硅烷的制備和應用
硅烷是一種無(wú)色、與空氣反應并會(huì )引起窒息的氣體。該氣體通常與空氣接觸會(huì )引起燃燒并放出很濃的白色的無(wú)定型二氧化硅煙霧。它對健康的首要危害是它自燃的火焰會(huì )引起嚴重的熱灼傷,如果嚴重甚至會(huì )致命。如果火焰或高溫作用在硅烷鋼瓶的某一部分會(huì )使鋼瓶在安全閥啟動(dòng)之前爆炸。如果泄放硅烷時(shí)壓力過(guò)高或速度過(guò)快會(huì )引起滯后性的爆炸。泄漏的硅烷如沒(méi)有自燃會(huì )非常危險,不要靠近。處理緊急情況的人員必須要有個(gè)人防護設備和適應當時(shí)情況的防火保護。不要試圖在切斷氣源之前滅火。
在反應瓶和加料漏斗里分別裝入1.14g LiAlH4于70mL乙醚中的溶液和2.30mL SiCl4于50mL乙醚中的圖硅烷的制備裝置溶液。在整個(gè)合成過(guò)程中,把冷浴和指型冷卻管分別保持在-15~-20℃和-78.5℃。將儀器抽空后,乙醚開(kāi)始回流,此時(shí)必須要注意避免過(guò)多的驟沸。然后,將靠近反應裝置的U形管接收器冷卻到-95℃(用甲苯凍膏),其余四個(gè)接收器冷卻到-196℃(液氮)。在攪拌下,用15min將SiCl4+乙醚溶液加入到LiAlH4懸浮液中。為了避免乙醚劇烈回流,使甲硅烷連續地以中等速度分出。調節反應器和真空管路之間的玻璃活塞便可以容易地控制反應速度。將SiCl4加完后,繼續攪拌15~20min,以保證反應完全。在此期間,將反應器和真空系統切斷以免乙醚逃逸過(guò)多。當甲硅烷從真空系統排凈之后,將空氣通入反應器,拆開(kāi)真空系統。
硅烷氣是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的材料,因為它是將硅分子附著(zhù)于電池表面的最有效方式。在高于400℃的環(huán)境下,硅烷氣分解成氣態(tài)硅和氫氣。氫氣燃燒后,剩下的就是純硅了。此外,硅烷氣可以說(shuō)是無(wú)處不在。除了光伏產(chǎn)業(yè)外,還有很多制造工廠(chǎng)需要用到硅烷氣,如平板顯示器、半導體、甚至鍍膜玻璃生產(chǎn)廠(chǎng)。