用于合成有机硅单体的高选择性添加剂 Si8Al6Fe4Ca 的制备

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Preparation of highly selective additive Si8Al6Fe4Ca for the synthesis of organic silicon monomer

　　冶金级硅(MG-Si)中Si8Al6Fe4Ca的含量影响二氯二甲基硅烷((CH3)2SiCl2)的收率。然而，由于冶金级硅提纯和凝固工艺的限制，提高其内生Si8Al6Fe4Ca含量具有挑战性。本研究通过设计FeSi2-Al-Si2Al2Ca多相反应扩散偶实验，开发了一种合成Si8Al6Fe4Ca的方法。此外，阐明了Si8Al6Fe4Ca形成的机理：4FeSi2 + Si2Al2Ca + 4A1 = Si8Al6Fe4Ca + 2Si (1173 K)。结果表明，在质量比为1:1的FeSi2-Si2Al2Ca反应体系中添加适量Al，可将Si8Al6Fe4Ca的收率提高至44.9wt%。然而，FeSi2与Al直接反应生成的Si2Al3Fe污染了合成产物。以Si(Al)固溶体形式将Al纳入Si2Al2Ca相中，减少了FeSi2与Al之间Si2Al3Fe的过量生成。Si2Al2Ca的最佳组分比例为Si:Al:Ca=27.45wt%:52.95wt%:19.60wt%，这将FeSi2向Si2Al3Fe的转化率从55.06%降至43.8%。此外，FeSi2与Si2Al2Ca的最佳质量比为1:0.45，这使得合成产物中Si8Al6Fe4Ca的含量提高至65.74wt%。本研究提出了一种经济便捷的方法来增加冶金级硅中Si8Al6Fe4Ca的含量，为提高冶金级硅合成二氯二甲基硅烷的效率奠定了理论基础。