的重量的0.5重量％的含量的CuCl2，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)產(chǎn)生三氯硅烷。
實(shí)施例4
將具有99％以上純度的冶金硅與相對(duì)于冶金硅的總重的以基于鎳(Ni)的重量的0.1重量％的含量的鎳金屬混合，并且將該混合物引入到加熱爐中，并且通過升高溫度至1500℃而熔融。將其保持在該溫度下5小時(shí)，然后冷卻至室溫。將冷卻的冶金硅粉碎成具有250μm的平均粒度。冶金硅的元素分析通過ICP進(jìn)行，并且因此，觀察到在沒有鎳損失的情況下鎳負(fù)載在冶金硅內(nèi)部。
在流化床反應(yīng)器中，相對(duì)于冶金硅的總重，引入170g的其中負(fù)載有0.1重量％的鎳的冶金硅和基于鎳(Ni)的重量的0.5重量％的含量的NiCl2，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)，產(chǎn)生三氯硅烷。
實(shí)施例5
將具有99％以上純度的冶金硅與相對(duì)于冶金硅的總重的以基于銅(Cu)的重量的0.1重量％的含量的銅金屬混合，并且將該混合物引入到加熱爐中，并且通過升高溫度至1500℃而熔融。將其保持在該溫度下5小時(shí)，然后冷卻至室溫。將冷卻的冶金硅粉碎成具有250μm的平均粒度。冶金硅的元素分析通過ICP進(jìn)行，并且因此，觀察到在沒有銅損失的情況下銅負(fù)載在冶金硅內(nèi)部。
在流化床反應(yīng)器中，引入170g的其中負(fù)載有0.1重量％的銅的冶金硅，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)，產(chǎn)生三氯硅烷。
實(shí)施例6
將具有99％以上純度的冶金硅與相對(duì)于冶金硅的總重的以基于鎳(Ni)的重量的0.1重量％的含量的鎳金屬混合，并且將該混合物引入到加熱爐中，并且通過升高溫度至1500℃而熔融。將其保持在該溫度下5小時(shí)，然后冷卻至室溫。將冷卻的冶金硅粉碎成具有250μm的平均粒度。冶金硅的元素分析通過ICP進(jìn)行，并且因此，觀察到在沒有鎳損失的情況下鎳負(fù)載在冶金硅內(nèi)部。
在流化床反應(yīng)器中，引入170g的其中負(fù)載有0.1重量％的鎳的冶金硅，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)，產(chǎn)生三氯硅烷。
對(duì)比實(shí)施例1
在流化床反應(yīng)器中，引入170g的具有99％以上純度和250μm的平均粒度且其中無催化劑的冶金硅，然后在525℃的溫度、20巴的壓力和H2:SiCl4＝2:1的摩爾比的條件下進(jìn)行氫氯化反應(yīng)5小時(shí)，產(chǎn)生三氯硅烷。
<實(shí)驗(yàn)實(shí)施例>
三氯硅烷產(chǎn)率的測(cè)量
在實(shí)施例1至6和對(duì)比實(shí)施例1中測(cè)量取決于反應(yīng)時(shí)間的三氯硅烷(SiHCl3)產(chǎn)率，并且結(jié)果在下表1和圖1中給出。
[表1]
參考表1和圖1，可見，與僅使用冶金硅進(jìn)行氫氯化反應(yīng)的對(duì)比實(shí)施例1相比，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1至6所述的負(fù)載有第一金屬催化劑的冶金硅進(jìn)行氫氯化反應(yīng)時(shí)，最終產(chǎn)率增加高達(dá)大約22％。
此外，比較實(shí)施例1至4之間的結(jié)果，與使用其內(nèi)部和外部具有相同催化劑的冶金硅相比，使用其內(nèi)部和外部具有不同催化劑的冶金硅顯示產(chǎn)率增加大約11％。