JPS6354764B2 - - Google Patents
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- JPS6354764B2 JPS6354764B2 JP23319285A JP23319285A JPS6354764B2 JP S6354764 B2 JPS6354764 B2 JP S6354764B2 JP 23319285 A JP23319285 A JP 23319285A JP 23319285 A JP23319285 A JP 23319285A JP S6354764 B2 JPS6354764 B2 JP S6354764B2
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Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は低沸点金属化合物から金属超微粒子を
析出させ、これを効率的に捕捉する超微粒子を経
由する金属の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method for producing metal via ultrafine particles in which ultrafine metal particles are precipitated from a low-boiling metal compound and are efficiently captured.
＜従来の技術＞
半導体技術等の分野で半導体素子として用いる
高純度シリコンの利用価値が高まつている。<Prior Art> The utility value of high-purity silicon used as a semiconductor element in fields such as semiconductor technology is increasing.
従来、高純度シリコンを工業的に製造する方法
としてはジーメンス法が知られている。この製造
方法は、ベルジヤー内に設けられたシリコン芯を
通電加熱すると共に該ベルジヤー内にトリクロル
シラン（SiHCl3）と水素（H2）とを送り込み、
水素還元又は熱分解によりシリコン芯上に高純度
なシリコンを析出させるものである。 Conventionally, the Siemens method has been known as a method for industrially producing high-purity silicon. This manufacturing method involves heating a silicon core provided in a bell gear with electricity, and feeding trichlorosilane (SiHCl 3 ) and hydrogen (H 2 ) into the bell gear.
High purity silicon is deposited on a silicon core by hydrogen reduction or thermal decomposition.
＜発明が解決しようとする問題点＞
現在最も有利な方法とされているジーメンス法
にあつても次のような問題点があつた。<Problems to be Solved by the Invention> Even with the Siemens method, which is currently considered the most advantageous method, there are the following problems.
原料となる高価なトリクロルシラン
（SiHCl3）が容易に四塩化ケイ素（SiCl4）に
転化してしまうため、工程管理が非常に厳しか
つた。この四塩化ケイ素は水素還元しようとし
ても1800℃以上の非常に高温な条件を必要とす
るため、工業的利用価値が低いものである。 Because the expensive raw material trichlorosilane (SiHCl 3 ) was easily converted to silicon tetrachloride (SiCl 4 ), process control was extremely strict. This silicon tetrachloride has low industrial utility value because it requires extremely high temperature conditions of 1800°C or higher even if hydrogen reduction is attempted.
シリコン芯を通電加熱しているが、シリコン
は温度上昇に従つて電気抵抗が低下する性質を
有しているため、加熱に大電流を要し電力消費
がかさんでしまう。この製造方法の最適操業温
度は１気圧では1600℃前後であるが、この温度
を実現することは困難であり、また、1600℃ま
での高温を達成したとしてもシリコン芯からベ
ルジヤーへの輻射熱損失が非常に大きくなつて
電力原単位が非常に高くなつてしまう。このた
め、厳しい管理下において高価なトリクロルシ
ランを用い、収率の悪いのを覚悟して1100℃程
度の温度条件と低圧で操業せざるを得なかつ
た。 The silicon core is heated with electricity, but since silicon has the property that its electrical resistance decreases as the temperature rises, heating requires a large current, increasing power consumption. The optimum operating temperature for this manufacturing method is around 1,600°C at 1 atm, but it is difficult to achieve this temperature, and even if a high temperature of 1,600°C is achieved, radiant heat loss from the silicon core to the bell gear is high. It becomes very large and the electric power consumption becomes very high. For this reason, they had no choice but to operate under strict control, using expensive trichlorosilane, and operating at temperatures of around 1100°C and low pressure at the risk of poor yields.
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもの
で、高価なトリクロルシラン及び大電力を要する
ことのない高純度シリコンの製造をも達成するこ
とができる超微粒子を経由する金属の製造方法を
提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and provides a method for producing metal using ultrafine particles, which can also produce high-purity silicon without requiring expensive trichlorosilane or large amounts of electric power. The purpose is to
＜問題点を解決するための手段＞
本発明に係る超微粒子を経由する金属の製造方
法は、低沸点金属化合物を水素と混合させた状態
で加熱して部分的に水素還元された低沸点金属化
合物から成る高温で安定な蒸気種を作る工程と、
前記蒸気種を減圧域に超音速で噴出させて不均化
反応及び内部急冷により前記低沸点化合物中の金
属を超微粒子として析出させる工程と、前記減圧
域に設けられた捕捉材に飛翔する前記超微粒子を
取込む工程とを備えたことを特徴とする。<Means for Solving the Problems> The method for producing metal via ultrafine particles according to the present invention involves heating a low boiling point metal compound in a state mixed with hydrogen to partially reduce the hydrogen content of the low boiling point metal. a step of creating a vapor species that is stable at high temperatures and is made of a compound;
a step of ejecting the vapor species at supersonic speed into a reduced pressure region to precipitate the metal in the low boiling point compound as ultrafine particles through a disproportionation reaction and internal quenching; The method is characterized by comprising a step of taking in ultrafine particles.
