熔盐电解法制备硅粉的基础研究——体系相结构、表面张力和电导率的研究

摘要

金属硅具有较高的熔点、强度和硬度，以及良好的化学稳定性和半导体性能，应用范围广泛。但目前其生产成本高，因此，为了降低金属硅的生产费用，开发生产金属硅的新的制备方法具有重要的理论意义和应用价值。 首次提出了’NaCl-KCI-NaF-SiO<,2>(简写为FCINAKSIO)熔盐体系中电沉积制备金属硅粉的工艺，并对熔盐体系的性质进行了研究。 采用热力学计算的方法，对FCLNAKSIO熔盐体系中SiO<,2>的溶解机理进行了理论研究。计算表明：在研究的组成范围内，该熔盐体系将生成新物质Na<,2>SiF<,6>和Na<,2>SiO<,3>。同时，随着熔盐体系中NaF含量增加，新物质就越容易生成。 采用X射线衍射分析法、拉筒法和平行四电极法首次分别对FCLNAKSIO熔盐体系的熔盐的相结构及离子组成、表面张力和电导率进行了研究。结果表明：体系固态下主要物相为NaCl、KCl、NaF、Na<,2>SiF<,6>相，Na<,2>SiF<,6>相的多少与原始组成中NaCl、KCl、NaF含量多少有关；体系的表面张力与温度具有良好的线性关系，在740℃～900℃范围内，随着温度的升高熔盐体系的表面张力降低；KCl逐步代替NaF时体系的表面张力先减小后增大，在X<,NaCl>：X<,KCl>：X<,NaF>约为1时达到最低值；用NaCI逐步代替NaF时，体系的表面张力先减小后增大，在X<,NaCl>：X<,KCl>：X<,NaF>约为1时达到最低值；在X<,NaCl>与X<,KCl>比值为1时，随NaF含量的增加，表面张力逐渐增大；体系的电导率与温度的关系遵从熔盐电导率与温度关系的一般规律，即熔盐的电导率与温度的倒数成指数关系；KCl逐步代替NaF时，体系的电导率先减小后增大，在X<,NaCl>：X<,KCl>：X<,NaF>约为1时达到最低值；NaCl逐步代替NaF时，体系的电导率先减小后增大，在X<,NaCl>：X<,NaF>约为1时达到最低值；在X<,NaCl>与X<,KCl>比值为1时，随NaF含量的增加，体系的电导率先减小后增大，在X<,NaCl>：X<,KCl>：X<,NaF>约为1时达到最低值。

目录

文摘

英文文摘

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引 言

1文献综述

1.1硅的性质

1.2金属硅的用途

1.3金属硅的生产方法

1.4熔盐电沉积硅的研究现状

1.5研究内容

2 FCLNAKSIO熔盐体系的热力学研究

2.1热力学计算方法

2.2 FCLNAKSIO熔盐体系中的化学反应

2.3熔盐组成对化学反应的影响

3 FCLNAKSIO熔盐体系相结构及离子组成的研究

3.1实验方案

3.2实验设备及实验步骤

3.3实验结果及讨论

4 FCLNAKSIO熔盐体系表面张力的研究

4.1实验原理

4.2实验方案

4.3实验设备及实验步骤

4.4实验结果及分析

4.4.1温度对表面张力的影响

4.4.2 KCl含量对表面张力的影响

4.4.3 NaCl含量对表面张力的影响

4.4.4 NaF含量对表面张力的影响

4.4.5不同温度下表面张力与组成关系的线性方程

4.4.6实验结果分析

5 FCLNAKSIO熔盐体系电导率的研究

5.1实验原理

5.2实验方案

5.3实验设备及实验步骤

5.3.1实验设备

5.3.2实验步骤

5.4实验结果及分析讨论

5.4.1温度对电导率的影响

5.4.2 NaCl逐步代替NaF时体系电导率的变化

5.4.3 KCl逐步代替NaF时体系电导率的变化

5.4.4 NaF含量增加时体系电导率的变化

5.4.5试验结果分析

结论

参考文献

致谢

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