Page 124 - 《精细化工》2020年第4期

第 37 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.37, No.4
202 0 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2020

催化与分离提纯技术
氯硅烷中甲基二氯硅烷的转化反应工艺

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张明鑫，黄国强
（天津大学 化工学院，天津 300350）

摘要：为了除去多晶硅原料中主要含碳杂质甲基二氯硅烷，通过催化反应将其转化为高沸点物质甲基三氯硅烷。
采用浸渍法制备了 Pd/Al 2 O 3 催化剂，将其用于催化甲基二氯硅烷的转化。采用 XRF、XRD、BET、XPS、H 2 -
脉冲化学吸附技术对催化剂物化性质进行表征。以四氯化碳为氯源，利用固定床反应器，对比了 Pd/Al 2 O 3 催化
剂、树脂 A 催化剂及 AlCl 3 /Al 2 O 3 催化剂的催化效果。重点考察了反应温度、反应物物质的量比、反应液时空速
及催化剂稳定性对甲基二氯硅烷转化率的影响，得到了最佳工艺条件。相比于树脂 A 催化剂和 AlCl 3 /Al 2 O 3 催化
剂，Pd/Al 2 O 3 催化剂具有更好的催化效果；在反应温度为 140 ℃、n（甲基二氯硅烷）∶n（四氯化碳）=3∶1、
–1
反应液时空速为 5.0 h 时，甲基二氯硅烷转化率最高可以达到 69.76%。
关键词：氯硅烷；甲基二氯硅烷；Pd/Al 2 O 3 催化剂；固定床；催化技术
中图分类号：TQ127.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 04-0758-07

Conversion reaction process of methyldichlorosilane in chlorosilane

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ZHANG Mingxin, HUANG Guoqiang
（School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300350, China）

Abstract: In order to remove the main carbon impurity methyldichlorosilane in the polysilicon raw material,
a catalytic reaction was used to convert it into a high boiling point substance, methyltrichlorosilane.
Pd/Al 2O 3 catalyst was prepared by impregnation method and used to catalyze the conversion of
methyldichlorosilane. Its physicochemical properties were characterized by XRF, XRD, BET, XPS, and
H 2-pulse chemisorption techniques. The catalytic effects of Pd/Al 2O 3 catalyst, resin A catalyst, and
AlCl 3/Al 2O 3 catalyst were compared using carbon tetrachloride as chlorine source in a fixed-bed reactor.
The effects of reaction temperature, molar ratio of reactants, liquid hourly space velocity, and catalyst
stability on the conversion of methyldichlorosilane were investigated. The results showed that Pd/Al 2O 3
catalyst had better catalytic effect than resin A catalyst and AlCl 3/Al 2O 3 catalyst. Under the optimal process
conditions of reaction temperature 140 ℃, n(methyldichlorosilane) : n(carbon tetrachloride)=3 : 1, and
–1
liquid hourly space velocity 5.0 h , the maximum conversion of methyldichlorosilane could reach 69.76%.
Key words: chlorosilane; methyldichlorosilane; Pd/Al 2O 3 catalyst; fixed-bed; catalysis technology

多晶硅是一种在光伏和半导体行业广泛应用的 有机物含量的控制就显得尤为关键。
[1]
材料 ，其内部的碳杂质严重影响着多晶硅的品质， 目前，工业上主要以精馏手段去除氯硅烷中的
这些碳杂质主要来源于三氯氢硅中的甲基二氯硅烷 含碳杂质，但是由于甲基二氯硅烷（41.9 ℃）与三
[2]
（CH 3 Cl 2 SiH） 。在多晶硅铸锭过程中，甲基二氯 氯氢硅（33 ℃）沸点接近，单纯依靠精馏手段难以
硅烷中的碳原子以间隙原子固溶或碳化硅的形式存 将其彻底去除，且设备投资大、能耗高。曹玲玲等
[3]
[9]
在 ，这可能会导致晶格错位、击穿电压降低、漏电 人 通过优化工艺参数等措施来控制氯硅烷中甲基
流增加等情况 [4-6] ，严重影响硅材料的电学性能 [7-8] 。 二氯硅烷的含量，但是该实验中并没有得出一个有
因此，为了获得高纯晶体硅材料，对氯硅烷中含碳 效去除甲基二氯硅烷的方案，仅仅是对工艺条件的

收稿日期：2019-11-26; 定用日期：2020-01-14; DOI: 10.13550/j.jxhg.20191110
基金项目：国家自然科学基金（21676197）
作者简介：张明鑫（1994—），男，硕士生，E-mail：2017207544@tju.edu.cn。联系人：黄国强（1973—），男，副教授。