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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(duì)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)
溫度℃	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(duì)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(duì)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(jí)	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?？梢杂煤ぬ铰┢魈铰?。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(shì)，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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