四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅机理研究_贾生成.pdf

将详细介绍四氯化硅的回收方向与应用方法，通过专业的研究与调查，精准找出四氯化硅催化氢合成三氯氢硅的试验机理，在完成适宜的试验前准备后，对试验过程进行合理探索，其包含合理把控热氢化过程、科学选择催化剂、吸附分子结构、观察催化加氢过程反应及确认试验机理模型等，从而有效确认四氯化硅的催化氢化合成效果，提升多晶硅的应用频率。关键词：关键词：三氯氢硅；氢化催化；四氯化硅；多晶硅 引 言 引 言 多晶硅在应用的时候主要作为集成电路或者是光伏发电的材料，对高新技术产业的发展有十分重要的影响，因此在我国的工业发展中受到重点关注并鼓励。但是，多硅晶的生产会消耗大量的能源，同时其在生产的过程中会产生有毒气体四氯化硅，对能源和环境不友好，为了促进我国的高新技术产业的发展，同时保护生态环境，我国开始探索将四氯化硅转化为三氯氢硅的方法。1 四氯化硅的回收方向与应用方法 1 四氯化硅的回收方向与应用方法 1.1 回收方向 多硅晶的生产会产生有毒气体四氯化硅，四氯化硅的毒性非常大，会造成环境的严重污染，因此在多晶硅行业的发展过程中，四氯化硅的回收是焦点问题。通过不断的研究，我国在进行多硅晶的生产中对四氯化硅的回收方向主要有两个，首先四氯化硅是其他化工产品的原料，因此在回收的时候可以将其作为原料进行其他产品的生产。其次，可以进行四氯化硅的转化。在实际应用中，将其转化为三氯氢硅的办法很多，而且三氯氢硅还可以继续进行循环使用。因为光纤生产等使用的四氯化硅较少，因此四氯化硅的循环使用技术颇受人们的重视。1.2 应用方法 在工业生产中，四氯化硅的氢化技术主要包括冷氢化的方法、等离子氢化的方法、热氢化的方法和催化氢化的方法。热氢化的方法是将四氯氢硅和 125的氢气放在一起，使他们发生化学反应，产生三氯氢硅，这种方法虽然需要较高的温度，会消耗大量的能量，但是产生的物质容易分离。催化氢化的方法是以热氢化方法为基础的，在热氢化反应的时候加入催化剂，可以在更加温和的环境下进行氢化反应。例如，在进行实验的时候，可以将 HZSM-5 上的 BaCI2作为催化剂。用来使四氯化硅氢化，保证温度在 850，那么此种方法的转化率可以达到 20.20%，但是选择性可以达到 83.01%，因此在工业中的应用前景较为广阔。由于在进行四氯化硅的催化转化的时候由于催化剂的筛选并不成熟，而且四氯化硅的反应机理并不明确，需要使用第一性原理，对四氯化硅和氢气的反应过程进行模拟实验，并确定反应路径，建立催化氢化模型，指导加氢催化剂的筛选。2 四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅的试验前准备 2 四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅的试验前准备 2.1 确认计算方法与模型 在进行四氯化硅的氢化反应实验时，需要使用到 BaCI2，它是一种面心立方体结构的晶体，设其晶胞的参数 a=7.6A，使用的转换相关能是 GGA+PBE 的泛函组合。使用 DMOI3 软件完成所有的计算，同时选择使用 DNP 基组以及 ECP 处理方法进行计算，并且保证能量的收敛精度达到 2.010-5Ha，而且还要将网格的参数设置为 221，将收敛精度的数值确定为程序的内定值，然后确定真空层的厚度为 10A。在反应的过程中，由于各种物质的具体结构不同，会发生吸附作用，我们可以将在这一过程中所发生的能量变化设为 Eads，它是一种吸附值的表达方式，这个数值越大就代表吸附的能力越强，反之数值越小则说明吸附的能力越小，在计算的时候，可以使用下列的公式：在这个式子中，吸附前的分子用 EA表示、底物的能量用 EB表示，吸附后的能量总数用 E(A+B)表示。2.2 观察试验环境 在开展四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅的试验前，还要科学观察试验环境，即对相关试验环境内部要素的合理控制来提升试验效果。针对试验环境的观察控制而言，相关部门要对试验环境进行及时检查，及时关注影响四氯化硅合成反应的各项要素，适时探索不同要素对其合成反应的影响，在确保影响质量的基础上精准把控试验环境。在规范试验环境的过程中，试验人员还要科学准备试验仪器，明确相关仪器在该试验环境中的使用状态，并合理观察各项仪器设备在该试验环境中发挥的作用，透过对该项内容数据的合理改进，有效增强对试验过程的控制性，也就全面增强了四氯化硅氢DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.056 贾生成：四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅机理研究 39 化催化合成质量1。值得一提的是，相关部门在进行正式试验前与试验后，都要对该操作环境进行合理检测与清理，始终保证该试验环境的整体质量，提升该合成试验的反应效果，为此后的试验过程控制打下较佳基础。2.3 科学准备试验材料 在精准确认四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅的试验计算方法与环境控制后，还要科学准备试验材料，并利用对材料质量的科学把控，有效增强试验开展效果。