四氯化矽

四氯化矽

四氯化矽(SiCl4),高純四氯化矽為無色透明液體,純度稍低的呈現微黃或者淡黃色,有窒息性氣味。常溫常壓下密度1.48,熔點-70℃,沸點57.6℃,沸點隨著壓力增高而增高。在潮濕空氣中水解而成矽酸和氯化氫。遇水時水解作用很激烈,也能和醇類起激烈反應。溶於四氯化碳、四氯化鈦、四氯化錫。對皮膚有腐蝕性。用於制矽酸酯類、有機矽單體、有機矽油、高溫絕緣漆、矽樹脂、矽橡膠等,也用作煙幕劑。工業上大部分的製取由矽粉高溫與氯化氫合成反應而得。

基本信息

物理性質

四氯化矽四氯化矽

四氯化矽,別名為氯化矽、四氯化矽,分子式為SiCl4。無色或淡黃色發煙液體,有刺激性氣味,易潮解。蒸汽壓:55.99kPa(37.8℃),折射率為1.413,可混溶於苯、氯仿、石油醚等多數有機溶劑。

物性數據

1.性狀:無色或淡黃色發煙液體,有刺激性氣味,易潮解。

2.熔點(℃):-70

3.沸點(℃):57.6

4.相對密度(水=1):1.48

5.相對蒸氣密度(空氣=1):5.86

6.飽和蒸氣壓(kPa):55.99(37.8℃)

7.臨界壓力(MPa):3.59

8.辛醇/水分配係數:1.77

9.溶解性:可混溶於苯、氯仿、石油醚、乙醚等多數有機溶劑。

化學性質

分子球狀模型分子球狀模型

與四氯化碳不同,四氯化矽與水迅速反應生成二氧化矽和氯化氫。該水解速率差異歸咎於矽原子更大的原子半徑、矽原子存在的3d軌道以及Si-Cl鍵較低的鍵能。

SiCl4+2H2O→SiO2+4HCl

與甲醇或乙醇反應則得到矽酸四甲酯矽酸四乙酯

SiCl4+4ROH→Si(OR)4+4HCl

高溫下與矽發生歸中反應

Si+SiCl4→Si2Cl6+同系物

製備方法

工業上採用矽鐵氯化法:先將矽鐵加入氯化爐內,然後加熱至300℃左右,以7.5m3/h通人氯氣進行反應生成四氯化矽,經冷凝後,得到粗品四氯化矽。將銻粉(為四氯化矽重量的0.05%)加入粗四氯化矽中進行精餾,經回流30min然後取56~59℃的餾分,製得工業級四氯化矽成品。

Si+2C12→SiCl4

將工業級四氯化矽進一步精餾並長時間回流,可製得高純四氯化矽。

研究發現

四氯化矽四氯化矽

四氯化矽是1823年由永斯·貝采利烏斯首次發現。綠色能源太陽能的大規模開發利用,光伏電池原料多晶矽的用途越來越廣泛,用量也越來越大,中國多晶矽產業呈現幾何級數發展態勢。中國各地有幾十個千噸級多晶矽項目宣布動工或投產,然而,隨著中國多晶矽總產量的逐年增多,多晶矽生產的副產物四氯化矽的安全和環保問題日益突出,如何安全處理四氯化矽已成為關係到多晶矽產業能否健康發展的關鍵問題。

主要用途

四氯化矽是生產有機矽、白炭黑和三氯氫矽的原料,根據多晶矽企業的總體設計,副產物四氯化矽都要通過氫化工藝再轉化為多晶矽的主要原料三氯氫矽。如果處理不當,會對環境造成污染。目前,國內大多數多晶矽企業對四氯化矽綜合利用十分重視,千噸級以上項目大多配有四氯化矽氫化裝置以及氯化氫氫氣回收系統,副產物的回收率也普遍在95%以上。

利用多晶矽工業副產物四氯化矽為原料生產的氣相法白炭黑是一種納米級的高新技術精細專用化學添加劑,廣泛套用於橡膠、塑膠、塗料、膠粘劑、密封膠等高分子工業領域。充分利用四氯化矽,能夠降低多晶矽生產成本,達到多晶矽生產節能減排、潔淨環保、循環利用的目的,進一步提高我國多晶矽生產企業的技術水平和市場競爭力,從而促進我國多晶矽工業快速健康發展。同時,四氯化矽又能為氣相法白炭黑行業提供大量原料,從而促進我國氣相法白炭黑行業的發展,進而推動我國的太陽能及其他高技術和新材料領域的健康發展。因此,多晶矽副產物的利用成為我國多晶矽行業的節能減排、清潔生產和可持續發展的重要環節。

SiCl4醇解,生產矽酸酯SiCl4+4HO-R----Si(OR)4+4HCl;如果醇含有少量的水,則生成聚酯,如果是無水醇類,則生成正矽酸酯,其中正矽酸甲酯和正矽酸乙酯套用比較廣泛,尤其是作為室溫硫化矽橡膠的交聯劑。矽酸乙酯可用於精密鑄造,作為砂型的粘結劑;也可用來對金屬表面滲矽,處理光學玻璃可提高透光度;完全水解後產生的極細氧化矽粉可用於製造螢光粉;還可用於製造耐熱、耐化學品的塗料;用矽酸乙酯蒸氣處理的金屬表面可防腐防水。

安全性

健康危害

侵入途徑:吸入、食入、經皮吸收。

健康危害:對眼睛及上呼吸道有強烈刺激作用。高濃度可引起角膜混濁,呼吸道炎症,甚至肺水腫。皮膚接觸後可引起組織壞死。

毒理學資料及環境行為

急性毒性:LC508000ppm,4小時(大鼠吸入)

危險特性:受熱或遇水分解放熱,放出有毒的腐蝕性煙氣。

燃燒(分解)產物:氯化氫、氧化矽。

泄漏應急處理

疏散泄漏污染區人員至安全區,禁止無關人員進入污染區,建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿化學防護服。不要直接接觸泄漏物,勿使泄漏物與可燃物質(木材、紙、油等)接觸,在確保全全情況下堵漏。噴水霧減慢揮發(或擴散),但不要對泄漏物或泄漏點直接噴水。將地面灑上蘇打灰,然後用大量水沖洗,經稀釋的洗水放入廢水系統。如果大量泄漏,最好不用水處理,在技術人員指導下清除。

防護措施

呼吸系統防護:可能接觸其蒸氣時,必須佩戴防毒面具或供氣式頭盔。緊急事態搶救或逃生時,建議佩帶自給式呼吸器。

眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。

防護服:穿工作服(防腐材料製作)。

手防護:戴橡皮手套。

其它:工作後,淋浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣服,洗後再用。保持良好的衛生習慣。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用流動清水沖洗15分鐘。若有灼傷,就醫治療。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用流動清水沖洗10分鐘或用2%碳酸氫鈉溶液沖洗。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。注意保暖,保持呼吸道通暢。必要時進行人工呼吸。就醫。

食入:患者清醒時立即漱口,給飲牛奶或蛋清。立即就醫。

滅火方法:乾粉、砂土。禁止用水。

密封方法:在系統中可以用氟橡膠(FPM)密封

無機化學

無機化學是除碳氫化合物及其衍生物外,對所有元素及其化合物的性質和他們的反應進行實驗研究和理論解釋的科學,是化學學科中發展最早的一個分支學科。現在讓我們來認識一下這部分化學知識吧。

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