二甲基一氯硅烷和三氯氢硅的热氯化反应及机理研究

作     者：段锐 贾朝航 徐茂兰 马天悦 彭文才 张建树 DUAN Rui;JIA Zhaohang;XU Maolan;MA Tianyue;PENG Wencai;ZHANG Jianshu

作者机构：石河子大学化学化工学院化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地新疆石河子832003 

出 版 物：《无机盐工业》 (Inorganic Chemicals Industry)

年 卷 期：2023年第55卷第12期

页      面：82-87,101页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：兵团重大科技项目(2017AA007,2020AA004) 八师石河子市重大科技项目(2020ZD02)。 

主　　题：二甲基一氯硅烷 热氯化 三氯氢硅 氯气 密度泛函理论 

摘      要：去除三氯氢硅(SiHCl_(3))中的碳杂质可提高多晶硅的纯度,但SiHCl_(3)和二甲基一氯硅烷[(CH_(3))_(2)SiHCl]的沸点极为接近,在精馏过程中易形成共沸物。因此,SiHCl_(3)中的(CH_(3))_(2)SiHCl较难去除。提出以Cl_(2)为氯源,通过热氯化反应将(CH_(3))_(2)SiHCl转化为高沸点的甲基氯硅烷,以增大相对挥发度,便于后续精馏除杂。但(CH_(3))_(2)SiHCl和SiHCl_(3)会同时发生氯化反应,为此,探究了两者转化率随温度的变化。结果表明,在60℃、120 min时,(CH_(3))_(2)SiHCl的转化率为53.1%,SiHCl_(3)的转化率为14.3%,(CH_(3))_(2)SiHCl的转化率最佳。最后,通过密度泛函理论计算分析了反应路径,确定了反应机理。SiHCl_(3)、(CH_(3))_(2)SiHCl氯化反应的能垒差在于Cl_(2)与SiCl_(3)·、(CH_(3))_(2)SiCl·反应的能垒,且Cl_(2)与SiCl_(3)·反应的能垒比与(CH_(3))_(2)SiCl·反应的能垒高60.4 kJ/mol。