【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于環(huán)保，具體涉及一種多晶硅及有機(jī)硅高沸裂解轉(zhuǎn)化用的多官能團(tuán)催化劑。
技術(shù)介紹
1、多晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于電子和光伏產(chǎn)業(yè)。多晶硅在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用有助于推動能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，支持全球的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。多晶硅生產(chǎn)過程均產(chǎn)生高沸物料聚硅烷，這種物料可以在催化劑的作用下與氯化氫發(fā)生斷鍵反應(yīng)，通常采用氣液反應(yīng)器。所使用的催化劑為有機(jī)胺類，比如甲基胺、三正丁胺、苯基胺等物質(zhì)。現(xiàn)有催化劑利用有機(jī)胺中n原子上的孤對電子為活化中心。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利申請cn114573629a公開了：使通入的氯硅烷高沸物和氯化劑在催化劑作用下反應(yīng)生產(chǎn)有機(jī)硅單體。催化劑為甲酰胺、三丁胺、氯化銅、以及環(huán)己烷中的一種或其組合。利用氯硅烷高沸物制備有機(jī)硅單體，既可以降低有機(jī)硅單體的生產(chǎn)成本，又可以實現(xiàn)氯硅烷高沸物的回收利用，還可以提高生產(chǎn)的多晶硅品質(zhì)。
3、中國專利申請cn117985723a公開了：一種多晶硅高沸物裂解方法，其使用復(fù)合有機(jī)催化劑，復(fù)合有機(jī)催化劑包括22wt％～31wt％的三正丁胺、68wt％～75wt％的三正辛胺和1wt％～3wt％的n,n-二甲基苯胺；裂解產(chǎn)物中包括至少35mol％的三氯氫硅。采用復(fù)合有機(jī)催化劑對多晶硅高沸物進(jìn)行裂解處理，可以在不增加原料投入及運行成本的情況下有效改善高沸物單程轉(zhuǎn)化效率，使所得裂解產(chǎn)物中三氯氫硅的比例較高。
4、現(xiàn)有催化劑利用有機(jī)胺中n原子上的孤對電子為活化中心，在實際使用中體現(xiàn)出活性較低，壽命短，抗毒性差等缺點。因此，需
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有催化劑利用有機(jī)胺中n原子上的孤對電子為活化中心，在實際使用中體現(xiàn)出活性較低，壽命短，抗毒性差。
2、本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種多晶硅及有機(jī)硅高沸裂解轉(zhuǎn)化用的多官能團(tuán)催化劑，該多官能團(tuán)催化劑的分子式為：
3、
4、其中，r1,r2可以相同或不同，r1，r2可以選擇為以下基團(tuán)或者其組合，這些基團(tuán)包括但不限于：h、烷基、芳基、苯基、吡啶基、嘧啶基、噻吩基、呋喃基、硅烷基、羥基、氨基、羧基、酯基以及上述基團(tuán)的鹵代、硅代基團(tuán)。
5、具體的，該催化劑是ch3-nh-p＝o。
6、具體的，通過甲胺與亞磷酸反應(yīng)生成ch3-nh-p＝o。
7、具體的，該方法進(jìn)一步還包括：配置質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量百分比33％的甲胺水溶液和質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量百分比85％的亞磷酸；在攪拌下，向三頸燒瓶中緩慢加入85％的亞磷酸，確保溫度保持在室溫；將33％的甲胺水溶液50ml；倒入滴液漏斗中；在攪拌下，緩慢滴加甲胺水溶液到亞磷酸中，保持滴加速度使反應(yīng)溫度不超過30℃；反應(yīng)2-3小時；反應(yīng)完成后，將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移至減壓蒸餾裝置中；減壓蒸餾條件：溫度80-100℃，壓力10-20mmhg，在減壓條件下；蒸餾除去水分和未反應(yīng)的甲胺；收集蒸餾后的殘留物，并進(jìn)行純化。
8、一種使用所述催化劑的高沸物裂解方法，其包括：原料預(yù)處理、添加催化劑、產(chǎn)物分離、催化劑回收。
9、具體的，原料預(yù)處理包括：高沸物預(yù)處理：將多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高沸物進(jìn)行初步凈化，去除大顆粒雜質(zhì)和水分。
10、具體的，產(chǎn)物分離包括：反應(yīng)完成后，將反應(yīng)產(chǎn)物快速冷卻，防止不必要的副反應(yīng)。通過氣液分離器將氣體產(chǎn)物與液體產(chǎn)物分開；利用蒸餾或精餾塔進(jìn)一步分離液體產(chǎn)物中的目標(biāo)組分，獲得純凈的目標(biāo)產(chǎn)物。
11、本專利技術(shù)具有以下有益效果：
12、1)催化劑的分子結(jié)構(gòu)包含一個氮磷雙中心(n-p＝o)，其中氮原子(n)和磷氧雙鍵(p＝o)作為活性位點。在多晶硅高沸物料的裂解反應(yīng)中，nr-p＝o結(jié)構(gòu)的催化劑可以與聚硅烷中的硅原子形成配位鍵，降低裂解反應(yīng)的活化能。同時，p＝o鍵可以接受來自硅烷的電子，促進(jìn)裂解反應(yīng)的進(jìn)行，生成硅烷氣體。
