硅碳棒的制造方法與工藝
硅碳棒在自然中不存在,是一種人工合成的物質(zhì),目前合成硅碳棒粉末的方法主要是:Ach~法,即Si0:被C還原的方法;直接由元素合成法;氣相反應(yīng)法;熱分解法;由溶體熔融物結(jié)晶制取法;蒸氣一掖體一固相法。此種方法1891年,E,G,Ach~發(fā)現(xiàn)的,是硅碳棒工業(yè)生產(chǎn)的主要方法,在電阻爐中用碳來(lái)還原SiOz,通常將石英砂(Si仇)和焦炭(C)的混合物加熱到25011℃左右,高溫使其發(fā)生反應(yīng):SiO+3Ctg?=a一硅碳棒 ay+2COt (1)在工業(yè)生產(chǎn)中,用于合成硅碳棒的石英砂和焦炭通常含有Al, Fe等金屬雜質(zhì)。因此得到的硅碳棒一般都含有少量的雜質(zhì)。其中,雜質(zhì)含量少的呈綠色,稱(chēng)為綠色硅碳棒。雜質(zhì)含量多的呈黑色,被稱(chēng)為黑色硅碳棒。
直接由元素合成法大約在1000一1150℃硅和炭以顯著的速度直接發(fā)生反應(yīng),生成高純度的牙硅碳棒粉末:SiSy+i 51 =一iC9氣相反應(yīng)法在1931首先在氧氣介質(zhì)中用四氯化硅和甲苯反應(yīng)合成硅碳棒 硅碳棒I和Si氏等含硅的氣體以及CH4, C3I, CCI等含碳?xì)怏w或CH3硅碳棒1,(0H3 )2硅碳棒1Z,Si(CH3 )等同時(shí)含硅和碳的氣體在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成納米級(jí)的件硅碳棒超細(xì)粉。典型的反應(yīng)如下:SiH,g+CH,,邢一硅碳棒ey+4Hzi8(3)CH3S1C13一S1C(s)+3HClis1使聚碳硅烷或三氯甲基硅烷等有機(jī)硅聚合物,在1200一150090溫度范圍內(nèi)發(fā)生分解反應(yīng),由此可合成出亞微米級(jí)的3-硅碳棒粉末。
由溶體一熔融物結(jié)晶制取法從液態(tài)硅碳溶體中培育硅碳棒晶體可能性的依據(jù)是:Si-C鍵合力平均比Si-Si或GC鍵合力大很多,因此對(duì)硅碳棒來(lái)說(shuō)是飽和溶體,而對(duì)石墨來(lái)說(shuō)就不是飽和溶體。所以可用這種方法制得硅碳棒晶體?!罢羝灰后w一固體”法將氣相中的組分溶解在液相中,并使之在固體一液體界面上生成結(jié)晶,這是培養(yǎng)晶須最有效的方法。www.zsrider.com
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