四氯化硅氢还原法制取高纯硅的化学原理

四氯化硅氢还原法制取高纯硅的化学原理
来源:海川论坛

（1）工业粗硅氯化制备四氯化硅
目前，SiCl4的工业制备方法，一般是采用直接氯化法，将工业粗硅在加热条件下直接与氯反应制得SiCl4。工业上常用不锈钢（或石英）制的氯化炉，将硅铁装入氯化炉，从氯化炉底部通入氯气，加热至200~300℃时，就开始反应生成SiCl4，其化学反应为：
Si + 2Cl2 = SiCl4
生成的SiCl4以气体状态从炉体上部转至冷凝器，冷却为液态后，再流入储料槽。
在生产中，一般将氯化温度控制在450~500℃，这样一方面可提高生产率，另一方面可保证质量，因为温度低时不仅反应速度慢，而且有副产品Si2Cl6、Si3Cl8等生成，影响产品纯度，但若温度过高，硅铁中其它难挥发杂质氯化物也会随SiCl4一起挥发出来，影响SiCl4纯度。
（2） 精馏提纯四氯化硅
四氯化硅中通常含有铁、铝、钛、硼、磷等杂质，但这些杂质可以通过精馏的方法除去。其原理就是根据四氯化硅与杂质沸点不同，它们具有不同的挥发能力，因而可以通过控制温度而将SiCl4与杂质分离，达到提纯的目的。
（3）纯四氯化硅的氢还原
     精馏提纯后的四氯化硅与高纯度的氢气在高温的还原炉内发生还原反应而制得高纯硅，其反应如下：
SiCl4+2H2=Si+4HCl↑
实际反应比较复杂。由于SiCl4被氢还原的速率较SiHCl3氢还原法低，因此目前使用SiCl4氢还原法制高纯硅的较少。