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硅烷《氣體應(yīng)用大全》
2014-3-6 23:47:04
硅烷SiH4
1.別名·英文名
單硅烷、硅甲烷、甲硅烷、四氫化硅；Silane、Monosilane、Sil-icon tetrahydride、Silicon hydride．
2.用途
氯硅烷類及烷基氯硅烷類的骨架結(jié)構(gòu)，硅的外延生長、多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料，太陽能電池，光導(dǎo)纖維，有色玻璃制造，化學(xué)氣相淀積。
3.制法
(1)硅化鎂法：把硅和鎂的混合粉末在約500℃的氫氣中反應(yīng)，把生成的硅化鎂和氯化銨在低溫液態(tài)氨中反應(yīng)，可得到硅烷。把它在用液氮冷卻的蒸餾裝置中精制后可得到純硅烷。
(2)不均化反應(yīng)法：把硅粉末、四氯化硅和氫在加熱到500℃以上的流動(dòng)床爐中反應(yīng)，得到三氯硅烷。用蒸餾法分離三氯硅烷。在催化劑存在下通過不均化反應(yīng)得到二氯硅烷。所得的二氯硅烷為與四氯化硅、三氯硅烷的混合物，所以用蒸餾法精制后得純二氯硅烷。使用不均化反應(yīng)催化劑由二氯硅烷得三氯硅烷和單硅烷。所得的單硅烷用低溫高壓蒸餾裝置提純。
(3)用鹽酸處理硅鎂合金。
Mg2Si+4HCl—→2MgCl2+SiH4
(4)硅鎂合金與溴化銨在液氨中反應(yīng)。
(5)以氫化鋁鋰、氫化硼鋰等作為還原劑，在乙醚中還原四氯硅烷或三氯硅烷。
4.理化性質(zhì)
分子量： 32.118
熔點(diǎn)(101.325kPa)： -185.0℃
沸點(diǎn)(101.325kPa)： -111.5℃
液體密度(-185℃)： 711kg/m3
氣體密度(0℃，100kPa)： 1.42kg/m3
相對密度(氣體，空氣=1，20℃，101.325kPa)：1.114
比容(21.1℃，101.325kPa)： 0.7518m/kg
氣液容積比(15℃，100kPa)：412L/L
臨界溫度： -3.4℃
臨界壓力：4843kPa
臨界密度： 242kg/m3
壓縮系數(shù)：
|
溫度℃ |
壓縮系數(shù) | ||||||
|
100kPa |
500kPa |
1000kPa |
2000kPa |
3000kPa |
4000kPa |
4500kPa | |
|
15
50 |
0.999
0.999 |
0.963
0.964 |
0.923
0.928 |
0.850
0.858 |
0.774
0.786 |
0.697
0.713 |
0.652
0.677 |
熔化熱(-186.40℃，<0.1kPa)： 24.62 kJ/kg
氣化熱(-111.40℃，101.325kPa)：342.89kJ/kg
比熱容(氣體，25℃，101.325kPa)： Cp=1333.96 J/(kg·K)
蒸氣壓(-168℃)： 1.33kPa
(-60℃)： 1040kPa
(-10℃)： 4150kPa
粘度(101.325kPa，0℃)：0.0108mPa·S
表面張力(-111.4℃，101325kPa)：15.11mN/m
導(dǎo)熱系數(shù)(101.325kPa，0℃)：0.01918 w/(m·K)
爆炸界限：0.8%～98%
火災(zāi)危險(xiǎn)度： 大
硅烷在常溫常壓下為具有惡臭的無色氣體。在室溫下著火，在空氣或鹵素氣體中發(fā)生爆炸性燃燒。即使用其它氣體稀釋，如果濃度不夠低．仍能自燃。硅烷在氬氣中含2%、氮?dú)庵泻?.5%、氫氣中含1%時(shí)，它仍能著火。硅烷濃度在小于1%時(shí)不燃，大于3%時(shí)自燃，1%～3%時(shí)可能燃燒。
SiH4+2O2—→SiO2+2H2O
燃燒產(chǎn)物為粉狀氧化硅和水，火焰溫度較低，在氬氣中含3%硅烷時(shí)為500～600℃。常溫下穩(wěn)定，在300℃開始分解，600℃時(shí)分解加速，1000℃時(shí)完全分解成硅和氫。
SiH4—→Si+2H2
在中性或酸性水中比較穩(wěn)定，但是在堿性水溶液中容易分解。
SiH4+2H2O—→SiO2+4H2
SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2
硅烷是強(qiáng)還原劑，與重金屬鹵化物激烈反應(yīng)，與氯、溴發(fā)生爆炸性反應(yīng)，與四氯化碳激烈反應(yīng)。因此對硅烷不能使用氟里昂滅火劑。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅。不與潤滑油、脂肪反應(yīng)。對幾乎所有的金屬無腐蝕性。有時(shí)，玻璃中的堿成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空氣也可發(fā)生爆炸。
硅烷與一些物質(zhì)混合接觸時(shí)的危險(xiǎn)性如下表所示。
|
混合接觸危物質(zhì)名稱 |
化學(xué)式 |
危險(xiǎn)等級 |
摘要 |
|
四氯化碳
溴
氯
氧 |
CCl4
Br2
C12
O2 |
B
C
A
A |
有激烈反應(yīng)的危險(xiǎn)性
有激烈反應(yīng)的危險(xiǎn)性
有激烈反應(yīng)的危險(xiǎn)性
可能生成爆炸性物質(zhì) |
5.毒性
小鼠--吸入LCLo：9600 ppm·4小時(shí)
有毒氣體范圍：>0.25ppm
最商容許濃度：0.5ppm(0.7mg/m3)
硅烷能強(qiáng)烈刺激呼吸道。吸入硅烷及其燃燒產(chǎn)物引起的中毒癥狀有頭疼、眩暈、發(fā)熱、惡心、出汗、蒼白、危脈、半暈厥狀態(tài)等。
6.安全防護(hù)
工作場所要通風(fēng)，保持室內(nèi)空氣干燥。裝置要嚴(yán)格密封，避免和空氣、水分相接觸，為此，用氣裝置在使用前要用惰性氣體置換里面的空氣后抽真空，這樣反復(fù)進(jìn)行置換和抽真空，一定要徹底清除系統(tǒng)中的空氣和水分。裝置使用以后，也要用惰性氣體置換清洗系統(tǒng)中的硅烷。可以用氦探漏器探漏。少量硅烷泄漏時(shí)，從氧化硅粉末的折出中也可以得知。鋼瓶要存放在陰涼干燥通風(fēng)良好之處，要遠(yuǎn)離熱源和氯、溴等氧化劑。工作場所要配備足夠的防護(hù)用品及應(yīng)急用品。
硅烷本身無腐蝕性，可以使用碳鋼、不銹鋼、銅、黃銅、蒙乃爾、耐蝕鎳基合金。也可用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合體、尼龍、三氟氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚酯、石英玻璃。不能用鉛、橡膠、脂肪、潤滑油、玻璃。凡是可燃性的有機(jī)高分子材料應(yīng)該避免使用。
當(dāng)硅烷大量泄漏時(shí)。緊接著就要著火，所以無法用滅火器滅火。但是可以控制火勢，使火災(zāi)不向周圍蔓延。燃燒時(shí)輻射熱不太高，所以應(yīng)盡可能去關(guān)閉閥門以止住氣體的流出。可用白雪石粉或石墨粉熄火。廢氣可用水或堿吸收，或者在特殊燃燒器中燃燒成SiO2之后用專門的過濾器捕捉。
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