二氧化硅和硅一起如何提纯硅

问题描述

精选答案

（1）硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：

SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。

化学反应方程式为：

Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

（3）随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99。 %的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

其他回答

英语末班车

如前所述，硅是一种人造材料。在硅的制造过程中必须从硅的化合物中分离出硅，并从分离后的硅中进一步提纯硅。

低品质的二氧化硅首先在电炉里与碳一起加热，通过碳对不纯的二氧化硅进行还原（减少二氧化硅），得到不纯的元素硅。

经过氯化处理后形成一种氯化物，如四氯化硅（SiCl4）或三氯氢硅（SiHCl3），这两种化合物在室温下是液体。事实证明液化过程是行之有效的方法。鉴于固体提纯的困难性，许多提纯的标准工艺都是利用液体来提纯的。

通过多重蒸馏和其他液体提纯之后可得到超纯度的SiCl4或SiHCl3。

最后，用化学方法对高纯度的氯化物进行还原，可以得到所期望的超纯元素硅。例如：SiCl4在氢气氛中加热可生成4HCl+Si，即[SiCl4+2H2→4HCl+Si]。