通过煅烧由碳水化合物和硅氧化物制备高纯度碳化硅的方法

专利名称：通过煅烧由碳水化合物和硅氧化物制备高纯度碳化硅的方法
技术领域：
本发明涉及通过在升高的温度下硅氧化物与包含碳水化合物，特别是多种碳氢化合物的碳源的反应制备碳化硅和/或碳化硅-石墨颗粒的方法，特别涉及制备碳化硅或制备包含碳化硅的组合物及分离所述反应的产物的工业方法。本发明还涉及高纯度碳化硅、 包含高纯度碳化硅的组合物及其作为催化剂和在制备电极和其它物品中的用途。
背景技术：
碳化硅的别名是“金刚砂(carborundum)”。碳化硅是属于碳化物类的硅和碳的化合物，并具有化学式Sic。归因于其硬度和高熔点，碳化硅被用作研磨剂(金刚砂)和耐火材料组分。大量相对不纯的SiC被用作使用硅和碳将铸铁合金的冶金SiC。还可将其用作高温核反应器中燃料元件的隔离物或用于航天飞船中的防热砖。在与其它材料混合下，还将它作为硬混凝土的聚集剂以使工业地板耐磨。高品质钓鱼竿的导线环(ring)也由SiC 构成。在工程陶瓷中，SiC因其广泛地有用性质，特别是因其硬度是最频繁使用的材料。制备纯碳化硅的方法是通常已知的。迄今为止，通过改进的Lely法(J. A. Lely ； Darstellung von Einkristallen von silicon carbide und Beherrschung von Art and Menge der eingebauten Verunreinigungen ；Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft e. V. ；Aug. 1955 ;ρρ· 229-231)或 US 2004/0231583A1 中所述方法已工业化地制备纯碳化硅。其中提出将高纯度(HP)的甲硅烷(SiH4)和丙烷(C3H8)气体作为原料。 这些原料是昂贵且难以处理的。在另一方法中，通过在1000°C至1800°C下使用氩气作为载气，通过气相沉积由甲基硅烷得到作为碳化硅粉末的碳化硅粉末。据称除了其它杂质之外，冶金杂质的含量7J"1于 IOOOppm(Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpulvern aus der Gasphase, W. Bocker et al.，Ber. Dt. Keram. Ges.，55 (1978)，No. 4，233-237)。DE 25 18 950教导了通过在等离子喷射反应区中的卤化硅、卤化硼和烃如甲苯的混合物的气相反应制备碳化硅。所得β-碳化硅的硼含量为0.2重量％至1重量％。现有技术中方法的缺陷在于用于制备纯碳化硅的高原料成本和/或对水解敏感的复杂操作和/或可自燃的原料。碳化硅的许多当今工业应用通常有非常高的纯度要求。因此，待反应的硅烷或卤代硅烷的杂质含量必须不超过几个mg/kg (ppm范围)，并且为了半导体工业中的后续应用， 必须不超过几个μ g/kg(ppb范围)。本发明的目的是从显著更廉价的原料制备高纯度碳化硅并克服上述方法的缺陷。已出人意料地发现通过二氧化硅和糖的混合物的反应，以及随后的热解和高温煅烧，作为混合比的函数可廉价地制备碳基质中的高纯碳化硅和/或二氧化硅基质中的碳化硅和/或组合物中包含二氧化碳和/或二氧化硅的碳化硅。优选地在碳基质中制备碳化硅。特别地，可得到在所述颗粒的内表面和/或外表面上具有外部碳基质，优选为石墨基质的碳化硅颗粒。然后通过利用空气的被动氧化，特别是通过由氧化反应除去所述碳而以简单的方式可得到纯形式的碳化硅。作为可选方案，通过高温和任选地在高真空下升华可进一步纯化和/或沉积碳化硅。碳化硅可在约^(KTC的温度下升华。所述目的通过权利要求1所述的本发明方法和通过权利要求11和12所述的组合物和通过权利要求13所述的碳化硅可实现。优选的实施方案描述于从属权利要求和说明书中。

发明内容
根据本发明，该目的通过在升高的温度下由硅氧化物(特别是二氧化硅和/或氧化硅)与包含碳水化合物的碳源的反应，特别是通过热解和煅烧而制备碳化硅的方法实现。本发明提供制备碳化硅的技术方法和工业方法。所述反应可在150°C以上，优选 400°C至3000°C的温度下进行，也可在相对低的温度下进行反应，在第一热解步骤(低温模式)中，特别是在400°C至1400°C下，并且在后续的高温煅烧步骤(高温模式)中，特别在 1400°C至3000°C下，优选1400°C至1800°C下。所述热解和煅烧可在一个步骤中连续地直接进行或分两个独立步骤进行。例如，所述热解的方法产物可作为组合物压实并由其它使用者后续用以制备碳化硅或硅。作为可选方案，硅氧化物和包含碳水化合物的碳源的反应可在低温范围下，如 150°C以上，优选在40(TC下开始，并且所述温度可连续或逐步上升至如180(TC或更高，特别是约1900°C。该步骤可有利于去除所形成的过程气体。在实施所述方法的另一可选方法中，所述反应可立即在高温，特别是> 1400°C至 3000°C，特别是1400°C至1800°C，特别优选是1450°C至低于约1600°C的温度下开始。为了抑制所形成的碳化硅分解，所述反应优选地在低于分解温度，特别是低于1800°C，优选是低于1600°C的温度下，在低氧的气氛下进行。按以下定义，根据本发明分离出的过程产物是高
纯碳化硅。通过在如约800°C的温度下利用氧气、空气和/或NOx · H2O进行被动氧化而对碳基质中的碳化硅进行后处理可得到纯形式的碳化硅。在该氧化过程中，碳或含碳基质可被氧化，并且作为过程气体如一氧化碳而从体系中被除去。经纯化的碳化硅仍可包含一种或多种硅氧化物基质或可能存在的少量的硅。即使在高于800°C的温度下，碳化硅对氧气也是相对耐氧化的。在与氧气直接接触时，它形成二氧化硅的钝化层(SiO2, “被动氧化”)。在高于约1600°C的温度并同时在缺氧下(分压低于约50mbar)，形成气态SiO而非玻璃态的SW2 ；然后不再得到保护作用，并且 SiC快速燃烧(“主动氧化”)。当体系中的游离氧已消耗时，发生该主动氧化反应。根据本发明所得的碳基反应产物或包含碳基质的反应产物(特别是热解产物)包含碳(特别是以热解碳和/或碳黑的形式)、硅石和任选存在的一定比例的其它形式的碳如石墨，并且所述产物的杂质，如元素硼、磷、砷、铁和铝及它们的化合物特别少。