3、SiCl4氢还原法——硅收益低，不常用。 但在Si外延生长中有使用SiCl4做Si源。
，是耐磨管道，叶轮，泵室，矿斗内衬的理想材料 。其耐磨性能是铸铁，橡胶使用寿命的5-20倍，也 是航空飞行跑道的理想材料之一。
4.建材陶瓷，砂轮工业方面的应用 利用其导热系数高，热辐射、高热强度大的特性， 制备薄板窑具，不仅能减少窑具容量，还提高了窑 炉的装容量和产品质量，缩短了生产周期，是陶瓷 釉面烘烤烧结的理想间接材料。
2MnO2 +K2SiO3+H2O+H2
（d) 与卤素反应发生爆炸
SiH4+4Cl2=SiCl4+4HCl
(e) SiH4和GeH4四个键都是Si-H，Ge-H，非常不稳定、
易热分解——获得高纯Si、Ge。
加热
SiH4
Si +2H2
加热
GeH4
Ge +2H2
章硅和锗化学制备
1-2 高纯硅的制备
1.2 高纯硅的制备 ➢ 硅在地壳中的含量为27%，主要来源
光导纤维 石英玻璃
石英手表
玛瑙首饰 二氧化硅
石ห้องสมุดไป่ตู้钟
高级工艺品
眼镜
精密仪器轴承
章硅和锗化学制备
GeO2特性： 正方晶系金红石型（熔点1086±5 ℃） 1035 ℃ 有两种晶型 六方晶系石英型（熔点为1116±4 ℃） 可互相转化
此外，存在非晶态的GeO2。 SiO2和GeO2用H2，C可还原为黑色树脂状的SiO和淡黄色无 定型的 GeO（700 ℃时易挥发）。
5.节能方面的应用 利用其良好的导热和热稳定性，作热交换器，燃
耗减少20%，节约燃料35%，使生产率提高20-30%
章硅和锗化学制备
化学提纯制备高纯硅的方法：
1、SiHCl3氢还原法 优点：产量大、质量高、成本低 是目前国内外制取高纯硅的主要方法。
2、SiH4法 优点：有效除去硼和金属杂质、无腐蚀性、 不需要还原剂、分解温度低和收益高，是有前途的方法。 缺点：易爆炸，不安全。
是石英砂(SiO2)和硅酸盐(Na2SiO3) 。
➢ 粗硅的制备方法 ➢ 石英砂与焦炭在碳电极的电弧炉中还
原，可制得纯度为97%的硅，称为 “粗硅”或“工业硅”。
章硅和锗化学制备
• 粗硅的制备反应式：
SiO2 + 3C ==16=00=-18=00=℃SiC + 2 CO (1) 2SiC + SiO2 ====== 3Si + 2 CO (2)
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
章硅和锗化学制备
地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石
硅石
结晶形（石英）
无定形
无色透明 水晶
彩色环带或层状 玛瑙
章硅和锗化学制备
玛瑙
章硅和锗化学制备
石英
章硅和锗化学制备
水晶 章硅和锗化学制备
二氧化硅的用途
2Si(Ge)X2
章硅和锗化学制备
SiCl4、SiHCl3、SiH4的物理化学特性见表1.2
章硅和锗化学制备
SiCl4 SiHCl3
SiH4
无色透明液体 无色气体
Si-H键的增多 稳定性减弱
空气中 自然爆炸
章硅和锗化学制备
2、Si、Ge高温下可与H2O、O2反应
• Si+O2 = SiO2 • Si+H2O=SiO2+H2
章硅和锗化学制备
三 硅、锗化学反应式
1、Si和Ge与卤素或卤化氢反应式
• Si+2Cl2=SiCl4 • Si+3HCl=SiHCl3＋H2 • Ge+2Cl2=GeCl4 • GeO2+4HCl=GeCl4+2H2O
还可制取低价卤化物
这些卤化物具 有强烈的水解 性，在空气中 吸水而冒烟
Si(Ge)X4+Si(Ge)
利用碳化硅具有耐高温，强度大，导热性能好，抗冲 击的特性，作高温间接加热材料，如坚罐蒸馏炉。精 馏炉塔盘，铝电解槽，铜熔化炉内衬，锌粉炉用弧型 板，热电偶保护管等。 2. 钢铁工业方面的应用 利用碳化硅的耐腐蚀，抗热冲击，耐磨损，导热好的 特点，用于大型高炉内衬。
章硅和锗化学制备
3.冶金工业的应用 碳化硅硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能
(a) 活性高，空气中自然，与液氧混合在-190℃低温下发生爆炸
爆炸
SiH4+2O2
SiO2+2H2O
(b) 易与水、酸、碱反应：
SiH4+H2O Si(OH)4+2H2
SiH4+2NaOH+H2O=Na2SiO3+4H2
章硅和锗化学制备
（c) 具有强的还原性
褐色
检查硅烷 的存在
SiH4+2KMnO4
第一章 硅和锗的化学制备
1-1 硅和锗的物理化学性质 1-2 高纯硅的制备 1-3 锗的富集与提纯
章硅和锗化学制备
1-1 硅和锗的物理化学性质
一 物理性质比较
性质
位置 原子序数
颜色 介电常数ε 禁带宽度(室温) 本征电阻率（.cm） 电子迁移率(cm2/V.s)
空穴迁移率(cm2/V.s)
Si
Ⅳ族 14
硅平面工艺 中的掩蔽膜
3、烷烃化合物 Si(Ge)H2n+2
章硅和锗化学制备
4、硅（锗）镁合金与无机酸或卤氨盐作用制硅（锗）烷
硅烷的制备
硅(锗)镁合金+无机酸(卤铵盐) Mg2Si+4HCl→SiH4+2MgCl2 Mg2Si+4NH4Cl→SiH4+4NH3+2MgCl2
章硅和锗化学制备
5、SiH4特性
银白色金属光泽 11.7 1.1eV
2.3105 1350
480
章硅和锗化学制备
Ge
Ⅳ族 28
灰色 16.3 0.67eV 46 3900
1900
二 化学性质
• 室温下
稳定，与空气、水、硫酸(H2SO4)、硝酸 (HNO3) 不反应 但是，与氟、氢氟酸、强碱 反应
• 高温下
活性大，与O2 、水、卤族(第七族)、卤化氢、 碳….反应
总反应： SiO2 + 2C =1=60=0-1=80=0℃= Si + 2CO
反应温度下硅是气相，然后凝固成固相
思考：为什么不会生成CO2呢？
高温
C + CO2 ===== 2 CO
章硅和锗化学制备
• 中间产物碳化硅的用途 • 碳化硅又称为“人造金刚石”，是良好导热，耐磨材
料。 1.有色金属冶炼工业
–与酸的反应(对多数酸来说硅比锗更稳定) –与碱的反应（硅比锗更容易与碱起反应）
章硅和锗化学制备
三 存在形式及特性
自然界，Si —SiO2和硅酸盐 SiO2特性：坚硬、脆、难熔的无色固体，膨胀系数小，熔点为 1600℃，抗酸（除HF外），用做器皿（半导体工业中）。
化学性质:十分稳定 常温下不与水反应，只与HF、强碱反应