一般来讲，在进行试验材料的应用准备时，要及时探究多晶硅中的各项成分性质，借助对各类性质的切实把控，为此后的试验进行充分准备。试验人员在挑选合成材料时，要合理明确该类试验的开展过程与具体作用，对四氯化硅材料的内部性质进行精准把控。此外，针对四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅的内部试验而言，还要挑选出合适的催化剂，该类材料的使用需与四氯化硅的使用量存在密切关联，在充分准备的情况下，四氯化硅氢化催化合成试验质量将变得更佳。3 四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅的试验过程 3 四氯化硅催化氢化合成三氯氢硅的试验过程 3.1 合理把控热氢化过程 在开展四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验时，试验人员要合理把控热氢化过程，明确该类试验的开展条件，其化学反应式为 H2+SiCI4-HCI+SiHCI3，在进行具体的试验模拟时需根据第一性原理。针对热氢化过程而言，四氯化硅的热氢化过程多为氢气分子与四氯化硅分子的直接反应，该项反应能量与反应能垒可达到较高水准。根据当前存在的化学反应原理，试验人员可运用热力学来开展对四氯化硅下热氢化过程的计算，并在正式计算前明确更多参数值。在进行热氢化过程的计算时，要严格遵照此前带有的第一性原理条件，将其内部条件设置成绝对零度，并恰当关注热力学计算数值与第一性原理的模拟结果，在未存有催化剂的状态下，四氯化硅的反应过程中将含有较高的反应能垒，也就是说，在添加合适的催化剂前，该试验的开展环境应带有高温2。试验人员需根据对应的试验结论来选择催化剂，以保障相关试验条件的适宜性。3.2 科学选择催化剂 在挑选催化剂的过程中，试验人员要科学模拟四氯化硅加氢催化的完整过程，对其内部的数据信息进行科学探究，合理选择出适合该试验的催化剂。具体来看，试验人员应及时观察 H2与 SiCI4在催化剂内的反应，该类催化剂为 BaCI2，借助对其的多项试验，H2与 SiCI4可有效呈现出该类物质的对应反应，在该项反应的影响下，适时探究出相关物质不同层面的催化加氢效果。在完成催化剂的使用后，相关人员需及时观察多晶硅中晶体层面弛豫的几何架构，并根据对该架构的针对性了解，找寻出相关晶体的具体缺陷。在发现晶体缺陷后，试验人员要合理探究 BaCI2催化剂的内在性质，借助对相关性质的科学了解，科学明确相关催化剂的使用方法，合理保障加氢催化反应的整体质量。此外，在选择催化剂的过程中，试验人员还应合理看重该类试剂与四氯化硅的反应状态，精准观察多项物质的反应过程，利用对该项数据信息的科学控制，有效改善其反应过程中带有的具体问题，并透过对该项问题的控制，增强对催化剂使用的把控度。在完成催化剂的选择后，试验人员还要对其进行合理调制，增进多项物质反应的融合性、科学性，全面夯实催化剂在相关反应过程中的具体作用，透过对催化剂的应用模拟，有效提升催化剂的使用改造效果。3.3 吸附分子结构 在开展四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验时，试验人员还要在操作中及时关注各分子结构的吸附性，借助对该项试验内容的具体变化，有效改善试验开展质量。针对分子结构的吸附性来说，可合理找出 H2分子结构的吸附性，其较为稳定地附着在整体分子结构中。在关注分子结构吸附状态时，试验人员应科学找出分子结构中带有的吸附问题，观察氢键的键长变化值，透过对该项数值的精准控制，有效改善分子结构的吸附形式。在分析四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验过程前，要对其内部的各项分子结构进行合理探究，及时关注该结构内部存有的各项问题，及时找出分子结构吸附性出现问题的原因，并借助对该项原因的精准解决来提升分子结构的吸附状态，有效调整了四氯化硅氢化催化合成试验的应用过程，切实保障内部反应信息的准确性3。在关注吸附性的分子结构时，试验人员需全面探索四氯化硅氢化催化合成过程中的各项分子信息，利用对该项信息的精准探究，有效观察出各项分子结构的运行态势，透过对该项数值状态的准确把控，分子结构的吸附性得到较大改善，其过程反应的数值计算也将变得更加精准。3.4 观察催化加氢反应过程 在关注四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验过程时，除了要适当观察其内部的各项分子结构外，还要对加氢过程反应进行及时管控，有效找出该项分子反应中存在的各项隐患。一般来讲，四氯化硅氢化催化合成试验过程中需拥有适宜的催化加氢反应，该项反应的开展状态将直接改变合成试验的数值结果，利用对不同类型数值的深入研究，相关人员可适当发现该试验过程中含有诸多隐藏要素，利用对相关隐藏要素的精准控制，切实提升各分子反应的精准度。同时，在观察四氯化硅氢化催化合成试验的催化加氢反应时，还要精准记录与该试验反应相关的各项分子数据，利用对相关数据信息的科学控制，确实加强试验数据的把控度。