硅烷SiH₄

1.別名·英文名

單硅烷、硅甲烷、甲硅烷、四氫化硅；Silane、Monosilane、Sil-icon tetrahydride、Silicon hydride．

2.用途

氯硅烷類及烷基氯硅烷類的骨架結構，硅的外延生長、多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料，太陽能電池，光導纖維，有色玻璃制造，化學氣相淀積。

3.制法

(1)硅化鎂法：把硅和鎂的混合粉末在約500℃的氫氣中反應，把生成的硅化鎂和氯化銨在低溫液態氨中反應，可得到硅烷。把它在用液氮冷卻的蒸餾裝置中精制后可得到純硅烷。

(2)不均化反應法：把硅粉末、四氯化硅和氫在加熱到500℃以上的流動床爐中反應，得到三氯硅烷。用蒸餾法分離三氯硅烷。在催化劑存在下通過不均化反應得到二氯硅烷。所得的二氯硅烷為與四氯化硅、三氯硅烷的混合物，所以用蒸餾法精制后得純二氯硅烷。使用不均化反應催化劑由二氯硅烷得三氯硅烷和單硅烷。所得的單硅烷用低溫高壓蒸餾裝置提純。

(3)用鹽酸處理硅鎂合金。

Mg₂Si+4HCl—→2MgCl₂+SiH₄

(4)硅鎂合金與溴化銨在液氨中反應。

(5)以氫化鋁鋰、氫化硼鋰等作為還原劑，在乙醚中還原四氯硅烷或三氯硅烷。

4.理化性質

分子量： 32.118

熔點(101.325kPa)： -185.0℃

沸點(101.325kPa)： -111.5℃

液體密度(-185℃)： 711kg/m³

氣體密度(0℃，100kPa)： 1.42kg/m³

相對密度(氣體，空氣=1，20℃，101.325kPa)：1.114

比容(21.1℃，101.325kPa)： 0.7518m/kg

氣液容積比(15℃，100kPa)：412L/L

臨界溫度： -3.4℃

臨界壓力：4843kPa

臨界密度： 242kg/m³

壓縮系數：

熔化熱(-186.40℃，<0.1kPa)： 24.62 kJ/kg

氣化熱(-111.40℃，101.325kPa)：342.89kJ/kg

比熱容(氣體，25℃，101.325kPa)： Cp=1333.96 J/(kg·K)

蒸氣壓(-168℃)： 1.33kPa

(-60℃)： 1040kPa

(-10℃)： 4150kPa

粘度(101.325kPa，0℃)：0.0108mPa·S

表面張力(-111.4℃，101325kPa)：15.11mN/m

導熱系數(101.325kPa，0℃)：0.01918 w/(m·K)

爆炸界限：0.8%～98%

火災危險度： 大

硅烷在常溫常壓下為具有惡臭的無色氣體。在室溫下著火，在空氣或鹵素氣體中發生爆炸性燃燒。即使用其它氣體稀釋，如果濃度不夠低．仍能自燃。硅烷在氬氣中含2%、氮氣中含2.5%、氫氣中含1%時，它仍能著火。硅烷濃度在小于1%時不燃，大于3%時自燃，1%～3%時可能燃燒。

SiH₄+2O₂—→SiO₂+2H₂O

燃燒產物為粉狀氧化硅和水，火焰溫度較低，在氬氣中含3%硅烷時為500～600℃。常溫下穩定，在300℃開始分解，600℃時分解加速，1000℃時完全分解成硅和氫。

SiH4—→Si+2H2

在中性或酸性水中比較穩定，但是在堿性水溶液中容易分解。

SiH₄+2H₂O—→SiO₂+4H₂

SiH₄+2KOH+H₂O—→K₂SiO₃+4H₂

硅烷是強還原劑，與重金屬鹵化物激烈反應，與氯、溴發生爆炸性反應，與四氯化碳激烈反應。因此對硅烷不能使用氟里昂滅火劑。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅。不與潤滑油、脂肪反應。對幾乎所有的金屬無腐蝕性。有時，玻璃中的堿成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空氣也可發生爆炸。

硅烷與一些物質混合接觸時的危險性如下表所示。

5.毒性

小鼠--吸入LCLo：9600 ppm·4小時

有毒氣體范圍：>0.25ppm

最商容許濃度：0.5ppm(0.7mg/m³)

硅烷能強烈刺激呼吸道。吸入硅烷及其燃燒產物引起的中毒癥狀有頭疼、眩暈、發熱、惡心、出汗、蒼白、危脈、半暈厥狀態等。

6.安全防護

工作場所要通風，保持室內空氣干燥。裝置要嚴格密封，避免和空氣、水分相接觸，為此，用氣裝置在使用前要用惰性氣體置換里面的空氣后抽真空，這樣反復進行置換和抽真空，一定要徹底清除系統中的空氣和水分。裝置使用以后，也要用惰性氣體置換清洗系統中的硅烷?？梢杂煤ぬ铰┢魈铰?。少量硅烷泄漏時，從氧化硅粉末的折出中也可以得知。鋼瓶要存放在陰涼干燥通風良好之處，要遠離熱源和氯、溴等氧化劑。工作場所要配備足夠的防護用品及應急用品。

硅烷本身無腐蝕性，可以使用碳鋼、不銹鋼、銅、黃銅、蒙乃爾、耐蝕鎳基合金。也可用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合體、尼龍、三氟氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚酯、石英玻璃。不能用鉛、橡膠、脂肪、潤滑油、玻璃。凡是可燃性的有機高分子材料應該避免使用。

當硅烷大量泄漏時。緊接著就要著火，所以無法用滅火器滅火。但是可以控制火勢，使火災不向周圍蔓延。燃燒時輻射熱不太高，所以應盡可能去關閉閥門以止住氣體的流出?？捎冒籽┦刍蚴巯ɑ?。廢氣可用水或堿吸收，或者在特殊燃燒器中燃燒成SiO₂之后用專門的過濾器捕捉。