根据本发明的热解和/或煅烧产物可有利地被用作高温下从糖炭和硅石制备碳化硅的还原剂。特别地，归因于它的电导性，根据本发明的含碳或含石墨的热解和/或煅烧产物可被用于如在电弧反应器中的电极制备，或用作催化剂和硅(特别是太阳能硅)制备的原料。所述高纯碳化硅还可被用作能源和/或用于高纯钢制备的添加剂。由此，本发明提供通过在升高的温度下硅氧化物(特别是二氧化硅)与包含至少一种碳水化合物的碳源的反应制备碳化硅，并特别地分离所述碳化硅的方法。本发明还提供可得自该方法的碳化硅或含碳化硅的组合物和可得自本发明方法，特别地及其分离方法的热解和/或煅烧产物。本发明的方法是工业方法，优选是大规模方法，其用于在升高的温度下在硅氧化物的加入和相关材料的转化下，碳水化合物或碳水化合物混合物的工业反应或工业热解和/或煅烧。在一个特别优选的实施方案中，所述制备高纯度碳化硅的工业方法包括在升高的温度下，特别在400°C至3000°C，优选1400°C至1800°C，特别优选约1450°C 至低于约1600°C的范围中碳水化合物(若合适，碳水化合物混合物)与硅氧化物(特别是二氧化硅和原位形成的硅氧化物)的反应。根据本发明，将任选地与碳基质和/或硅氧化物基质，或含碳和/或硅氧化物的基质一起的碳化硅分离为(特别是)产物，其任选地含有一定量的硅。所述经分离的碳化硅可具有任何晶相，如α-或碳化硅相或这些相的混合物或其它的碳化硅相。对于碳化硅通常已知总计超过150种的多晶形相。得自本发明方法的碳化硅优选地(若有)仅包含少量的硅，或仅渗入少量的硅，特别是基于包含上述基质和(若合适)硅的碳化硅，在0. 001 重量％至60重量％，优选0.01重量％至50重量％，特别优选0. 1重量％至20重量％的范围中。根据本发明，由于没有颗粒的附聚并通常没有发生熔体的形成，所以通常在煅烧或高温反应中没有形成硅。硅将仅伴随熔体的形成而形成。其它的硅含量可通过硅的渗入进行控制。对于本发明，高纯碳化硅是除了碳化硅之外，还可包含碳(特别是C基质和/或硅氧化物，如SiyOz，其中y = 1. 0至20，并且Z = 0. 1至2. 0，特别如SiyOz基质，其中y = 1. 0 至20，并且ζ = 0. 1至2.0，特别优选如SiO2基质)和可能的少量硅的碳化硅。出于本发明的目的，高纯碳化硅优选地是具有含二氧化硅的钝化层的相应碳化硅。此外，高纯碳化硅应视为包含或由碳化硅、碳、硅氧化物和可能的少量硅组成的高纯组合物，其中所述高纯碳化硅或高纯组合物特别地具有硼和磷的杂质分布(impurity profile)为硼小于lOOppm， 特别为IOppm至0. OOlppt，并且磷小于200ppm，特别为20ppm至0. OOlppt ；特别地，硼、磷、 砷、铝、铁、钠、钾、镍和铬总杂质分布小于100重量ppm，优选小于10重量ppm，特别优选小于5重量ppm，所述重量基于上述高纯组合物总重或高纯碳化硅的重量。所述高纯碳化硅中有关硼、磷、砷、铝、铁、钠、钾、镍和铬杂质分布的各元素优选在
<5ppm至0. Olppt (重量)，特别在< 2. 5ppm至0. Ippt。得自本发明方法的任选地伴有碳和/或SiyOz基质的碳化硅特别优选地具有以下的杂质含量硼小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt,特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或磷小于200ppm，优选在20ppm至0. OOlppt,特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或钠小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt，特别优选在5ppm至0. 00让？丨或< Ippm 至0. OOlppt的范围，和/或铝小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt，特别优选在5ppm至0. 00让？丨或< Ippm 至0. OOlppt的范围，和/或
铁小于lOOppm，优选在IOppm至0. 00Ippt，特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或铬小于lOOppm，优选在IOppm至0. 00Ippt，特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或镍小于lOOppm，优选在IOppm至0. 00Ippt，特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或钾小于lOOppm，优选在IOppm至0. 00Ippt，特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或硫小于lOOppm，优选在 IOppm至 0. OOlppt，特别优选在 5ppm至0. OOlppt 或<2ppm 至0. OOlppt的范围，和/或钡小于lOOppm，优选在 IOppm至 0. OOlppt，特别优选在 5ppm至0. OOlppt 或<3ppm 至0. OOlppt的范围，和/或锌小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt,特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或锆小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt,特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或钛小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt,特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，和/或钙小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt,特别优选在5ppm至0. OOlppt或
