二甲基一氯硅烷和三氯氢硅的热氯化反应及机理研究

去除三氯氢硅(SiHCl3)中的碳杂质可提高多晶硅的纯度,但SiHCl3和二甲基一氯硅烷[(CH3)2SiHCl]的沸点极为接近,在精馏过程中易形成共沸物.因此,SiHCl3中的(CH3)2SiHCl较难去除.提出以Cl2为氯源,通过热氯化反应将(CH3)2SiHCl转化为高沸点的甲基氯硅烷,以增大相对挥发度,便于后续精馏除杂.但(CH3)2SiHCl和SiHCl3会同时发生氯化反应,为此,探究了两者转化率随温度的变化.结果表明,在60℃、120 min时,(CH3)2SiHCl的转化率为53.1%,SiHCl3的转化率为14.3%,(CH3)2SiHCl的转化率最佳.最后,通过密度泛函理论计算分析了反应路径,确定了反应机理.SiHCl3、(CH3)2SiHCl氯化反应的能垒差在于Cl2与SiCl3·、(CH3)2SiCl·反应的能垒,且Cl2与SiCl3·反应的能垒比与(CH3)2SiCl·反应的能垒高60.4 kJ/mol.