一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法技术

本发明专利技术涉及三氯氢硅的提纯技术领域，具体涉及一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法。本发明专利技术提供了一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法。相比活性炭及商品树脂等常规吸附剂，本发明专利技术所用的氮掺杂碳材料不仅具有比表面积大，孔隙结构发达等特点，并且其在高温改性后具有较好的热稳定性，所引入的氮能增强碳材料对硼杂质的选择性，显著提高对硼杂质的吸附效果。发明专利技术人首次发现并验证当氮形态为吡啶氮时，其具有较好的硼杂质吸附效果。本发明专利技术所提供的三氯氢硅中硼杂质的清除方法操作简单，成本较低，适合工业化推广。化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法


[0001]本专利技术涉及三氯氢硅的提纯
，具体涉及一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法。

技术介绍

[0002]多晶硅作为电子行业，特别是光伏行业的基础原料。近年来全球光伏累计装机容量稳定上升，全球多晶硅产量也随之爆发。同时对多晶硅的纯度要求也逐渐提高。多晶硅中杂质主要包括铁、铜、锰等金属杂质和硼化合物(三氯化硼)等非金属杂质。其中金属杂质可通过多塔精馏的方法除去，而硼杂质因其性质与三氯氢硅相似，在硅中的分凝系数较大、饱和蒸汽压较低，采用精馏的方式难以去除。因此，对于高纯度的多晶硅制备的技术难点关键在于除硼。
[0003]目前对于除硼的方法有萃取法、部分水解法、络合法和吸附法。比较常见的为后三种方法，这其中部分水解法需严格控制水分，否则容易堵塞设备；络合法由于成本高，不能重复利用等问题使用较少，目前常用的为吸附法。在已公开的利用活性炭吸附去除三氯氢硅中硼杂质的方法中，由于活性炭是由石油、沥青等高分子有机物提炼制作的微小球状活性炭。其选择性较低，除硼效果不佳，后续还要再次配合精馏进行二次提出去除。另一种用带氨基的固体碱去除硼杂质的方法虽然有着较好的除硼效果，但该吸附剂稳定性较差，容易引起火灾甚至是爆炸等安全事故。急需一种更为安全有效的除去三氯氢硅中硼杂质的方法。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法。本专利技术使用氮掺杂碳材料对三氯氢硅进行除硼处理。所提供的清除方法安全性能好，去除硼杂质的清除率高、成本低。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种去除三氯氢硅中硼杂质的方法，所述方法包括步骤有：
[0007](1)将碳材料放置在管式炉中，惰性氛围中进行高温碳化，管式炉冷却至室温，将得到的产物酸洗、水洗后干燥，得到氮掺杂碳材料；
[0008](2)将步骤(1)中得到的氮掺杂碳材料加入到三氯氢硅中，混合振荡后静置、过滤后完成三氯氢硅中硼杂质的去除。
[0009]进一步地，步骤(1)中所述的碳材料为聚丙烯腈(PAN)或脱灰褐煤。
[0010]作为优选的，步骤(1)中所述的碳材料经过预处理，具体为将碳材料与氯化锌混合，加入去离子水浸没后搅拌均匀，干燥后得到碳材料/氯化锌混合物。
[0011]进一步优选的，所述碳材料与氯化锌的质量比为1：0.5～2.5。
[0012]步骤(1)中所述的高温碳化的温度为600～1000℃。
[0013]步骤(2)中所述的氮掺杂碳材料与三氯氢硅的用量比为1g:100mL。
[0014]本专利技术还提供了一种氮掺杂碳材料，所述材料为碳材料在惰性氛围中高温碳化后冷却至室温，产物酸洗、水洗后干燥而成。
[0015]作为优选地，所述碳材料为聚丙烯腈或脱灰褐煤与氯化锌的混合物。
[0016]本专利技术还提供了一种氮掺杂碳材料在去除三氯氢硅中硼杂质领域中的应用。所述的氮掺杂碳材料中吡啶氮的含量在41.2％以上。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:
[0018]本专利技术提供了一种三氯氢硅中硼杂质的清除方法。相比活性炭及商品树脂等常规吸附剂，本专利技术所用的氮掺杂碳材料不仅具有比表面积大，孔隙结构发达等特点，并且其在高温改性后具有较好的热稳定性，所引入的氮能增强碳材料对硼杂质的选择性，显著提高对硼杂质的吸附效果。专利技术人首次发现并验证当氮形态为吡啶氮时，其具有较好的硼杂质吸附效果。本专利技术所提供的三氯氢硅中硼杂质的清除方法操作简单，成本较低，适合工业化推广。