<0. 5ppm至0. OOlppt的范围，并且特别地，镁小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt，特别优选在Ilppm至0. OOlppt 的范围，和/或铜小于lOOppm,优选在IOppm至0. OOlppt，特别优选在2ppm至0. OOlppt的范围，和/或钴小于lOOppm,特别在IOppm至0. OOlppt，特别优选在2ppm至0. OOlppt的范围，和/或钒小于lOOppm，特别在IOppm至0. OOlppt，特别优选在2ppm至0. OOlppt的范围， 和/或锰小于lOOppm，优选在IOppm至0. OOlppt，特别优选在2ppm至0. OOlppt的范围，和 /或铅小于lOOppm，特别在20ppm至0. OOlppt，优选在IOppm至0. OOlppt，特别优选在5ppm 至0. OOlppt的范围。特别优选的高纯碳化硅或高纯组合物包含或由碳化硅、碳、硅氧化物和可能的少量硅组成，其中所述高纯碳化硅或所述高纯组合物特别地具有有关硼、磷、砷、铝、铁、钠、 钾、镍、铬、硫、钡、锆、锌、钛、钙、镁、铜、铬、钴、锌、钒、锰和/或铅的杂质分布基于上述高纯组合物总重或所述高纯碳化硅的重量，小于lOOppm，优选在< 20ppm至0. OOlppt，特别优选在IOppm至0. OOlppt的范围。通过在本发明方法中使用反应物，即含碳水化合物的碳源和所使用的硅氧化物以及反应器、反应器组件、管件、反应物储存容器、反应器衬里、包层和任何所加入的具有所需纯度的反应气体或惰性气体可得到这些高纯度碳化硅或高纯度组合物。特别是包含一定量的碳(例如以热解法碳、炭黑、石墨形式)和/或硅氧化物(特别是以S^2形式)的根据上述定义的高纯碳化硅或高纯组合物具有有关硼和/或磷或含硼和/或含磷的化合物的杂质分布，其中元素硼优选小于lOOppm，特别在IOppm至0. OOlppt 的范围内，磷优选小于200ppm，特别在20ppm至0. OOlppt的范围内。碳化硅的硼含量优选在7ppm至Ippt的范围内，优选在6ppm至Ippt的范围内，特别优选在5ppm至Ippt或更小的范围内，或例如在0. OOlppm至0. OOlppt的范围内，优选在分析检测限的范围内。碳化硅的磷含量应优选在ISppm至Ippt的范围内，优选在15ppm至Ippt的范围内，特别优选在 IOppm至Ippt或更小的范围内。所述磷含量优选在分析检测限的范围内。比例ppm、ppb和 /或PPt都基于重量，特别是以mg/kg、μ g/kg、ng/kg或以mg/g、μ g/g或ng/g等。实际的热解(低温步骤)通常发生在低于约800°C的温度下。根据所需产物，所述热解可在大气压力、减压或超大气压力下进行。如果在减压或低压下进行热解，可能易于释放出过程气体，并且在热解后通常得到高度多孔的颗粒结构。在大气压力范围的条件下，所述多孔颗粒结构通常以较大的程度附聚。如果在超大气压力下进行所述热解，挥发性反应产物可凝聚在硅氧化物颗粒上，并可自身反应或与二氧化硅的反应基反应。由此，例如碳水化合物的分解产物，如酮、醛或醇可与二氧化硅颗粒的游离羟基反应。这显著地减少了过程气体对环境的污染。在该情况中的所得多孔热解产物以较大的程度附聚。除了压力和温度之外，可在宽范围自由选择的随所需热解产物变化的条件和它们相互的精确匹配是本领域技术人员本已知的，可在水分，特别是原料的残余水分存在下，或以冷凝水、水蒸汽或含水合物的组分，如SiO2 · IIH2O或本领域技术人员熟知的其它水合物形式的水分加入下进行含有至少一种碳水化合物的碳源的热解。水分的存在特别具有使所述糖类更易于热解和免除原料的复杂预干燥的作用。通过在升高的温度下硅氧化物和含有至少一种碳水化合物的碳源的反应制备碳化硅的方法，特别是在热解开始时特别优选在水分存在下进行；若合适，在热解中水分也存在或加入水分。煅烧步骤(高温步骤)通常紧接着热解步骤，但也可在稍后时间点进行，例如当热解产物搁置时。热解和煅烧步骤的温度范围可部分重叠。通常煅烧在1400°C至2000°C下， 优选140(TC至180(TC下进行。如果热解在低于80(TC的温度下进行，则煅烧步骤也可增至 800°C至约1800°C的范围。为了达到改进的传热，在所述步骤中通常可使用高纯的硅氧化物球体，特别是气相法硅石球体和/或碳化硅球体，或是气相法硅石和/或碳化硅颗粒。这些传热剂优选地用于旋转管式炉或微波炉中。在微波炉中，微波注入于气相法硅石颗粒和 /或碳化硅颗粒以使所述颗粒升温。所述球体和/或颗粒优选地在所述反应系统中良好地分布以能使传热均勻。通过本领域技术人员已知的样品分解方法，如通过ICP-MS检测(用于测定痕量杂质的分析)测定在各原料和过程产物中的杂质。根据本发明，对于包含至少一种碳水化合物的碳源，在本发明的方法中利用碳水化合物或糖类或碳水化合物混合物或适合的碳水化合物衍生物。可使用天然碳水化合物、 其正位异构体、转化糖，并且也可使用合成碳水化合物。还可使用已得自生物技术，如通过发酵的碳水化合物。所述碳水化合物或衍生物优选地选自单糖、双糖、低聚糖和多糖及所述糖类中至少两种的混合物。在所述方法中特别优选使用以下的糖类单糖即醛糖或酮糖， 如丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖，特别是葡萄糖或果糖，以及基于上述单体的相应低聚糖和多糖，如乳糖、麦芽糖、蔗糖、棉子糖等(仅列举了一些)，并且还可使用上述碳水化合物的衍生物，只要它们符合上述纯度要求，例如纤维素、纤维素衍生物、淀粉，包括直链淀粉和支链淀粉、糖原、葡聚糖和果聚糖等一些多糖。但是，也可使用上述碳水化合物中的至少两种的混合物作为本发明方法中的碳水化合物或碳水化合物组分。在本发明的方法中通常可使用所有的碳水化合物、碳水化合物衍生物和碳水化合物混合物，优选具有足够纯度的碳水化合物，特别对硼、磷和/或铝元素而言。在所述碳水化合物或混合物中作为杂质存在的所述元素的总量应小于100 μ g/g，特别在< 100 μ g/g至0. 0001 μ g/g，优选在< 10 μ g/g至 0. 001 μ g/g，特别优选在< 5 μ g/g至0. 01 μ g/g。