190-10-_无机化学教案-3天然矿物到单质的制备.ppt

1 3 3天然矿物到单质的制备 元素在地壳中的含量 丰度 ppm 的对数 2 硼矿物 主要以hydratedoxideborax 硼砂 形式存在Na2B4O5 OH 4 H2O Ulexite硼钠钙石 NaCa B5O6 OH 6 5H2OColmanite Ca2 B3O4 OH 3 2H2OKenite Na2 B4O5 OH 4 2H2O 3 B单质的制备 B2O3 Mg B MgOB2O3 Al B Al2O3 少量金属硼化物 BCl3 H2 B HCl B2H6 B H2 超纯 硼烷的热分解 氧化物 卤化物的还原 4 铝矿物 Aluminum 铝 andsilicon 硅 andarepresentinthousandsofminerals thealuminosilicates 硅铝酸盐 andthesilicates 硅酸盐 However theonlyimportantoreforaluminumisbauxite 矾土 whichcontainshydratedoxidessuchasAl2O3 H2O AluminumisrecoveredbytheelectrochemicalHall H roultprocess 5 Al的制备 2Al2O3 9C Al4C3 6CO1900 2200oCAl2O3 Al4C3 6Al 3CO 2200oC AlCl3 K Al KCl Indirectcarbothermicreduction 间接碳热还原 W hlerprocess Al2O3 Al O2 Hall H roultprocess Na3AlF6 CaCl2熔盐中 950 980oC 一些学者也认为反应过程中存在Al4O4C等中间体 熔盐电解 6 C的制备 Carbonisobtainedlargelyintheimpureformcokebypyrolysisofcoal butpurerformsareobtainedfromthermaldecompositionofnaturalgas carbonblack 活性炭 7 SiO2 2C Si 2CO 1900oC 98 pure冶金级别 过量碳会导致SiC的形成 SiO2 C SiO COSiO 2C SiC CO 加入SiO2与SiC反应 2SiC SiO2 3Si 2CO 碳 wood charcoal andcoal Si的制备 碳热还原 Si Al合金白炭黑 SiO2 8 高温碳电极电弧炉 9 Si的制备 熔盐电解 ToshiyukiNohira KoujiYasuda YasuhikoItoNatureMaterials2 397 401 2003 15x5x1mm Mo线 固态下石英直接电解 10 Si的制备 Czochralskiprocess 柴氏法 99 9 太阳能电池级别 杂质多来自坩埚 多为石英 的熔出物 惰性气体 例如氩 氛围中 11 Si的制备 DuPontProcess SiCl4 2Zn Si 2ZnCl2 950 C ZnCl2会在反应管道中固化堵塞 Siemensprocess 2HSiCl3 Si 2HCl SiCl4Si棒晶种上生长 1150 C 多晶硅 RenewableEnergyCorporation 2006fluidizedbed 3SiCl4 Si 2H2 4HSiCl34HSiCl3 3SiCl4 SiH4SiH4 Si 2H2 九个9 99 9999999 超纯级别 半导体工业 分批法 流化床 12 高纯Si的制备 SiH4 HSiCl3SiCl4 HSiBr3 Si 可通过分馏等技术给予纯化 在硅晶种上热