基于Cu@ZIF-8吸附剂同时高效去除氯硅烷中B、P杂质的方法技术

技术编号：40206843 阅读：10 留言：0更新日期：2024-02-02 22:18

本发明专利技术涉及基于Cu@ZIF‑8吸附剂同时高效去除氯硅烷中B、P杂质的方法，该方法包括将Cu@ZIF‑8吸附剂加入到液体氯硅烷中，密封后，在冰水浴中振荡1‑4小时，实现同时高效去除氯硅烷中B、P杂质，有效解决了氯硅烷中B、P蒸馏难分离的问题，在氯硅烷体系中B、P杂质的去除中表现出优异的吸附性能，对B的去除率高达80％，对P的去除率高达93％。

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【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及基于cu@zif-8吸附剂同时高效去除氯硅烷中b、p杂质的方法，属于多晶硅。

技术介绍

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技术介绍
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1、氯硅烷是制备多晶硅的重要原料，其杂质主要由工业硅粉、氢气、氯化氢和设备带入。国内去除氯硅烷中杂质的方法主要以多级精馏为主，采用多级精馏法可以除去大部分金属杂质，但由于b、p杂质存在形式复杂，且其化学性质与氯硅烷相似，精馏操作只能通过高回流、高釜排来保证产品质量，该操作不仅产量低，质量不稳定，而且能耗高，b、p含量若较高，在高温下会发生b、p析出的副反应，析出的b、p将附着在硅棒中，严重影响多晶硅的质量指标。因此，亟待提出一种可以用于去除氯硅烷中b、p杂质的方法。

2、固体吸附法可以克服精馏法对强极性杂质难以除去的困难。吸附法是利用固体吸附剂来对氯硅烷中杂质进行吸附分离的操作方法。对吸附剂的一般要求原则有：1)具有大的表面积；2)二具有大的表面活性。现有已经有利用固体吸附剂来对氯硅烷中杂质进行吸附分离的相关报道，但是采用的吸附剂大多是分子筛、硅铝氧化物、人工沸石、硅胶、活性炭、树脂，或者负载了络合剂的分子筛、硅铝氧化物、人工沸石、硅胶、活性炭、树脂，或者b、p分别采用不同的吸附剂进行，吸附效果差，无法同时高效去除氯硅烷中b、p杂质。

3、如中国专利文献cn105800617a公开了一种含化学吸附的反应精馏除氯硅烷中硼、磷杂质的方法和设备，布袋中装填的为负载了络合剂的分子筛、硅铝氧化物、人工沸石、硅胶、活性炭、树脂或它们的组合。

4、如中国专利文献cn116062

5、上述专利文献吸附效果差，无法同时高效去除氯硅烷中b、p杂质。

6、金属有机框架材料(metal-organic frameworks,mofs)是一种具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料，它是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的。由于mofs具有高比表面积和可调节孔隙度等独特优异的表面特性，使其吸附分离领域得到了广泛的探索。其中，沸石咪唑骨架材料(zeolitic imidazolate framework-8,zif-8)是一种比表面积大、热稳定性和化学稳定性好的金属有机骨架材料，其具有钠沸石状的拓扑结构，且结合了金属有机骨架材料和天然沸石的优点。

7、有必要研发一种新型高效去除氯硅烷中b、p杂质的方法。

技术实现思路

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技术实现思路
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1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于cu@zif-8吸附剂同时高效去除氯硅烷中b、p杂质的方法，本专利技术的方法对b的去除率高达80％，对p的去除率高达93％，有效解决了氯硅烷中b、p杂质难去除问题。