附图说明
[0019]图1是各吸附剂的硼去除率对比图。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照本领域常规方法和条件，或按照商品说明书选择。下述实施例中未注明具体成分的试剂和原料均市售可得。
[0021]三氯氢硅中硼杂质主要以三氯化硼的形式存在，而三氯化硼中硼元素表现为缺电子性，可以与富含电子的化合物以共价键的形式稳定结合，为受主杂质。本专利技术所提供的氮掺杂碳材料，相比活性炭，不仅具有碳材料的比表面积大，孔隙结构发达的特点，其引入的氮还提供了孤电子对，增强了碳材料的给电子能力，使其可作为有效吸附脱除硼杂质的吸附剂。
[0022]需要说明的是，本专利技术中硼杂质去除率公式为：
[0023][0024]其中，R为去除率(％)；Co为初始BCl3浓度(ug/L)；Ce为吸附后BCl3浓度(ug/L)。
[0025]实施例1：
[0026]将聚丙烯腈与氯化锌按1:0.5的质量比进行混合，加入去离子水浸没后搅拌均匀，然后80℃下干燥得到聚丙烯腈/氯化锌混合物；将混合物放置在管式炉中，在氮气氛围下，以10℃/min升温至600℃，高温碳化3h，待管式炉自然冷却至室温，将得到的产物经酸洗、水洗至中性，80℃干燥，将其记为CPNC600。取1g制备的CPNC600加入到0.1L含硼杂质的三氯氢硅中，混合振荡2h，静置30min后过滤，经检测，硼杂质为2.0ppb(微克/升)，硼杂质去除率为98.6％。
[0027]实施例2：
[0028]将聚丙烯腈与氯化锌按1:2.5的质量比进行混合，加入去离子水浸没后搅拌均匀，
然后在70℃下干燥得到聚丙烯腈/氯化锌混合物；将混合物放置在管式炉中，在氮气氛围下，以10℃/min升温至700℃，高温碳化1h，待管式炉自然冷却至室温，得到的产物经酸洗、水洗至中性，70℃下干燥，将其记为CPNC700。取1g制备的CPNC700加入到0.1L含硼杂质的三氯氢硅中，混合振荡2h，经一段时间的静置后过滤，经检测，硼杂质为11.1ppb，硼杂质去除率为93.4％。
[0029]实施例3
[0030]将3.0g脱灰褐煤放置在管式炉中，在氨气氛围下，以10℃/min升温至900℃，高温刻蚀3h，待管式炉自然冷却至室温，得到的产物经酸洗、水洗至中性，80℃干燥，将产物记为NPC900。取1g制备的NP900加入到0.1L含硼杂质的三氯氢硅中，混合振荡2h，经一段时间的静置后过滤，经检测，硼杂质为3.6ppb，硼杂质去除率为97.5％。
[0031]实施例4
[0032]将3.0g脱灰褐煤放置在管式炉中，在氨气氛围下，以10℃/min升温至1000℃，高温碳化3h，待管式炉自然冷却至室温，将产物记为NPC1000。将1g制备的NP1000加入到0.1L含硼杂质的三氯氢硅中，混合振荡2h，经静置、过滤后检测硼杂质为3.6ppb，硼杂质去除率为97.5％。
[0033]实施例5
[0034]将脱灰褐煤与氯化锌(脱灰褐煤：氯化锌＝1:1.5质量比)混合，加入去离子水浸没后搅拌均匀，然后80℃下干燥得到褐煤/氯化锌混合物；将混合物放置在管式炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除三氯氢硅中硼杂质的方法，其特征在于，所述方法包括步骤有：（1）将碳材料放置在管式炉中，惰性氛围中进行高温碳化，管式炉冷却至室温，将得到的产物酸洗、水洗后干燥，得到氮掺杂碳材料；（2）将步骤（1）中得到的氮掺杂碳材料加入到三氯氢硅中，混合振荡后静置、过滤后完成三氯氢硅中硼杂质的去除。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的碳材料为聚丙烯腈或脱灰褐煤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的碳材料经过预处理，具体为:将碳材料与氯化锌混合，加入去离子水浸没后搅拌均匀，干燥后得到碳材料/氯化锌混合物。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳材料与氯化锌的质量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书四页附图一页，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：