根据本发明所使用的碳水化合物包含元素碳、氢、氧并可具有所述的杂质分布。如果将制备经掺杂的碳化硅或包含一定量氮化硅的碳化硅，则在所述方法中可有利地使用可能具有所述杂质分布的包含元素碳、氢、氧和氮的碳水化合物。在所述方法中可有利地使用甲壳质以制备包含一定量氮化硅而所述氮化硅不计作杂质的碳化硅。工业规模可得的其它碳水化合物是乳糖、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和合适地话与常规结晶糖用于配制硅氧化物的其它常规压片助剂。在本发明的方法中特别优选地使用可以经济的量得到的结晶糖，即可以已知的通过甘蔗或甜菜的溶液或汁液结晶可得到的糖，即商用结晶糖，特别是食品级结晶糖。如果所述杂质分布适用于所述方法，在所述方法中通常自然地使用以液体形式如糖浆和固态即非晶型的所述糖类或碳水化合物。如合适，预先进行配制和/或干燥步骤。所述糖类也可在液相中(如合适，在去离子水中或其它合适的溶剂或溶剂混合物中)通过离子交换剂进行预纯化，以去除任何通过结晶不易于分离开的特定杂质。可能的离子交换剂是强酸性、弱酸性、两性、中性或碱性的离子交换剂。根据待分离的杂质而选择正确的离子交换剂是本领域技术人员已知的。随后可将糖类结晶、离心和/或干燥或与硅氧化物混合并干燥。通过冷却或加入抗溶剂或本领域技术人员熟知的其它方法可进行结晶。通过过滤和/或离心可分离出所述结晶材料。根据本发明，含有至少一种碳水化合物或碳水化合物混合物的碳源含有以下的杂质分布小于2[μ g/g]的硼、小于0.5[yg/g]的磷、小于2[yg/g]，优选小于或等于 1 [ μ g/g]的铝、特别地小于60 [ μ g/g]的铁；铁含量优选地小于10 [ μ g/g]，特别优选地小于5[ μ g/g]。总体而言，根据本发明在各情况中尽量使用如硼、磷、铝和/或砷等的杂质含量低于工业的可检测限的碳水化合物。根据本发明，包含至少一种碳水化合物的碳源、所述碳水化合物或碳水化合物混合物优选具有以下有关硼、磷、铝、(如合适)铁、钠、钾、镍和/或铬的杂质分布。特别地，硼 (B)污染在5至0. 000001 μ g/g,优选在3至0. 00001 μ g/g,特别优选在2至0. 00001 μ g/ g，根据本发明在<2至0.00001 μ g/g的范围。特别地，磷(P)的污染在5至0.000001 μ g/ g，优选在3至0. 00001 μ g/g,特别优选在< 1至0. 00001 μ g/g,根据本发明在< 0. 5至 0.00001 μ g/g的范围。特别地，铁(Fe)的污染在100至0.000001 μ g/g，特别在55至 0. 00001 μ g/g,优选在2至0. 00001 μ g/g,特别优选在1至0. 00001 μ g/g,根据本发明在 <0.5至0.00001 μ g/g的范围。特别地，钠(Na)的污染在20至0. 000001 μ g/g，优选在15 至0. 00001 μ g/g,特别优选在< 12至0. 00001 μ g/g,根据本发明在< 10至0. 00001 μ g/ g的范围。特别地，钾(K)的污染在30至0.000001 μ g/g，优选在25至0.00001 μ g/g， 特别优选在< 20至0. 00001 μ g/g，根据本发明在< 16至0. 00001 μ g/g的范围。特别地，铝(Al)的污染在4至0.000001 μ g/g，优选在3至0.00001 μ g/g，特别优选在< 2至 0. 00001 μ g/g，根据本发明在< 1. 5至0. 00001 μ g/g的范围。特别地，镍(Ni)的污染在4 至0. 000001 μ g/g,优选在3至0. 00001 μ g/g,特别优选在< 2至0. 00001 μ g/g,根据本发明在< 1. 5至0. 00001 μ g/g的范围。特别地，铬(Cr)的污染在4至0. 000001 μ g/g，优选在3至0. 00001 μ g/g,特别优选在< 2至0. 00001 μ g/g,根据本发明在< 1至0. 00001 μ g/
g的范围。根据本发明，在所述方法中使用结晶糖如精炼糖或将结晶糖与含水二氧化硅或硅胶混合，干燥并以颗粒形式使用。作为可选方案，在所述方法中可将任何理想的碳水化合物，特别是糖、转化糖或糖浆，与干燥的、含水的或水性的硅氧化物、二氧化硅、具有水含量的硅酸或硅溶胶或下述的硅氧化物组分混合，(若合适)干燥并用作颗粒，优选粒径在Inm 至IOmm的颗粒。通常使用平均粒径在Inm至10cm，特别在10 μ m至Icm,优选在100 μ m至0. 5cm的糖类。作为可选方案，可使用平均粒径在微米至毫米范围的糖类，优选范围在Iym至1mm， 特别优选10 μ m至100 μ m的糖类。尤其通过筛分析、TEM (透射电子显微镜)、SEM(扫描电子显微镜)或光学显微镜可测定粒径。还可使用经溶解的碳水化合物作为液体、糖浆或糊料，并在热解前高纯溶剂挥发。作为可选方案，可预先进行干燥步骤以回收溶剂。其它作为碳源的优选原料是本领域技术人员已知的包含至少一种碳水化合物并满足纯度要求的所有有机化合物，如碳水化合物溶液。对于碳水化合物溶液，还可使用水性醇溶液或含有四乙氧基硅烷(DynaSylan TE(^)或四烷氧基硅烷的溶液，并在实际热解之前和/或热解中蒸发溶液。对于硅氧化物或硅氧化物组分，优选使用SiO，特别优选SiOx，其中χ = 0. 5至1. 5、 SiO, SiO2、硅氧化物(水合物)、水性或含水SiO2、气相法或沉淀法硅石形式的硅氧化物，湿的、干燥的或经煅烧的硅氧化物，如Aerosil 或Sipernat 、或硅溶胶或硅胶、多孔或致密的熔融硅石、硅石砂、熔融硅石纤维，例如光学纤维、熔融硅石珠或上述形式硅氧化物中至少两种的混合物。各组分的粒径以本领域技术人员已知的形式相互匹配。出于本发明的目的，溶胶是指固体或液体材料非常微细地分散在固体、液体或气体介质中的胶体溶液(另见Riimpp Chemie Lexikon)。包含碳水化合物的碳源粒径和硅氧化物粒径特别地相互匹配，以使组分能够良好的勻化，并且避免在所述方法之前或过程中分层。优选使用多孔硅石，特别是内表面积在0. 