四氯化硅又称为四氯硅烷,是不含氢元素的氯硅烷 (图42),其
英文名为siliconchloride、silicontetrachloride,分子式SiCl4。
纯净的四氯化硅在常温下是无色﹑透明的油状液体,密度较
大,有强烈的刺激性。四氯化硅沸点低,易挥发,易汽化,易于
水解,水解后生成二氧化硅和氯化氢;水解后生成的氯化氢具
有强腐蚀性;它能与苯、乙醚、氯仿及挥发油混合,与醇反应生
成硅酸酯;易与氨作用生成浓雾,这是 NH3 与 HCl合成 NH4Cl
的结果。
硅与卤族元素 (F2 ﹑Cl2﹑Br2﹑I2)生成的化合物统称为硅的
卤化物。在制备四氯化硅时,常伴有其他氯化物产生。
四氯化硅的物理常数见表42。
))%表42 四氯化硅的物理常数
名 称 数 值
相对分子质量 169.2
液体密度/(g/cm3) 1.41
蒸气密度/(g/cm3) 0.0063
液体的相对密度(水=1) 1.48
蒸气的相对密度(空气=1) 5.86
熔点/℃ -70
名 称 数 值
沸点/℃ 57.6
蒸发热/(kcal/mol) 6.96
生成热/(kcal/mol) -153.0
标准生成自由能/(kcal/mol) -136.9
临界温度/℃ 230
四氯化硅是有毒物质,受热或遇水分解放热,同时放出有毒的腐蚀性烟气。四氯化硅及有
毒烟气危害人身健康,尤其对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用。高浓度的四氯化碳可引起角膜
浑浊、呼吸道炎症,甚至肺水肿。皮肤接触后可引起组织坏死。
生产车间的环境标准:5mg/m3 (参考前苏联1975年的标准)。
四氯化硅的用途有以下几种。
(1)四氯化硅是制备多晶硅的重要原料。在多晶硅生产中,是利用氢气将纯净的四氯化硅
带入还原炉内,使四氯化硅与氢气发生还原反应。也就是说,在多晶硅制备中,是利用四氯化
硅与氢气发生还原反应来获取多晶硅的。
(2)四氯化硅是合成石英玻璃的重要原料。石英玻璃有两种生产方法:一种是利用天然石
英 (SiO2)粉料经高温熔制而成;另一种就是四氯化硅合成的,它是利用四氯化硅与氧气和
氢气发生化学反应来获取石英玻璃的。一般来说,合成石英玻璃的纯度、光的透过率等方面都
高于粉料熔制的石英玻璃。目前看来,合成法是将来生产石英玻璃的主要方向。
(3)四氯化硅是生产光导纤维的重要原料。光导纤维其实就是石英玻璃纤维,其生产方法
与合成石英玻璃近似,它也是利用四氯化硅与氧气和氢气发生化学反应来制成石英玻璃棒,然
后再拉制成光导纤维的,因此也缺少不了四氯化硅这个原料。
(4)四氯化硅是生产半导体器件和集成电路的主要原料。半导体器件和集成电路的主要部
分本身就是单晶硅体。单晶硅是用多晶硅拉制的,多晶硅又是以四氯化硅为原料生产的,因
此,四氯化硅是生产半导体器件和集成电路不可缺少的原料。其实还不仅仅这些,在半导体器
件和集成电路的生产中还有一个外延工序,在外延工序中四氯化硅也是重要的原料。
(5)四氯化硅是生产太阳能硅电池的主要原料。太阳能硅电池其实就是一种半导体器件,
因此生产它也少不了四氯化硅这个原料。
(6)四氯化硅可以生产白炭黑。其生产方法主要有两种:一种是湿法,也就是水解法;另
一种是干法,也就是氢氧煅烧法。
(7)四氯化硅是制备有机氯硅烷的重要原料。