13、2)部分催化劑分子中帶有氟代苯基，提高了催化劑的耐酸性和穩(wěn)定性，部分催化劑分子中，以增加化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性；三甲基硅烷基(-sime3)來保護(hù)氮原子上的孤對電子。
14、3)使用適當(dāng)比例混合優(yōu)選催化劑成分，得到復(fù)合的催化劑。在催化劑a,b(分子式參見下文)的混合比例為75:25，催化劑a占據(jù)了主導(dǎo)地位。催化劑a中的氟原子具有吸電子效應(yīng)，有助于活化正十二烷中的c-h鍵，其有更強(qiáng)的活性位點或更適合的電子特性，從而在催化過程中發(fā)揮了更大的作用。催化劑b起到了增強(qiáng)催化劑a作用的效果。催化劑b通過提供額外的堿性位點或改變反應(yīng)環(huán)境，幫助催化劑a提高了反應(yīng)效率，幫助催化劑a穩(wěn)定過渡態(tài)，和/或促進(jìn)催化劑a的再生，從而提高了整體的催化效率。如果催化劑b的比例過高(，會導(dǎo)致兩種催化劑之間的競爭，從而降低整體的催化效率。催化劑b還有助于抑制某些副反應(yīng)，使得更多的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。
15、4)分別添加催化劑a和b的方式還可以提供更精細(xì)的控制，提高反應(yīng)效率和選擇性，簡化工藝流程，并有助于催化劑的回收和再利用，從而在工業(yè)應(yīng)用中實現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。催化劑b隨hcl添加可以提供一個局部酸性環(huán)境，提高反應(yīng)路徑的選擇性，減少不必要的副反應(yīng)，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種多晶硅及有機(jī)硅高沸裂解轉(zhuǎn)化用的多官能團(tuán)催化劑，其特征在于：該多官能團(tuán)催化劑的分子式為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于：該催化劑是CH3-NH-P＝O。
3.一種用于制備權(quán)利要求2所述的催化劑的制備方法，其特征在于：通過甲胺與亞磷酸反應(yīng)生成CH3-NH-P＝O。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：該方法進(jìn)一步還包括：配置質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量百分比33％的甲胺水溶液和質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量百分比85％的亞磷酸；在攪拌下，向三頸燒瓶中緩慢加入85％的亞磷酸，確保溫度保持在室溫；；將33％的甲胺水溶液50mL；倒入滴液漏斗中；在攪拌下，緩慢滴加甲胺水溶液到亞磷酸中，保持滴加速度使反應(yīng)溫度不超過30℃；反應(yīng)2-3小時；反應(yīng)完成后，將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移至減壓蒸餾裝置中；減壓蒸餾條件：溫度80-100℃，壓力10-20mmHg，在減壓條件下；蒸餾除去水分和未反應(yīng)的甲胺；收集蒸餾后的殘留物，并進(jìn)行純化。
5.一種使用權(quán)利要求1-2之一所述催化劑的高沸物裂解方法，其包括：原料預(yù)處理、添加催化劑、產(chǎn)物分離、催化劑回收。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高沸物裂解方法，產(chǎn)物分離包括：反應(yīng)完成后，將反應(yīng)產(chǎn)物快速冷卻，防止不必要的副反應(yīng)。通過氣液分離器將氣體產(chǎn)物與液體產(chǎn)物分開；利用蒸餾或精餾塔進(jìn)一步分離液體產(chǎn)物中的目標(biāo)組分，獲得純凈的目標(biāo)產(chǎn)物。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多晶硅及有機(jī)硅高沸裂解轉(zhuǎn)化用的多官能團(tuán)催化劑，其特征在于：該多官能團(tuán)催化劑的分子式為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于：該催化劑是ch3-nh-p＝o。
3.一種用于制備權(quán)利要求2所述的催化劑的制備方法，其特征在于：通過甲胺與亞磷酸反應(yīng)生成ch3-nh-p＝o。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：該方法進(jìn)一步還包括：配置質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量百分比33％的甲胺水溶液和質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量百分比85％的亞磷酸；在攪拌下，向三頸燒瓶中緩慢加入85％的亞磷酸，確保溫度保持在室溫；；將33％的甲胺水溶液50ml；倒入滴液漏斗中；在攪拌下，緩慢滴加甲胺水溶液到亞磷酸中，保持滴加速度使反應(yīng)溫度不超過30℃；反應(yīng)2-3小時；反應(yīng)完成后...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈俊，趙燕，
申請(專利權(quán))人：沈俊，
類型：發(fā)明
國別省市：
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