专利名称：一种四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法
技术领域：
本发明属于属于材料制备及应用领域，其适于作为橡胶补强的添加剂。涉及一种以在表面活性剂溶液中四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法。
背景技术：
多晶硅是光伏太阳能产业的基石，需求量急剧增长，随着国内众多大型多晶硅项目的上马，其下游强腐蚀性副产物四氯化硅的大量积蓄限制了多晶硅产业链的健康发展。 近年来，许多研究者致力于探索新的四氯化硅消耗路径，并通过改进已有工艺获得合适粒度分布的二氧化硅。目前以四氯化硅为原料制备二氧化硅粉体的方法主要有气相法、有机溶剂法、碱性水解法、直接水解法。气相法是将四氯化硅气化与水蒸气反应生成二氧化硅，此工艺需在高温高压下进行，设备材质要求苛刻，生产成本高。有机溶剂法是四氯化硅在有机溶剂体系下发生水解反应。此方法使用的溶剂都有毒性，污染环境，尾液处理困难，工艺开发前景不大。在碱性溶液中制备二氧化硅，沉淀完全，固液分离容易。但碱性环境中和产物氯化氢， 造成了资源浪费。直接水解法具有工艺简单，成本低等优点，产品只能生成硅酸，而不是二氧化硅，且生成的氯化氢不易挥发逸出。若能提供一种能耗低、成本低的生产工艺，既能解决氯化氢不易挥发逸出的缺点， 并得到二氧化硅粉体。便可以得到一种新的四氯化硅消耗路径和二氧化硅的清洁生产途径，有很高的工业化应用价值。
发明内容
本发明的目的是针对现在技术中的问题，提供一种四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法。它具有原料易得、制备过程简单、反应温度低、反应时间短、能耗低、反应成本低等特点。具体做法为首先配制一定浓度的表面活性剂溶液作为反应底物，再将上述反应底物加热到一定温度，四氯化硅在一定时间内加入到上述溶液中。加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到一含有正硅酸沉淀的悬浮液。过滤上述的含有正硅酸沉淀的悬浮液， 并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼。最后干燥上述的正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。本发明通过以下技术方案予以实现本发明一种四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，它包括以下步骤首先配制浓度为0. 1 0. Sg -Γ1的表面活性剂溶液作为反应底物，再将所述反应底物加热到30 55°C，然后将四氯化硅在0. 5 Ih时间内加入到上述溶液中，加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到含有正硅酸沉淀的悬浮液，过滤所述的含有正硅酸沉淀的悬浮液，并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼，最后干燥所述正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。
所述四氯化硅的加入量为1 1. 8mol/(L底物)。优选的，所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、0P-10或吐温-80中的一种。优选的，所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，其四氯化硅的加入量为1.5mol/(L底物)。优选的，所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，所述表面活性剂溶液浓度为0. 3g · L-1。优选的，所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，其四氯化硅的加料时间为Ih。本发明与现有技术相比，具有以下优点①该方法选用多晶硅的副产物四氯化硅为反应原料，制备二氧化硅的成本较低。②所选用的表面活性剂与水作用，消弱了二氧化硅颗粒团聚的发生，改善反应混合物的过滤性能，使该方法更易于工业化。③本反应在鼓泡反应器中进行，投资少，制备过程简单。总之，本发明具有原料易得、制备过程简单、反应温度低、反应时间短、能耗低、反应成本低等特点，适合工业化生产。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明实施例1配制浓度为0. 3g · L—1十二烷基苯磺酸钠溶液作为反应底物，并加热到45°C，开始加入四氯化硅，四氯化硅的加入量为lmol/(L底物)，加料时间为lh。加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到一含有正硅酸沉淀的悬浮液。过滤上述的含有正硅酸沉淀的悬浮液，并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼。最后干燥上述的正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。测得上述粉体的平均粒径为41nm，测得二氧化硅产品DBP吸附值为2cm3 · ^10实施例2配制浓度为0. 3g · L-1OP-IO溶液作为反应底物，并加热到40°C，开始加入四氯化硅，四氯化硅的加入量为1.5mol/(L底物)，加料时间为0. ！。加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到一含有正硅酸沉淀的悬浮液。过滤上述的含有正硅酸沉淀的悬浮液， 并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼。最后干燥上述的正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。测得上述粉体的平均粒径为31nm，测得二氧化硅产品DBP吸附值为1. 9cm3 · ^10实施例3配制浓度为0. 3g · L—1十二烷基硫酸钠溶液作为反应底物，并加热到40°C，开始加入四氯化硅，四氯化硅的加入量为lmol/(L底物)，加料时间为0. ^！。加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到一含有正硅酸沉淀的悬浮液。过滤上述的含有正硅酸沉淀的悬浮液，并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼。最后干燥上述的正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。测得上述粉体的平均粒径为52nm，测得二氧化硅产品DBP吸附值为2. 2cm3 ·Ρ。实施例4配制浓度为0. 3g · L—1吐温-80溶液作为反应底物，并加热到35°C，开始加入四氯化硅，四氯化硅的加入量为1.5mol/(L底物)，加料时间为lh。加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到一含有正硅酸沉淀的悬浮液。过滤上述的含有正硅酸沉淀的悬浮液， 并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼。最后干燥上述的正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。测得上述粉体的平均粒径为74nm，测得二氧化硅产品DBP吸附值为2. Scm3 · ^10
本发明技术方案得到的正硅酸沉淀容易过滤，得到正硅酸滤饼；将所述正硅酸滤饼加热烘干后，即得到二氧化硅粉体。所述二氧化硅粉体的平均粒径在20 IOOnm之间， 测得二氧化硅粉体DBP吸附值为1. 8 2. Scm3 · 适于作为橡胶补强添加剂等。
权利要求
1.一种四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于它包括以下步骤首先配制浓度为0. 1 0. 8g .L-1的表面活性剂溶液作为反应底物，再将所述反应底物加热到30 55°C，然后将四氯化硅在0. 5 Ih时间内加入到上述溶液中，加料完毕后，将反应悬浮液搅拌陈化lh，即得到含有正硅酸沉淀的悬浮液，过滤所述的含有正硅酸沉淀的悬浮液，并洗涤正硅酸沉淀，得到所述的正硅酸滤饼，最后干燥所述正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体；所述四氯化硅的加入量为1 1. 8mol/(L底物)。
2.如权利要求1所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、0P-10或吐温-80中的一种。
3.如权利要求1所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，其四氯化硅的加入量为1. 5mol/(L底物)。
4.如权利要求1所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，所述表面活性剂溶液浓度为0. 3g · L—1。
5.如权利要求1所述的四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，其特征在于，其四氯化硅的加料时间为Ih。
全文摘要
本发明提供一种四氯化硅水解制备二氧化硅粉体的方法，属于材料制备及应用领域，本发明方法包括以下步骤首先配制浓度为0.1～0.8g·L-1的表面活性剂溶液作为反应底物，加热到30～55℃温度后，将四氯化硅加入到上述溶液中，搅拌陈化一段时间，得到含有正硅酸沉淀的悬浮液；过滤所述的含有正硅酸沉淀的悬浮液，并洗涤正硅酸沉淀，得到正硅酸滤饼，干燥所述的正硅酸滤饼，得到二氧化硅粉体。本发明提供的方法具有原料易得、制备过程简单、反应温度低、反应时间短、能耗低、适合工业化生产等特点。
文档编号C01B33/18GK102515184SQ20121000457
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者乔永志, 刘玉敏, 张向京, 王建英, 胡永琪, 赵风云 申请人:河北科技大学