Page 218 - 《精细化工》2020年第1期

·204· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

临界饱和值（15 W）时，产品中 CH 4 Cl 2 Si 含量不再
变化。表明在光照强度较小时，光催化裂解能力不
足以使 Cl 2 全部解离，部分仍呈 Cl 2 分子形态存在，
不能参加反应。当光照强度达到饱和光照强度时，
继续增加光源强度，产品中 CH 4 Cl 2 Si 含量不再变化，
此时的限制因素是 Cl 2 的用量。
图 6 为 Cl 2 流量与光照饱和强度的关系曲线，
从二者的对应关系看出，Cl 2 的添加量与光照饱和强
度呈近似线性相关。饱和光照强度随着 Cl 2 量的增

加而增大，因此，光强度和 Cl 2 添加量应充分考虑
图 4 光照波长对 CH 4 Cl 2 Si 去除率的影响
Fig. 4 Influence of wavelength of light on the removal rate 装置的处理能力，选择合适的参数，避免能源和 Cl 2
of CH 4 Cl 2 Si 的浪费，且过量 Cl 2 也会引发副反应，例如导致

从图 4 可以看出，随着照射波长的减小，反应 SiHCl 3 氯化，造成物料损耗。

产物中 CH 4 Cl 2 Si 的含量逐渐减少。这是因为波长越

短，波的频率越高，光子能量增加，更易于使 Cl 2
解离为 Cl 自由基并参与反应。与 365 nm 的照射波
长相比，300 nm 处 CH 4 Cl 2 Si 的含量略微升高。原因
是实验选用的光源属于紫外光，实验采用的反应器
材质为紫外光穿透性能良好的玻璃，各波段光源穿
透性能较好，但 300 nm 波长较 365 nm 波长光源在紫
外光玻璃中透过率相差约 3% [21] ，因此，虽然两种
波长光源光子的能量都超过 Cl 2 的解离能，但因穿

透性存在微小差别，使得反应产品中 CH 4 Cl 2 Si 的含 图 6 Cl 2 流量与光照饱和强度的关系曲线
量不同。综合考虑，在选用 365 nm 波长光源时，产 Fig. 6 Relationship between Cl 2 flow and saturated light intensity
–7
品中 CH 4 Cl 2 Si 的含量最低达到 2.2×10 g/g，因此，
光照强度和 Cl 2 使用量是氯化反应的重要影响
采用短波段的 365 nm 波长进行光照，更有利于
因素，同时需充分考虑装置的处理能力。因此，最
CH 4 Cl 2 Si 杂质的去除。
佳条件为光照强度 15 W，n(Cl 2 )∶n(CH 4 Cl 2 Si)=5∶
2.2 光照强度和 Cl 2 添加量对氯化反应的影响 –7
1，产品中 CH 4 Cl 2 Si 含量为 2.2×10 g/g，去除率为
在反应温度 40 ℃、反应时间为 20 s、365 nm
98.53%。
光源、光强为 20 W 条件下，考察了光强度和 Cl 2 添
2.3 反应温度对 CH 4 Cl 2 Si 去除率的影响
加量对氯化反应的影响，实验方法同 1.2 节，光强 在 n(Cl 2 )∶n(CH 4 Cl 2 Si)=5∶1、反应时间为 20 s、
度与反应产物中 CH 4 Cl 2 Si 含量间关系见图 5。 365 nm 光源、光强为 15 W 条件下，考察了反应温

度对氯化反应的影响，实验方法同 1.2 节，结果见
表 1。

表 1 反应温度对 CH 4 Cl 2 Si 去除率的影响
Table 1 Influence of reaction temperature on the removal rate
of CH 4 Cl 2 Si

反应物中 CH 4Cl 2Si 含量
温度/℃ –6 去除率/%
/(×10 g/g)
20 1.40 90.67
30 0.89 94.07
40 0.22 98.53

50 0.05 99.67
图 5 光照强度与反应产物中 CH 4 Cl 2 Si 含量关系
60 0.06 99.60
Fig. 5 Relationship between light intensity and the content
of CH 4 Cl 2 Si in reaction products 70 0.05 99.67

从图 5 可以看出，在光照强度较低时，产品中 由表 1 可以看出，当反应温度≤30 ℃时，反应
–7
CH 4 Cl 2 Si 的含量随着光强度的增加而减少。当达到 后混合液中 CH 4 Cl 2 Si 含量高于 8.9×10 g/g，去除率