1至800m2/g，优选在10至500m2/g或在 100至200m2/g，并且特别地平均粒径为Inm或更大，或在IOnm至IOmm的多孔硅石，特别是高纯度(99.9%)至非常高纯度(99.9999%)的硅石，其中如B、P、As和Al杂质的总杂质含量基于组合物总体有利地是小于10重量ppm。通过本领域技术人员已知的样品分解方法，例如通过ICP-MS(用于测定痕量杂质的分析)测定其纯度。通过电子自旋谱可达到特别灵敏的检测。例如，通过BET方法(DIN ISO 9277,1995)可测定其内表面积。所述硅氧化物的优选平均粒径在IOnm至1mm，特别在1至500 μ m的范围。尤其通过TEM(透射电子显微镜)、SEM(扫描电子显微镜)或光学显微镜可测定粒径。适用的硅氧化物通常是纯度适于所述方法，并由此适于所述方法产物的所有含硅氧化物的化合物和/或矿物，其不向所述方法引入任何干扰所述方法的元素和/或化合物， 或燃尽后不在所述方法中留下残余物。如上所述，在所述方法中使用纯的或高纯的含硅氧化物的化合物或材料。当使用各种硅氧化物，特别是各种硅石、硅酸等时，取决于颗粒表面的pH，在热解过程中可发生不同的附聚。通常，在更酸性的硅氧化物的情况中，观察到更多归因于热解的颗粒附聚。因此，当将制备不附聚的热解和/或煅烧产物时，可优选使用表面为中性至碱性，如PH在7至14范围的硅氧化物。根据本发明，硅氧化物包括二氧化硅，特别是气相法或沉淀法硅石，优选高纯或非常高纯的热解法或沉淀法硅石。出于本发明的目的，非常高纯度的硅氧化物是所述硅氧化物受硼和/或磷或含硼和/或含磷的化合物的污染对于硼小于lOppm，特别在IOppm至 0. OOlppt的范围，并且对于磷小于20ppm，特别在20ppm至0. OOlppt的范围的硅氧化物(特别是二氧化硅)。硼含量优选在7ppm至Ippt的范围，优选在6ppm至Ippt的范围，特别优选在5ppm至Ippt或更小的范围，或者如在0. OOlppm至0. OOlppt的范围，优选在其分析检测限的范围内。所述硅氧化物的磷含量应优选在ISppm至Ippt的范围，优选在15ppm至 Ippt的范围，特别优选在IOppm至Ippt或更小的范围。所述磷含量优选在其分析检测限的范围内。硅氧化物，如石英、石英岩和/或常规方式制备的二氧化硅也是有利的。这些硅氧化物可以是以晶体改性存在的二氧化硅，如焦石英(moganite)(玉髓)、α -石英(低温石英)、β-石英(高温石英)、鳞石英、方石英、柯石英、超石英或非晶型SiO2,特别当它们符合上述的纯度要求时。此外，所述方法中优选使用硅石，特别是沉淀法硅石或硅胶、热解法 SiO2、热解法硅石和/或其组合物。常规的热解法硅石是非晶型S^2粉末，其平均粒径在5 至50nm，并且比表面积在50至600m2/g。以上列举不应理解为结论性的，本领域技术人员将清楚如果具有合适的纯度(如合适，在纯化后)，所述方法中还可使用其它合适的硅氧化物来源。可以粉末状、颗粒状、多孔或经发泡的形式、作为挤出物、作为压实物和/或多孔玻璃体，(如合适)可伴有其它添加剂，特别是伴有包含至少一种碳水化合物的碳源，并且如合适，伴有粘结剂和/或成型助剂而提供和/或使用上述硅氧化物，特别是Si02。优选使用粉末状的多孔二氧化硅作为成型体，特别是作为挤出物或压实物，特别优选地是在挤出物或压实物中，例如球或块(briquette)中伴有包含碳水化合物的碳源。 通常，所有固体反应物如二氧化硅和(合适地话)包含至少一种碳水化合物的碳源应以提供尽可能大的反应表面积的形式或存在于这样的组合物中而用于所述方法。此外，期待增大的孔隙率以快速去除过程气体。因此，根据本发明可能使用具有碳水化合物涂层/表层的二氧化硅颗粒的颗粒混合物。在一个特别优选的实施方案中，该颗粒混合物作为特别是经预包装的组合物或物料盒(kit)存在。原料量和硅氧化物(特别是二氧化硅)对包含至少一种碳水化合物的碳源的各比例取决于本领域技术人员的环境或要求，例如在硅制备的后续过程、烧结过程、制备电极材料或电极的过程。在本发明的方法中可以基于总重，以1000 0. 1至1 1000的碳水化合物对硅氧化物(特别是二氧化硅)的重量比使用所述碳水化合物。优选地以所述碳水化合物或碳水化合物混合物对硅氧化物(特别是二氧化硅)的重量比在100 1至1 100，特别优选在50 1至1 5，非常特别优选地在20 1至1 2，更优选2 1至1 1的范围使用所述碳水化合物或碳水化合物混合物。在一个优选实施方案中，通过相对于在所述方法中待反应的硅氧化物中的硅过量的碳水化合物使用碳。在一个有利的实施方案中，如果过量地使用硅氧化物，应确保当选择该比例时碳化硅的形成不受抑制。此外，基于组合物总重，根据本发明的包含碳水化合物的碳源中的碳含量对硅氧化物(特别是二氧化硅)中的硅含量的摩尔比为1000 0.1至0.1 1000。当使用常规的结晶糖时，通过包含碳水化合物的碳源所加入的碳的摩尔数相对于通过硅氧化物加入的硅的摩尔数的优选范围为IOOmol Imol至Imol IOOmol (原料中的C Si)，并且该 C Si比值特别优选地在50 1至1 50，非常特别优选地在20 1至1 20，根据本发明在3 1至2 1或低至1 1的范围。优选从碳源加入的碳对硅氧化物中的硅的摩尔比为近似等摩尔量或过量。所述方法通常包括多个步骤。在第一个方法步骤中，通过石墨化将包含至少一种碳水化合物的碳源在硅氧化物存在下热解；特别地，含碳的热解产物，例如含一定量石墨和 /或炭黑的涂层在硅氧化物，如SiOx，其中X = 0. 5至1. 5、SiO, SiO2、硅氧化物(水合物) 组分表面或组分中形成。热解后进行煅烧。可在反应器中先后地、或在不同反应器中单独地进行热解和/或煅烧。例如，在第一反应器中进行热解，并在如具有流化床的微波炉中进行后续煅烧。本领域技术人员将知晓所述反应器的结构、容器、进料，和/或出料管，炉结构必须不污染过程产物。通常通过紧密混合、均勻分散或以配制物存在的硅氧化物和包含至少一种碳水化合物的碳源向用于热解的第一反应器进料而进行所述方法。该方法可连续或间歇进行。如合适，在进料至实际反应器之前干燥原料；吸附水或残余的水分可优选地保留在体系中。方法总体分为发生热解的第一步骤和发生煅烧的第二步骤。通常，在约700°C，通常在200°C至1600°C，特别优选地在300°C至1500°C，特别在 400°C至1400°C的低温模式下进行特别地在至少一个第一反应器中的热解，优选得到含石墨的热解产物。