然而这只是实现高效便捷制取高纯硅的第一步。要获得六个九以 上的硅，控制杂质是关键，也是最核心的难点。工业上得到的二氧 化硅原料，纯度可以达到99.5%，但距对产物的纯度要求还差很远。 因此还要在制备过程中阻碍原料中杂质进入硅中，或者通过简单的 过程得以纯化。结晶过程和电化学制备过程都有纯化的作用，且避 免了碳高温还原时二氧化硅时碳中杂质的引入。但如何达到极高的 纯度的要求，仍不是一个简单的问题。目前为止，工业上制备高纯 硅的方法仍以高温碳还原为主。08年出版的《10000个科学难题---化 学卷》中该问题被列为189个化学前沿难题之一。
在体系的温度下（850℃）电解产物Si是导体，具有导电性；反应得 到的导电硅与未反应的二氧化硅又成了新的交界面，从而使反应的线状 区域不断向二氧化硅内部推移，从而使二氧化硅的材料整体都变成了硅。

值得注意的是，当原有二氧化硅被还原为单质硅时，氧离子移出 并向正极移动，由于体积的明显缩小，电解产生的硅颗粒间会有大量 空隙，这些空隙可以使熔融电解质流入，从而使反应界面的氧离子可 以方便的迁移到熔融电解质中，进而向正极迁移，完成电荷转移。
2003年Nature.Materials报道了题为“Pinpoint and bulk electrochemical reduction of insulating silicon dioxide to silicon”的成果。
1V, @850℃ melting CaCl2 for 1h.
电解前（透明板为石英， 金属丝为钨丝）
二氧化硅电解法一步制备高纯硅
宋阳 10300220116
通常，工业上制备高纯硅的方法为高温碳还原法：
SiO2 3C 16001800C SiC 2CO 2SiC SiO2 3Si 2CO
纯化方法有： 化学法：三氯氢硅氢还原法
Si 3HCl 280300C SiHCl3 H 2 SiHCl3 H 2 1100C Si 3HCl
电解过程的发生一定要求电极本身在某种状况下具有导电性吗？
研究人员认为，该体系中负极的电荷传递过程不是发生在导电电极 和熔融电解质两相的相界面，而是发生在导电电极（钨丝）、工作电极 （石英）、熔融电解质（熔融氯化钙，熔融状态下氧离子在其中的溶解 度较大，有利于离子的迁移）三相界面。
物理模型如下：当石英的的某一点与导体接触，就可以让导体传 输电子到其上；当这个点又同时接触融盐，就可以与融盐再发生电子 转移，于是就通过导体---石英---熔盐三相交接区域发生了反应。绝缘 材料这样的导电区域，只能是点或线形态。
另外，如左图所示，反应 的横向进度明显快于纵向。由 此可知，虽然随着反应的进行 反应边界逐渐扩大，但由于电 解质缝隙狭窄增加了融盐对的 电阻率，而横向上的电解质电 阻较小，导致横向的反应速度 较快。
这就实现了“绝缘体被电解”的令人惊奇的现象，也打破了人 们长久以来的认识误区，证明在合适的条件下绝缘体也是可以导电 而被电解的。
物理法：冶金法
分凝除杂 真空高温蒸发除杂
真空氧化除杂
酸浸除杂 造渣除杂
如果可以直接电解高纯二氧化硅制备高纯硅，将可以避免由于高温 碳还原引入杂质从而大大减少后续繁琐的提纯工序。
然而一直以来，人们普遍认为只有具有一定导电性的材料才可用做电 极材料，而二氧化硅是“相当绝缘”的绝缘体，因此似乎把二氧化硅作为 工作电极电解制备高纯硅的想法不可能实现。
电解后，已除去钨丝（XRD 结果表明其主要成分为Si）
TOSHIYUKI NOHIRA, NATURE MATER. , 2003, 397-401
绝缘的二氧化硅是如何实现电荷传递的呢？
想到在这之前有关电解二氧化钛制备金属钛的机理已被了解。常温 下严格化学计量的二氧化钛电导率非常低＜10-10s/m，属于绝缘体范围。 而当二氧化钛失去少量氧时如TiO1.9995的电导率却有10-1s/m，原因是 少量氧的缺失使氧化钛向一种导电相转变。所以电解过程在经历初始 短暂的迟滞后，电解电流迅速增加，电解过程得以流畅进行。然而， 研究表明二氧化硅并不存在这种导电相。