值得一提的是，在完成四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验后，相关人员仍要观察催化加氢过程的具体状态，并根据其呈现出的对应状态，有效提升试验运行的安全性、合理性4。试验人员需在试验开展不断强化对应的试验机理，利用对各项数据信息的适时改造，提升试验数据控制的针对性，并借助对试验过程的适宜控制，有效改造四氯化硅中的各项分子结构，使其逐渐转化为三氯氢硅。（下转第 42 页）（下转第 42 页）42 王文利：钻井液用聚合物类降滤失剂中 CHNS 元素含量的测定元素分析仪法 3 结 语 3 结 语 本文建立了一种用 Varion MICRO cube elementar 有机元素分析仪同时测定钻井液用聚合物类降滤失剂中 C、H、N，S 元素含量的方法。本方法具有直接进行样品称重检测，所需测试样品量少、操作便捷、准确度高，检测结果准确可靠等优点。参考文献 参考文献 1 Meghan Riley,Steve Young,Guido De Stefano.Wellbore stability in unconventional shaleThe design of a nano-particle fluidJ.SPE 153729,2012,5(2):53-57.2 Subodh Singh,Ramadan.Vital role of nanopolymers in drilling and stimulations fluids applicationsJ.SPE 130413,2010,12(5):21-25.3 Jayanth T srivatsa,Malgorzata B Ziaja.An experimental investigation on use of nanoparticles as fluid loss additives in a surfactant-polymer based drilling fluidJ.IPTC 14952,2012,25(4):15-19.4 王德龙,汪建明,宋自家,等.无机硅改性羧甲基淀粉钠降滤失剂的研制及其性能J.石油化工,2010,39(4):440-443.5 樊泽霞,王兰兰,孙明波,等.具有抑制性的抗温耐盐改性腈纶钻井液降滤失剂 KWY 的研制J.油田化学,2005,22(1):10-12.6 杨振杰,王中华,易明新.钻井液与完井液研究文集M.北京:石油工业出版社,1997:89.7 袁志平,黄志宇,张太亮.钻井液降失水剂的合成研究J.石油与天然气化工,2008,37(4):340-344.8 龚迎莉,侯栋才.EA-3000 元素分析仪应用技术探讨J.分析仪器,2016(1):83-85.9 王晓清,刘先凯.应用元素分析仪测定铅锌矿中的高含量硫J.世界有色金属,2018(22):145-146.10 邓先钦,潘莹,周牮侃,等.元素分析仪测定绝缘纸中的氮含量J.理化检验(化学分册),2018,54(12):1473-1475.11 龚婉莉.采用元素分析仪测定煤中碳氢氮含量的应用研究J.煤质技术,2018(01):38-41+49.（上接第 39 页）_（上接第 39 页）_ 3.5 确认试验机理模型 在控制四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验过程期间，试验人员不但要有效掌控具体的试验过程数据、各项分子结构，还要对试验机理模型进行精准确认。具体来看，针对四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅试验机理中的应用过程而言，首先，要主动借助能量较高的氯化晶体来吸附四氯化硅内对应的氯原子，在完成氯原子的吸附后，逐渐拉长硅氯键，并适时断裂四氯化硅分子内的硅氯键，使之形成合适的三氯硅状的自由基。其次，试验人员还要将三氯硅中自由基内的氢分子进行恰当夺取，并将对应氢原子转换为游离状的氢原子与三氯氢硅。再次，还要让已完成氯化钡吸附的氯原子与游离态氢原子进行化学反应，在该项反应的影响下，该类分子结构已全面转化为氯化氢分子。最后，在完成氯化氢分子的转化后，试验人员要将该项分子的表面进行氯化钡脱附，透过对该项分子开展的化学反应，适时完成其与四氯化硅的分子吸附工作，有效提升分子吸附效果。在完成四氯化硅氢化催化合成三氯氢硅的反应试验后，试验人员应适时确认该分子反应机理，在各项分子化合反应的作用下，提升多晶硅材料的应用安全。4 总 结 4 总 结 总之，在应用第一性的原理进行四氯化硅转化实验时，能够将四氯化硅的转化过程完全模拟出来，对我们进一步探索相关转化的机理有重要的意义，对于我国的多晶硅生产技术的优化也有积极影响。参考文献 参考文献 1 许正清,王金宝.树脂除碳技术在超纯三氯氢硅提纯工艺中的应用J.化工管理,2022(03):67-69.2 杨伟强,丁彦丽,沈峰.不同催化剂对四氯化硅加氢制备三氯氢硅的影响J.中国氯碱,2021(12):19-22.3 李爱民,郭树虎,袁振军,等.四氯化硅综合利用现状及发展趋势J.有色冶金节能,2021,37(06):64-67.4 王虎虎,彭文才,张建树,等.四氯化硅氢化关键反应的密度泛函理论模拟研究J.石河子大学学报(自然科学版),2021,39(05):537-540.