反应物的内温优选地视为热解温度。在约1300°C至1500°C的温度下优选得到热解产物。所述方法通常在低压范围和/或在惰性气体环境下操作。对于惰性气体，优选氩气或氦气。当根据方法参数可期待在煅烧步骤中(如合适)除了碳化硅之外还将形成氮化硅或将形成η-掺杂的碳化硅时，氮气也是有利的。为了在煅烧步骤中制备η-掺杂的碳化硅，(如合适)通过碳水化合物如甲壳质，在热解和/或煅烧步骤中可将氮引入所述方法。 还可有利地是制备特定的P-掺杂碳化硅，并且在该特定例外中，如铝含量可以是更高的。 通过含铝物质，如通过三甲基铝气体可进行掺杂。取决于反应器中的压力，在该方法步骤中可制备具有不同附聚程度和不同孔隙率的热解产物或组合物。通常，在减压下得到比在大气压力下或超大气压力下具有更大孔隙率、更少附聚的热解产物。在上述的热解温度下，热解时间可以在1分钟至通常的48小时，特别在15分钟至 18小时，优选30分钟至约12小时的范围内。通常在此需将加热至热解温度的加热时间计入。所述压力范围通常在Imbar至50bar，特别在Imbar至lObar，优选在Imbar至 ^ar。取决于所需热解产物和为了使形成的含碳过程气体最小化，该方法的热解步骤可在1 至50bar，优选2至50bar，特别优选在5至50bar的压力范围内进行。本领域技术人员将知晓所选压力是在去除气体、附聚和减少含碳过程气体之间的折衷方案。
如硅氧化物和碳水化合物的反应物热解之后是煅烧步骤。在该步骤中，热解产物进一步转化为碳化硅，并且可进行结晶水的蒸发和该方法产物的烧结。该方法的煅烧或高温部分通常在Imbar至50bar，特别在Imbar至Ibar (常压)，特别在1至250mbar，优选在 1至IOmbar的压力范围内进行。对于惰性气体环境，可使用上述压力。煅烧时间取决于温度和所使用的反应物。通常，在所述煅烧温度下，煅烧时间在1分钟至通常的48小时，特别在15分钟至18小时，优选地在30分钟至约12小时的范围内。通常在此需将加热至热解温度的加热时间计入。特别在煅烧步骤中，在升高的温度下碳化硅的转化优选地在400°C至3000°C的温度下进行；煅烧在1400°C至3000°C，优选在1400°C至1800°C的高温范围下进行，特别优选在1450°C或1500°C至1700°C的范围内的高温范围下优选地进行。由于所达到的温度直接取决于所使用的反应器，所以所述温度范围不限于所公开的那些温度范围。所给出的温度值基于使用标准高温温度传感器，如经封装的PtIihPt元件或可选地通过光学比较白炽光线圈的色温的测量。因此，出于本发明的目的，煅烧(高温范围)是所述方法的一部分，其中反应物基本上反应而形成高纯碳化硅，其任选地包含碳基质和/或硅氧化物基质和/或这些物质的混合物。硅氧化物和包含碳水化合物的碳源的反应还可直接在高温范围下进行，其中以气体形式制备的反应物或过程气体必须易于离开反应区域。这可通过疏松床(loose bed)或包含硅氧化物和/或碳源的型材或优选地包含二氧化硅和碳源(碳水化合物)的型材的床层得以保证。对于气态反应产物或过程气体，特别其可能是水蒸气、一氧化碳和将形成的下游产物。在高温下，特别在所述高温范围下主要形成一氧化碳。用于本发明方法的可能的反应器是本领域技术人员已知的所有用于热解和/或煅烧的反应器。因此，使用本领域技术人员已知的所有实验室反应器、中试装置反应器或优选的工业反应器，如已知用于陶瓷烧结的旋转管反应器或微波反应器进行形成SiC，并且 (如合适)石墨化的热解和后续煅烧。所述微波反应器可在高频率(HF)范围下操作；出于本发明的目的，所述高频率范围在IOOMHz至100GHz，特别地在IOOMHz至50GHz或在IOOMHz至40GHz。优选的频率范围在约IMHz至IOOGHz，特别优选IOMHz至50GHz。所述反应器可平行操作。对于所述方法特别优选使用2. 4MHz的磁控管。所述高温反应可在用于制备钢或硅如冶金硅的常规熔化炉或其它合适的熔化炉如感应炉中进行。该熔化炉，特别优选是使用电弧作为能源的电炉的构造是本领域技术人员所熟知的，并且其不是本发明申请的部分。在DC炉的情况中，该炉具有熔化电极和底部电极，而AC炉通常具有三个熔化电极。通过电极调节器调节电弧的长度。所述电弧炉通常基于由耐火材料构成的反应室。将原料，特别是在硅石/S^2上的经热解的碳水化合物加入上部区域，其中还设置了用于产生电弧的石墨电极。这些炉通常在1800°C的温度区域内操作。此外，本领域技术人员将知晓炉结构本身必须不产生对所制备的碳化硅的污染。本发明还提供组合物，其包含碳化硅，任选地伴有碳基质和/或硅氧化物基质或包含碳化硅、碳和/或硅氧化物以及可能存在的硅的基质，所述组合物可得自本发明的方法，特别是通过煅烧步骤，并特别地经过分离。分离是指在进行所述方法后得到并分离所述组合物和/或高纯碳化硅(特别地)作为产物。此外，所述碳化硅可具有钝化层，如包含 SiO2的层。然后该产物可作为反应物、催化剂、制备物品如过滤剂、型材或生坯的材料，并还可用于本领域技术人员将熟知的其它应用。一项重要的其他应用是将包含碳化硅的组合物用作反应原料和/或反应物和/或用于电极材料的制备或从糖碳和硅石制备碳化硅的用途。本发明还提供热解和(如合适)煅烧产物，特别是可得自本发明方法的组合物，以及特别从所述方法中分离出的热解和/或煅烧产物，其碳含量对硅氧化物(特别是二氧化硅)的含量比为400 0.1至0.4 1000。在两个点电极之间测量的本发明产物，特别是高密度压制粉末方法产物的导电率优选在Κ[πι/Ω.πι2] = IXKT1至1Χ10_6的范围。直接与方法产物的纯度相关的低导电率是对于各碳化硅方法产物所寻求的。热解和/或煅烧产物的组合物优选地具有基于组合物总重0至50重量％，优选25 重量％至50重量％的石墨含量。根据本发明，所述组合物或热解和/或煅烧产物的碳化硅比例基于组合物总重，在25重量％至100重量％，特别在30重量％至50重量％。本发明还提供碳化硅，其具有包含热解碳和/或炭黑和/或石墨的碳基质或它们的混合物，和/或具有包含二氧化硅、硅石和/或它们的混合物的硅氧化物基质，或具有上述组分的混合物，所述碳化硅可得自本发明的方法，特别是在权利要求1至10中任一项所述的方法。