硅基电子气去除甲基氯硅烷的分子动力学模拟

摘要

光纤通信技术具有通信容量大、传输损耗低、保密性能好等优点,是一种极有前途的多路通信手段。相关技术中利用硅基电子气SiCl_(4)经化学气相沉积法制备光纤预制棒,但是SiCl_(4)中的含金属杂质和含氢杂质因对光子产生很大的振动吸收而增加光纤传输中光的吸收损耗。光纤用SiCl_(4)对纯度的要求极高,其中含氢杂质甲基氯硅烷的含量需降低到5mg/kg或者更低。通过光氯化法结合精馏工艺提纯SiCl_(4)是目前为止制备光纤用高纯SiCl_(4)最合适的方法。本文针对光氯化法去除甲基氯硅烷杂质的工艺过程进行分子层面的反应分子动力学模拟研究,重点比较分析了Cl与Cl自由基及反应温度对甲基氯硅烷的去除效果,并探究了不同的模拟体系中形成的主要的中间产物及其主要的转化路径,为光氯化除杂反应提供了基础的化学反应机理及工艺的改进方向。模拟结果表明,在反应体系中引入Cl自由基后对甲基氯硅烷的去除效率能够达到相同模拟条件下Cl_(2)的2倍;体系的反应温度与甲基氯硅烷的去除效率之间的相互关系并不是单调变化的,存在最佳反应温度(373K)使甲基氯硅烷的去除效率达到最大;甲基氯硅烷分子中的C—H键及C—Si键因具有较大的键能而难断裂,只有当体系内反应温度升高到一定值后(423K)才可观察到C—H键的断裂,只有在体系内引入活泼的Cl自由基后才可观察到C—Si键的断裂。