[实用新型]测量氯硅烷中痕量磷杂质含量的样品预处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种紫外分光光度计法测量氯硅烷中痕量磷杂质含量的样品预处理装置，特别是涉及一种以四氯化硅为原料，以高纯水作为水解液，利用加热气化、钼酸铵法测量技术，经过紫外分光光度计测量四氯化硅中痕量磷杂质含量的样品预处理装置。

背景技术

三氯化磷，英文名称：phosphorus trichloride，分子式为PCl₃。磷以多种氯化物的形式存在，其中主要的存在形式是三氯化磷；三氯化磷作为一种主要影响高纯四氯硅纯度的杂质，对于在工业方面的用途如氢化还原为三氯氢硅、合成气相二氧化硅、合成硅酸乙酯、特别是提纯为光纤级四氯化硅工艺的精馏或吸附工段，研究一种简便、快速、准确测定其纯度的分析方法具有重要的现实意义。

目前，四氯化硅中痕量磷杂质含量的测定方法主要有几种：电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、紫外分光光度法。其中四氯化硅中杂质多为痕量杂质，普通检测方法最低检出限往往高于痕量杂质含量。ICP-AES检测方法是目前企业或研究院所采用的性价比较高的检测方法，其检测痕量杂质含量的准确程度受样品前处理的影响较大，同时对于中小企业及无法支付高额设备费用的研究机构来说，测试样品便利性受到一定限制。ICP-MS法及其改进方法激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)，，其检测灵敏度极高，能满足太阳能级多晶硅的检测要求，但是检测成本昂贵。但对于纯度相对较低的生产光纤级四氯化硅的原料四氯化硅，从检测成本、设备投入和检测需求看，紫外分光光度法测量四氯化硅中痕量磷杂质含量检测成本低、设备投入少、最低检出限满足检测要求。

综合评价三种主要测量工艺的优良性，在研究制备光纤级四氯化硅工艺中，研究测试原料四氯化硅精馏塔效率或吸附柱的吸附效能的工段，紫外分光光度计法测量四氯化硅中痕量磷含量更加适合。紫外分光光度计测量磷含量，主要用于水中磷含量的测定，由于含痕量磷杂质的四氯化硅溶于水形成硅胶溶液，如果用氢氟酸溶解溶液中块状固体，得到的澄清液不能发生显色反应或吸光度值范围0-0.1，而紫外分光光度计测定的吸光度范围0.1-0.8；如果用氢氧化钠溶液做溶剂，氢氧化钠溶液与四氯化硅反应生成大量的硅酸钠沉淀，过滤后滤液吸光度范围0-0.2，吸光度与磷酸根浓度不满足线性关系。紫外分光光度计法检测四氯化硅中痕量磷杂质的检测方法主要存在三个技术问题：首先，原样四氯化硅水解液为澄清透明溶液；其次，水解液经磷钼蓝方法处理，发生显色反应后，吸光度与水解液中磷酸根浓度满足线性关系；最后，紫外分光光度计测定的吸光度范围0.1-0.8。

发明内容

本实用新型提出一种新的紫外分光光度计法测量四氯化硅中痕量磷杂质样品预处理装置，含痕量磷杂质的四氯化硅气化后用氮气作载气通入超纯水中，得到的溶液含微量块状固体，过滤后将滤渣用少量氢氧化钠溶液溶解并加入到滤液中，得到澄清透明溶液，吸光度与溶液中磷酸根浓度成线性关系，且满足线性关系的吸光度范围0.1-0.8。

本实用新型所涉及的反应为:

SiCl₄+H₂O＝H₄SiO₄+4HCl

H₄SiO₄(S)+2NaOH＝Na₂SiO₃+3H₂O

PCl₃+3H₂O＝H₃PO₃+3HCl

H₃PO₃+Br₂+H₂O＝H₃PO₄+2HBr

PO₄^3-+12MoO₄^2-+24H⁺＝(PO₄·12MoO₃)^3-+12H₂O

(PO₄·12MoO₃)^3-+SnCl₂＝(PO₄·10MoO₃·Mo₂O₅)^3-+SnOCl₂。