2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：

3、基于cu@zif-8吸附剂同时高效去除氯硅烷中b、p杂质的方法，该方法包括步骤如下：

4、将cu@zif-8吸附剂加入到液体氯硅烷中，密封后，在冰水浴中振荡1-4小时，实现同时高效去除氯硅烷中b、p杂质；

5、所述的cu@zif-8吸附剂是按如下方法制得：

6、(1)将硝酸锌水合物和二甲基咪唑，溶解到甲醇中，室温下搅拌反应，反应完成后将混合溶液离心、洗涤、真空干燥，得到固体粉末a；

7、(2)将固体粉末a在惰性气氛下煅烧，得到zif-8；

8、(3)将zif-8粉末分散到有机溶剂中，得到溶液a；

9、(4)将硝酸铜水合物溶解到有机溶剂中，得到溶液b；

10、(5)将溶液a和溶液b分别在冰水浴中冷却，在搅拌下，将溶液b滴定到溶液a中，反应1-5小时，将混合溶液离心、洗涤、真空干燥得到固体粉末b；

11、(6)固体粉末b在惰性气氛下煅烧，得到cu@zif-8吸附剂。

12、根据本专利技术优选的，cu@zif-8吸附剂的投加量与液体氯硅烷的质量体积比为(0.5-3)：(10-30)，单位，g/ml。

13、根据本专利技术优选的，冰水浴中振荡时间为2小时。

14、根据本专利技术优选的，步骤(1)中，硝酸锌水合物和二甲基咪唑的摩尔比为1：(7-9)。

15、根据本专利技术优选的，、步骤(1)中，二甲基咪唑与甲醇的质量比为(0.1-0.5)：1。

16、根据本专利技术优选的，步骤(1)中，反应时间为3-8小时。

17、根据本专利技术优选的，步骤(2)中，煅烧温度为300-500℃。

18、根据本专利技术优选的，步骤(2)中，煅烧时间为2-4小时。

19、根据本专利技术优选的，步骤(3)中，zif-8粉末与有机溶剂的质量体积比为(5-20)：(5-30)，单位，g/ml。

20、根据本专利技术优选的，步骤(4)中，硝酸铜水合物与有机溶剂的质量体积比为(5-20)：(0.5-1)，单位，mg/ml。

21、根据本专利技术优选的，步骤(3)(4)中，有机溶剂为甲醇或乙醇。

22、根据本专利技术优选的，步骤(5)中，溶液b、溶液a的用量使硝酸铜水合物与zif-8的质量比为(0.001-0.01)：1。

23、根据本专利技术优选的，步骤(5)中，冰水浴中冷却时间为10-20分钟。

24、根据本专利技术优选的，步骤(1)(5)中，真空干燥温度为30-50℃，真空干燥时间为8-10小时

25、根据本专利技术优选的，步骤(2)(6)中，惰性气氛为氮气或氩气。

26、根据本专利技术优选的，步骤(6)中，煅烧温度为300-500℃，煅烧时间为2-4小时。

27、本专利技术的技术特点及有益效果如下：

28、1、本专利技术同时高效去除氯硅烷中b、p杂质的方法基于cu@zif-8吸附剂进行，cu@zif-8吸附剂中的zif-8和cu协同大大提高了b、p杂质的去除率，一种吸附剂可以对b、p杂质同时高效去除，有效解决了氯硅烷体系中b、p杂质较难去除的问题，在氯硅烷体系中b、p杂质的去除中表现出优异的吸附性能，对b的去除率高达80％，对p的去除率高达93％。

29、2、本专利技术的cu@zif-8吸附剂，先在惰性气氛下煅烧，得到zif-8，zif-8与铜源混合，干燥后煅烧得到，在惰性气氛下煅烧使得cu均匀并坚固的负载在zif-8上，从而获得吸附性能优异的cu@zif-8吸附剂，cu的负载量在5‰时，氯硅烷体系中b、p杂质的去除率达到最优。

30、3、本专利技术的方法，一种吸附剂即可达到氯硅烷体系中b、p杂质同时高效去除本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于Cu@ZIF-8吸附剂同时高效去除氯硅烷中B、P杂质的方法，该方法包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Cu@ZIF-8吸附剂的投加量与液体氯硅烷的质量体积比为(0.5-3)：(10-30)，单位，g/mL，振荡时间为2小时。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，硝酸锌水合物和二甲基咪唑的摩尔比为1：(7-9)，二甲基咪唑与甲醇的质量比为(0.1-0.5)：1，反应时间为3-8小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，煅烧温度为300-500℃，煅烧时间为2-4小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，ZIF-8粉末与有机溶剂的质量体积比为(5-20)：(5-30)，单位，g/mL。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，硝酸铜水合物与有机溶剂的质量体积比为(5-20)：(0.5-1)，单位，mg/mL。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)(4)中，有机溶剂为甲醇或乙醇。