特别地，将SiC分离，并如下所述地进一步使用。根据本发明的定义，碳化硅中元素硼、磷、砷和/或铝的总含量优选地小于10重量 ppm0本发明还提供碳化硅，其任选地具有一定比例的碳和/或一定比例的硅氧化物或包含碳化硅、碳和/或硅氧化物(特别是二氧化硅)的混合物，其元素硼、磷、砷和/或铝的总含量基于所述碳化硅的重量小于lOOppm。所述高纯碳化硅的有关元素硼、磷、砷、铝、 铁、钠、钾、镍、铬的杂质分布优选地在< 5重量ppm至0. 01重量ppt，特别地在< 2. 5ppm至 0. lppt。得自本发明方法的任选地具有碳和/或SiyOz基质的所述碳化硅特别优选地具有如上所述的有关元素 B、P、Na、S、Ba、Zr、Zn、Al、Fe、Ti、Ca、K、Mg、Cu、Cr、Co、Zn、Ni、V、Mn 和/或1 的杂质分布和这些元素的混合物。特别地，可得的所述碳化硅具有的碳总含量相对于硅氧化物(特别是二氧化硅) 为400 0.1至0.4 1000，并且在所述组合物的情况中，优选地具有0-50重量％，特别优选25-50重量％的石墨含量。根据以上定义，碳化硅的比例基于所述碳化硅总重特别地在 25-100重量％，优选在30-50重量％。在一个实施方案中，本发明提供特别是如权利要求1-13中所述的本发明方法的碳化硅或组合物或热解和/或煅烧产物在硅制备，特别是太阳能硅制备中的用途。本发明特别提供通过高温下还原二氧化硅制备太阳能硅的用途和/或通过高温下热解碳(特别是糖炭)与二氧化硅(特别是硅石，优选热解法或沉淀法硅石或SiO2，其可已通过离子交换剂纯化)的反应制备碳化硅、作为研磨剂、隔离物、耐火材料(如防热瓦)、或在物品制备或在电极制备中的用途。本发明还提供特别是如权利要求1-13中所述的得自本发明方法的碳化硅或组合物或热解和/或煅烧产物作为特别在制备硅、特别在制备太阳能硅，更特别地在通过高温还原二氧化硅制备太阳能硅、以及如合适，在制备用于半导体应用的碳化硅中的催化剂，或在作为通过升华制备非常高纯度的碳化硅中的催化剂、或作为特别从热解碳，优选从糖炭和二氧化硅，优选硅石高温制备硅中或制备碳化硅中的反应物，或作为物品材料或作为特别用于电弧炉电极的电极材料的用途。所述作为特别是电极的物品材料的用途包括所述材料作为物品材料的用途或作为用于制备所述物品的后续加工材料，如经烧结材料或研磨剂的用途。本发明还提供特别是在硅氧化物存在下，优选在硅氧化物和/或二氧化硅存在下，至少一种碳水化合物在制备碳化硅，特别是可分离作为产物的碳化硅或包含碳化硅的组合物或包含碳化硅的热解和/或煅烧产物的用途。根据本发明，(特别地不含有其它组分)选择至少一种碳水化合物和硅氧化物(特别是二氧化硅)用于制备碳化硅，其中所述碳化硅、含碳化硅的组合物或热解和/或煅烧产物经分离作为反应产物。本发明还提供组合物(特别是配制物)或包含至少一种碳水化合物和硅氧化物的物料盒(kit)，特别地如在权利要求1-10中任一项所述或如根据权利要求16的用途所述， 其特别用于本发明的方法或根据本发明的用途。由此，本发明还提供物料盒，其包括特别地在单独容器如管、袋和/或罐中的单独配制物，其特别是以硅氧化物(特别是二氧化硅)的挤出物和/或粉末，任选地伴有在SW2上的碳水化合物热解产物和/或包含至少一种碳水化合物的碳源，其特别地用于根据上述给出的说明中的用途。可优选地是，在所述物料盒的一个容器中，所述硅氧化物直接与包含碳水化合物的碳源共存，如用其浸渍或在SW2上负载所述碳水化合物等、以片的形式、作为颗粒、挤出物(特别是作为丸)，并且如合适，其它碳水化合物和/或硅氧化物在另一容器中以粉末状存在。本发明还提供物品，特别是生坯、型材、烧结体、电极、耐热组件，其包含根据本发明的碳化硅或根据本发明的含碳化硅的组合物，特别是如权利要求1-13中任一项所述的， 并且如合适，其还包含常规助剂、添加剂、过程助剂、颜料或粘结剂。由此，本发明提供包含根据本发明的碳化硅的物品或利用根据本发明的碳化硅制得的物品，特别是如权利要求 1-13中任一项所述的。
实施例以下实施例说明本发明的方法，但本发明不限于这些实施例。对比例1 在熔融硅石测试管中熔化商购的精炼糖，并加热至约1600°C。加热时反应混合物剧烈发泡，并部分溢出熔融硅石测试管。同时观察到焦糖的形成。所形成的热解产物粘附在反应容器的壁上(图la)。实施例Ia 将商购精炼糖与SiO2 (Sipernat 100)以1. 25 1的重量比混合，熔化并加热至约800°C。观察到焦糖的形成，但是没有出现发泡。得到了特别地不粘附在反应容器壁上的含石墨的颗粒状热解产物(图lb)。图2是实施例Ia的热解产物的显微图。所述热解产物已自行分散并估计也在SiO2颗粒的孔中。保持了颗粒结构。
实施例Ib 将商购精炼糖与SiO2 (Sipernat 100)以5 1的重量比混合，熔化并首先加热至约800°C，然后再加热至约1800°C。观察到焦糖的形成，但是没有出现发泡。得到含一定比例石墨的碳化硅。图3和图4是两个煅烧产物样品的显微图。通过XPS光谱和键能的测定可确认碳化硅的形成。此外，可检测Si-O的结构。在光学显微镜下，从金属光泽中可推断出石墨的形成。实施例2:在包括SiA球用于热分散的旋转管炉中将涂覆在SiA颗粒上的微细颗粒的糖配制物在升高的温度下反应。例如通过将糖溶解于水性硅酸溶液，随后干燥并按需均化而制备所述配制物。残余的水分仍存在于体系中。使用约Ikg所述配制物。旋转管炉中的停留时间取决于微细颗粒状配制物的水含量。旋转管炉配有用于干燥所述配制物的预加热区，并且所述配制物随后通过温度在400°C至1800°C的热解和煅烧区。包括干燥步骤、热解和煅烧步骤的停留时间为约17小时。在整个过程中形成的过程气体，如水蒸气和CO可从旋转管炉中以简单方式去除。所使用的SiA的硼含量小于0. lppm，磷含量小于0. lppm，并且铁含量小于约 0. 2ppm。在配制之前测定所述糖的铁含量为小于0. 5ppm。热解和煅烧后重新测定所述含量。发现硼和磷含量小于0. lppm,并且铁含量增至 lppm。增大的铁含量只能解释为因产物已与被铁污染的炉部件接触。实施例3:使用预先用高纯度碳化硅涂覆的实验室旋转管炉重复实施例2。在升高的温度下高纯度碳化硅与用于热分散的S^2球和包含涂覆在S^2颗粒上的糖的微细颗粒配制物反应。