[其他]三氟化硼的制備方法

無效

• 申請號: 86104416
• 申請日: 1986-06-28
• 公開（公告）號: CN86104416B
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 朱心才;岳明亮
• 申請（專利權）人: 化工部光明化工研究所
• 主分類號: C01B35/06
• 分類號: C01B35/06
• 代理公司: 大連市專利服務中心
• 代理人: 張振有,郭麗華

本發明涉及一種三氟化硼氣體，特別是四氟化硅含量很低的三氟化硼氣體的制備方法。

目前較好的方法是由氟硼酸鈉（或氟硼酸鉀）在600～700℃（或800～900℃）熱分解制得三氟化硼。反應方程式如下（《化學試劑》4卷4期P251～252，1982）：

NaBF₄NaF+BF₃↑（A）

KBF₄KF+BF₃（B）

商品氟硼酸鈉和氟硼酸鉀中含有較多（2000～4000PPM）的二氧化硅雜質。由于二氧化硅雜質的存在，三氟化硼的制備過程中有下述反應發生。

6BF₃+3SiO₂3SiF₄↑+2（BOF）₃↑（C）

這就使得三氟化硼氣體中含有較多（約3000PPM以上）的四氟化硅氣體，三氟化硼中的四氟化硅應用目前已有技術很難除掉。三氟化硼氣體是電子工業的重要原料，三氟化硼中四氟化硅的含量直接影響電子器件質量，大規模集成電路的制造，要求所用三氟化硼氣體中四氟化硅的含量最好在20PPM以下。而上述方法生產的三氟化硼顯然不能滿足目前電子工業對該氣體的純度要求。

本發明的目的在于提供一種用氟硼酸鈉（或氟硼酸鉀）熱分解，制備含微量（＜20PPM）四氟化硅的三氟化硼氣體的方法。

本發明提供的方法為，在450～600℃（氟硼酸鈉為原料）或650～800℃（氟硼酸鉀為原料）溫度下預除四氟化硅。

本發明提出的三氟化硼制備方法，可以用氟硼酸鈉或氟硼酸鉀為原料，最好是用氟酸硼酸鈉。下面以氟硼酸鈉為原料對本發明的方法加以說明。

氟硼酸鈉的分解反應，在600～700℃下進行較適宜。根據氟硼酸鈉分解平衡壓力公式（Kirk-OthmcrEncyclopediaofchemicalEngineeringVol.10P693～706）

LogpmmHg＝-3650T^-1+6.63

氟硼酸鈉在600℃分解時，其分解平衡壓力為0.36×10⁵Pa（絕壓）。當溫度低于600℃時，分解平衡壓力更低。因此反應（A）在450～600℃下達到平衡時，只產生少量的三氟化硼。而反應（C）在350℃時開始發生，溫度高于450℃時反應迅速（BoronTrifluorideandItsDerivationP34，1949）。那么，在450～600℃的溫度范圍內維持一段時間（其長短決定產品中四氟化硅含量），使產生的少量三氟化硼與原料中的二氧化硅充分反應，使絕大部分二氧化硅轉化成四氟化硅氣體，然后抽掉這段反應產生的氣體，即達到除去四氟化硅的目的。這段預除四氟化硅的反應為一段反應。接著，將溫度控制在600～700℃，這時主要反應為（A），連續收集產品即可得到三氟化硼，其中四氟化硅含量可以控制得很低。這段反應稱為二段反應。氟硼酸鉀的熔點比氟硼酸鈉約高200℃。因此，氟硼酸鉀為原料的各段反應的溫度，均以高于相應的氟硼酸鈉為原料的各段反應溫度200℃為宜。

以市售分析純氟硼酸鈉和氟硼酸鉀為原料，實施本發明方法的結果如下（所用原料為北京化工廠生產，二者的二氧化硅含量均為2000PPM）：

三氟化硼產品中的四氟化硅含量用751型分光光度計（上海分析儀器廠生產）比色測得。

從上表數據中可以看出，在反應條件相近時，用本發明方法制備的三氟化硼氣體中，四氟化硅的含量小于20PPM，如果延長一段反應時間，可使四氟化硅含量更低;而沒有采用預除四氟化硅的方法制得的三氟化硼氣體中，四氟化硅含量為3000PPM左右。從表中數據可看出，一段反應的溫度偏高時，反應時間縮短，但三氟化硼產品的收率降低。

用本發明方法制得的三氟化硼氣體中，四氟化硅的含量可以控制在20PPM以下，從而滿足了電子工業的需要，解決了三氟化硼的提純問題。該方法工藝簡單，易于控制，特別適用于規模較小的高純三氟化硼氣體的制備。

附圖為本發明方法的工藝流程圖。系統中的連接管件、管道、閥門及反應器、貯氣鋼瓶均用不銹鋼材料。