[发明专利]制备三卤代硅烷的方法

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无。

技术领域

本发明涉及制备三卤代硅烷的方法，该方法包括以下的单独而连续的步骤：(i)使铜催化剂与氢气和四卤化硅接触，以形成含硅的铜催化剂，和(ii)使该含硅的铜催化剂与卤化氢接触，以形成三卤代硅烷。

背景技术

已公开了多种生产三卤代硅烷的方法。例如，已描述了HCl与零价硅的反应。另外，已通过在600℃下使四氯化硅、氢和氯化氢在零价硅上方穿过来生产三氯硅烷。此外，已通过以下方式生产三氯硅烷：在第一阶段，使H₂和SiCl₄在硅颗粒上方穿过，向得自第一阶段的流出物加入HCl，然后在第二阶段，使该流出物和HCl在更多的任选含有催化剂（即CuCl）的硅颗粒上方穿过。最后，已通过使H₂、SiCl₄和HCl在含有均匀分布的硅化铜的零价硅上方穿过来生产三氯硅烷。

尽管本领域描述了生产三氯硅烷的方法，但这些方法有一些局限性。这些方法中有许多采用零价硅。由于零价硅通常是通过二氧化硅的高能耗碳热还原反应生产的，因此使用零价硅增加了这些方法的成本。

因此，对于能避免需要使用零价硅的更加经济的三卤代硅烷生产方法存在着需求。

发明内容

本发明涉及一种制备三卤代硅烷的方法，该方法包括以下的单独而连续的步骤：(i)使铜催化剂与氢气和四卤化硅在500-1400℃的温度下接触，以形成包含至少0.1％(w/w)硅的含硅的铜催化剂，其中该铜催化剂所包含的金属选自铜和包含铜与至少一种选自金、镁和铂的元素的混合物；和(ii)使该含硅的铜催化剂与卤化氢在100-600℃的温度下接触，以形成三卤代硅烷。

本发明的方法使用四卤化硅来生产三卤代硅烷。四卤化硅是工业过程副产物，可用比生产零价硅所需能量更少的能量生产。因此，本发明的方法可比现有的生产三卤代硅烷的方法更经济。

通过本发明的方法生产的三卤代硅烷可用于制备在太阳能电池或电子芯片中使用的高纯多晶硅，或者可用已知的方法进行水解以生产可在许多产业和应用中派上用场的聚硅氧烷。

具体实施方式

一种制备三卤代硅烷的方法，该方法包括以下单独而连续的步骤：

(i)使铜催化剂与氢气和四卤化硅在500-1400℃的温度下接触，以形成包含至少0.1％(w/w)硅的含硅的铜催化剂，其中该铜催化剂所包含的金属选自铜和包含铜与至少一种选自金、镁和铂的元素的混合物；以及

(ii)使该含硅的铜催化剂与卤化氢在100-600℃的温度下接触，以形成三卤代硅烷。

在步骤(i)中，使铜催化剂与氢气和四卤化硅在500-1400℃的温度下接触，以形成包含至少0.1％(w/w)硅的含硅的铜催化剂，其中该铜催化剂所包含的金属选自铜和包含铜与至少一种选自金、镁和铂的元素的混合物。

该铜催化剂所包含的金属选自铜和包含铜与至少一种选自金、镁和铂的元素的混合物。以该混合物的总重量计，该混合物通常包含0.1至小于100％(w/w)、作为另一种选择50至小于100％(w/w)、作为另一种选择70至小于100％(w/w)、作为另一种选择80至99.9％(w/w)的铜，该混合物的其余部分是至少一种上述元素。

铜催化剂还可包含载体。载体的例子包括但不限于铝、钛、锆和硅的氧化物；活性炭；碳纳米管；富勒烯；石墨烯和碳的其他同素异形类型。在一个实施例中，载体是活性炭。

当铜催化剂包含载体时，以该载体和铜或该混合物的组合重量计，该催化剂通常包含0.1至小于100％(w/w)、作为另一种选择0.1至50％(w/w)、作为另一种选择0.1至35％(w/w)的铜或该混合物。

铜催化剂可具有多种物理形式，包括但不限于块团、颗粒、薄片和粉末。

本文所用的术语“金属”指零价金属、金属化合物或者零价金属和金属化合物的组合。金属的氧化值可不同，例如从0到等于该金属在元素周期表中的族数，作为另一种选择该氧化值为0-2，作为另一种选择该氧化值对于铜、金和铂为0，对于镁为2。

不含载体的铜催化剂的例子包括但不限于零价铜、零价铜和金属金的混合物、零价铜、零价金和氯化镁的混合物以及零价铜和零价铂的混合物。

含载体的铜催化剂的例子包括担载在活性炭载体上的上述不含载体的铜催化剂。