例如通过将糖溶解于水性硅酸溶液，随后干燥并按需均化而制备所述配制物。残余的水分仍存在于体系中。使用约IOg所述配制物。旋转管炉中的停留时间取决于微细颗粒状配制物的水含量。旋转管炉配有用于干燥所述配制物的预加热区，并且所述配制物然后通过温度在400°C至1800°C的热解和煅烧区。包括干燥步骤、热解和煅烧步骤的停留时间为约17小时。在整个过程中形成的过程气体，如水蒸气和CO可从旋转管炉中以简单方式去除。所使用的SiA的硼含量小于0. lppm，磷含量小于0. lppm，并且铁含量小于约 0. 2ppm。在配制之前测定所述糖的铁含量为小于0. 5ppm。热解和煅烧后重新测定所述含量。发现硼和磷含量小于0. lppm,并且铁含量仍小于 0. 5ppm。实施例4:在电弧炉中，在升高的温度下将在SiO2颗粒上的经热解糖的微细颗粒配制物反应。在约800°C下，在旋转管炉中通过热解预先制备经热解的糖配制物。使用约Ikg微细颗粒的经热解配制物。在电弧炉的反应过程中，通过由SiO2颗粒的颗粒结构形成的空穴可易于逸散所形成的过程气体C0，并将其从反应区中去除。对于电极，相似地将高纯度石墨电极和高纯度石墨用于反应器底的衬里。电弧炉在1至12kW下工作。反应后得到包含一定比例的石墨即在碳基质中的高纯度碳化硅。
所使用的SiA的硼含量小于0. 17ppm，磷含量小于0. 15ppm,并且铁含量小于约 0. 2ppm。在配制之前测定所述糖的铁含量为小于0. 7ppm。热解和煅烧后重新测定所述含量。发现硼和磷含量仍分别小于0. 17ppm和 0. 15ppm,并且铁含量仍小于0. 7ppm。实施例5:在微波反应器中进行与实施例3相似的经热解配制物的反应。为此，在大于IGW 的频率下将约0. Ikg在SiA颗粒上的经热解糖的干燥、微细颗粒配制物反应以形成碳基质中的碳化硅。其反应时间直接取决于施加的功率和反应物。当进行从碳水化合物和S^2颗粒的反应时，反应时间相应更长。
权利要求
1.制备碳化硅的方法，其通过在升高的温度下硅氧化物与包含至少一种碳水化合物的碳源的反应而进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将所述碳化硅与碳基质和/或硅氧化物基质或包含碳和/或硅氧化物的基质一起分离。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述碳化硅具有高纯度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于所述碳源包含碳水化合物或碳水化合物混合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于所述碳源包含结晶糖。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于所述硅氧化物包含二氧化硅，特别是热解法或沉淀法的硅石或硅胶，优选高或非常高纯度的热解法或沉淀法硅石或硅胶。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于基于总的组合物，所述碳源的碳含量与所述硅氧化物，特别地二氧化硅的硅含量的摩尔比为1000 0.1至0.1 1000。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于所述反应在150°C至3000°C 的温度范围内进行。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于热解基本上在第一步骤中进行，并且煅烧基本上在第二步骤中进行。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于所述方法在Imbar至50bar的范围进行，特别地所述热解在Imabr至50bar进行，和/或所述煅烧在Imbar至Ibar进行。
11.组合物，其包含碳化硅和任选存在的碳基质和/或硅氧化物基质或包含碳化硅、碳和/或硅氧化物的基质，所述组合物根据权利要求1至10中任一项所述的方法获得，特别地，所述组合物包含被分离的碳化硅。
12.热解和任选进行煅烧的产物，特别地其根据权利要求1至10中任一项所述的方法制备，其中碳含量与硅氧化物含量之比为400 0.1至0.4 1000，所述硅氧化物特别地是二氧化硅。
13.碳化硅，其任选地伴有碳和/或硅氧化物或包含碳化硅、碳和/或硅氧化物的混合物，所述硅氧化物特别地是二氧化硅，在所述碳化硅中，以重量计，元素硼、磷、砷和/或铝的总含量小于lOppm。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的碳化硅、产物或组合物的用途，其用于制备硅，特别地制备太阳能硅，或用于在升高的温度下从碳和二氧化硅的热解制备碳化硅，用于制备物品，作为研磨剂、耐火材料、隔离物或用于制备电极。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的碳化硅、产物或组合物的用途，其用作催化剂或在硅或碳化硅的制备中作为反应物、作为物品材料或作为电极材料。
16.至少一种碳水化合物在制备碳化硅或包含碳化硅的组合物中的用途。
17.组合物或物料盒，其包括用于权利要求1至10中任一项所述方法或根据权利要求 16所述的用途中的至少一种碳水化合物和硅氧化物。
18.物品，特别是生坯、型材、烧结体、电极、耐热组件，其包含根据权利要求1至13中任一项所述的碳化硅、热解和/或煅烧产物或组合物，并且其任选地包含其它助剂、添加剂、 过程助剂、颜料或粘结剂。
全文摘要
本发明涉及通过在高温下硅氧化物与包含碳水化合物的碳源的反应而制备碳化硅的方法，特别涉及制备碳化硅或制备含碳化硅的组合物的技术方法。本发明还涉及高纯度碳化硅、包含该高纯度碳化硅的组合物、以及它们作为催化剂的用途、和用于制备电极及其它物品的用途。
文档编号C01B33/021GK102164852SQ200980138555
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月28日 优先权日2008年9月30日
发明者A·卡尔, E·米, H·劳勒德尔, J·E·朗 申请人:赢创德固赛有限公司