硅烷 SiH4

　　硅烷SiH4

　　1.别名•英文名

　　单硅烷、硅甲烷、甲硅烷、四氢化硅;Silane、Monosilane、Sil-icon tetrahydride、Silicon hydride.

　　2.用途

　　氯硅烷类及烷基氯硅烷类的骨架结构，硅的外延生长、多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料，太阳能电池，光导纤维，有色玻璃制造，化学气相淀积。

　　3.制法

　　(1)硅化镁法：把硅和镁的混合粉末在约500℃的氢气中反应，把生成的硅化镁和氯化铵在低温液态氨中反应，可得到硅烷。把它在用液氮冷却的蒸馏装置中精制后可得到纯硅烷。

　　(2)不均化反应法：把硅粉末、四氯化硅和氢在加热到500℃以上的流动床炉中反应，得到三氯硅烷。用蒸馏法分离三氯硅烷。在催化剂存在下通过不 均化反应得到二氯硅烷。所得的二氯硅烷为与四氯化硅、三氯硅烷的混合物，所以用蒸馏法精制后得纯二氯硅烷。使用不均化反应催化剂由二氯硅烷得三氯硅烷和单 硅烷。所得的单硅烷用低温高压蒸馏装置提纯。

　　(3)用盐酸处理硅镁合金。

　　Mg2Si+4HCl—→2MgCl2+SiH4

　　(4)硅镁合金与溴化铵在液氨中反应。

　　(5)以氢化铝锂、氢化硼锂等作为还原剂，在乙醚中还原四氯硅烷或三氯硅烷。

　　4.理化性质

　　分子量： 32.118

　　熔点(101.325kPa)： -185.0℃

　　沸点(101.325kPa)： -111.5℃

　　液体密度(-185℃)： 711kg/m3

　　气体密度(0℃，100kPa)： 1.42kg/m3

　　相对密度(气体，空气=1，20℃，101.325kPa)：1.114

　　比容(21.1℃，101.325kPa)： 0.7518m/kg

　　气液容积比(15℃，100kPa)：412L/L

　　临界温度： -3.4℃

　　临界压力：4843kPa

　　临界密度： 242kg/m3

　　压缩系数：

　　温度℃ 压缩系数

　　100kPa 500kPa 1000kPa 2000kPa 3000kPa 4000kPa 4500kPa

　　15 0.999 0.963 0.923 0.850 0.774 0.697 0.652

　　50 0.999 0.964 0.928 0.858 0.786 0.713 0.677

　　熔化热(-186.40℃，<0.1kPa)： 24.62 kJ/kg

　　气化热(-111.40℃，101.325kPa)：342.89kJ/kg

　　比热容(气体，25℃，101.325kPa)： Cp=1333.96 J/(kg•K)

　　蒸气压(-168℃)： 1.33kPa

　　(-60℃)： 1040kPa

　　(-10℃)： 4150kPa

　　粘度(101.325kPa，0℃)：0.0108mPa•S

　　表面张力(-111.4℃，101325kPa)：15.11mN/m

　　导热系数(101.325kPa，0℃)：0.01918 w/(m•K)

　　爆炸界限：0.8%～98%

　　火灾危险度： 大

　　硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体。在室温下着火，在空气或卤素气体中发生爆炸性燃烧。即使用其它气体稀释，如果浓度不够低.仍能自燃。硅烷 在氩气中含2%、氮气中含2.5%、氢气中含1%时，它仍能着火。硅烷浓度在小于1%时不燃，大于3%时自燃，1%～3%时可能燃烧。

　　SiH4+2O2—→SiO2+2H2O

　　燃烧产物为粉状氧化硅和水，火焰温度较低，在氩气中含3%硅烷时为500～600℃。常温下稳定，在300℃开始分解，600℃时分解加速，1000℃时完全分解成硅和氢。

　　SiH4—→Si+2H2

　　在中性或酸性水中比较稳定，但是在碱性水溶液中容易分解。

　　SiH4+2H2O—→SiO2+4H2

　　SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2

　　硅烷是强还原剂，与重金属卤化物激烈反应，与氯、溴发生爆炸性反应，与四氯化碳激烈反应。因此对硅烷不能使用氟里昂灭火剂。硅烷不溶于乙醇、乙 醚、苯、氯仿和四氯化硅。不与润滑油、脂肪反应。对几乎所有的金属无腐蚀性。有时，玻璃中的碱成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空气也可发生 爆炸。

　　5.毒性

　　小鼠--吸入LCLo：9600 ppm•4小时

　　有毒气体范围：>0.25ppm

　　最商容许浓度：0.5ppm(0.7mg/m3)

　　硅烷能强烈刺激呼吸道。吸入硅烷及其燃烧产物引起的中毒症状有头疼、眩晕、发热、恶心、出汗、苍白、危脉、半晕厥状态等。

　　6.安全防护

　　工作场所要通风，保持室内空气干燥。装置要严格密封，避免和空气、水分相接触，为此，用气装置在使用前要用惰性气体置换里面的空气后抽真空，这样反复 进行置换和抽真空，一定要彻底清除系统中的空气和水分。装置使用以后，也要用惰性气体置换清洗系统中的硅烷。可以用氦探漏器探漏。少量硅烷泄漏时，从氧化 硅粉末的折出中也可以得知。钢瓶要存放在阴凉干燥通风良好之处，要远离热源和氯、溴等氧化剂。工作场所要配备足够的防护用品及应急用品。

　　硅烷本身无腐蚀性，可以使用碳钢、不锈钢、铜、黄铜、蒙乃尔、耐蚀镍基合金。也可用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合体、尼龙、三氟氯乙烯树脂、聚乙烯、聚酯、石英玻璃。不能用铅、橡胶、脂肪、润滑油、玻璃。凡是可燃性的有机高分子材料应该避免使用。

　　当硅烷大量泄漏时。紧接着就要着火，所以无法用灭火器灭火。但是可以控制火势，使火灾不向周围蔓延。燃烧时辐射热不太高，所以应尽可能去关闭阀门 以止住气体的流出。可用白雪石粉或石墨粉熄火。废气可用水或碱吸收，或者在特殊燃烧器中燃烧成SiO2之后用专门的过滤器捕捉。