＜作用＞
四塩化ケイ素等の低沸点金属化合物から蒸気種
を作る工程は該金属化合物を水素還元により低級
化する程度であるので、比較的低い温度条件で実
施できると共にその加熱手段も電力によるもの以
外に直火等種々のものを用いることができる。そ
して、蒸気種から金属超微粒子を析出させる工程
は該蒸気種を減圧域に超音速で噴出させることに
より実施されるので、減圧域を達成する真空ポン
プの動力程度しか要しない。更に、析出された金
属超微粒子は超音速噴出時に付与された大きな運
動量をもつて捕捉材に低圧下で衝突することとな
り、この捕捉材に効率的に捕収される。<Function> The process of creating vapor species from a low-boiling metal compound such as silicon tetrachloride involves only lowering the metal compound by hydrogen reduction, so it can be carried out under relatively low temperature conditions and the heating means can be electric. In addition to this, various other methods such as an open flame can be used. Since the step of precipitating metal ultrafine particles from the vapor species is carried out by ejecting the vapor species into the reduced pressure region at supersonic speed, only the power of a vacuum pump to achieve the reduced pressure region is required. Further, the precipitated ultrafine metal particles collide with the trapping material under low pressure due to the large momentum imparted during supersonic ejection, and are efficiently captured by the trapping material.
＜実施例＞ 本発明の実施例を以下に示す。<Example> Examples of the present invention are shown below.
（Ｈ―Si―Cl系）
本実施例は沸点が30℃程度の低沸点金属化合物
であるSiCl4からシリコン超微粒子を経由して金
属シリコンを製造するものである。(H--Si--Cl system) In this example, metallic silicon is produced from SiCl 4 , which is a low boiling point metal compound with a boiling point of about 30° C., via silicon ultrafine particles.
まず、SiCl4とH2とを混合させて1300℃以上に
加熱すると、第２図に示す化学ポテンシヤル図か
ら判るように、SiCl4がSiCl3に水素還元された蒸
気種が得られる。 First, when SiCl 4 and H 2 are mixed and heated to 1300° C. or higher, a vapor species in which SiCl 4 is hydrogen-reduced to SiCl 3 is obtained, as can be seen from the chemical potential diagram shown in FIG.
SiCl4（気相）＋１／2H2（気相）
→SiCl3（気相）＋HCl（気相）
次いで、この高温の蒸気種を1200℃以下に急冷
させると共に塩素分圧（PCl2）を下げると、第
２図から判るように、不均化反応
（DiSproportionation Reaction）によりシリコ
ンが超微粒子として析出される。 SiCl 4 (gas phase) + 1/2H 2 (gas phase) → SiCl 3 (gas phase) + HCl (gas phase) Next, this high-temperature vapor species is rapidly cooled to below 1200℃ and the partial pressure of chlorine (PCl 2 ) is lowered. As can be seen from FIG. 2, silicon is precipitated as ultrafine particles by a disproportionation reaction.
SiCl3（気相）→１／4Si（固相）
＋３／4SiCl4（気相）
ここで、SiCl4を直接Siにまで水素還元しよう
とする場合には、第２図（図中点線はこの水素還
元可能域の境界を示す）から1800℃以上の極めて
高い温度条件が必要と推測されるが、本実施例で
は1300℃という比較的低い温度条件で良いため、
実用上極めて有用である。 SiCl 3 (gas phase) → 1/4Si (solid phase) + 3/4SiCl 4 (gas phase) Here, when attempting to directly hydrogen reduce SiCl 4 to Si, the dotted line in the figure is It is presumed that an extremely high temperature condition of 1800°C or higher is required based on the results (indicating the boundary of the hydrogen reducible region), but in this example, a relatively low temperature condition of 1300°C is sufficient.
It is extremely useful in practice.
上記した一連の工程は例えば第１図に示すよう
な装置により実施することができる。すなわち、
この装置は外径30mmφ、長さ100mmの円管状であ
り例えば１〜４気圧となるとともに電気ヒータや
直火等で加熱することができる耐熱容器１と真空
ポンプ等により内部が例えば10torr以下に減圧さ
れる内径30mmφの円管状の減圧容器２とを例えば
ノド径0.5mmφの通常のラバールノズル３で連結
し、減圧容器２内に析出される金属超微粒子と同
種の材質（この場合シリコン）から成るとともに
例えば外径10mmの水冷導管である捕捉棒４を摺動
自在且つ回転自在に設けたものである。 The series of steps described above can be carried out using, for example, an apparatus as shown in FIG. That is,
This device has a cylindrical shape with an outer diameter of 30 mmφ and a length of 100 mm, and the internal pressure is reduced to, for example, 10 torr or less using a heat-resistant container 1 that can be heated with an electric heater or an open flame, and a vacuum pump. A cylindrical vacuum vessel 2 with an inner diameter of 30 mmφ is connected with a normal Laval nozzle 3 with a nozzle diameter of 0.5 mmφ, and is made of the same type of material (silicon in this case) as the ultrafine metal particles deposited in the vacuum vessel 2. For example, a capture rod 4, which is a water-cooled conduit with an outer diameter of 10 mm, is provided so as to be slidable and rotatable.
本実施例における蒸気種を作る工程では、図示
しない外部電気炉により1200〜1300℃に加熱され
るとともに１気圧に保持される耐熱容器１内に、
SiCl4を約20ｇ／分（気化後は約２／分；STP
基準、０℃、1atm；以下同様）とH2を約20／
分とを導入する。 In the step of creating steam seeds in this embodiment, a heat-resistant container 1 is heated to 1200 to 1300°C by an external electric furnace (not shown) and maintained at 1 atm.
Approximately 20 g/min of SiCl 4 (approximately 2/min after vaporization; STP
Standard, 0℃, 1atm; the same applies hereafter) and H 2 at about 20%
Introducing minutes.
また、蒸気種を急冷する工程では、耐熱容器１
から蒸気種をノズル３を通して、300℃〜常温
（捕捉棒４の近傍を300℃とした）、10〜20torrに
保持される減圧容器２内に超音速で噴出させ、膨
張させる。この超音速膨張の場合に成立つ関係式
Ｐ・ρ-r＝Const
（Ｐ：圧力、ρ：密度、ｒ：比熱比）
に、ｒ＝CP／CV＝5/3
（単原子分子ガス）
又は、＝7/5 （２原子分子ガス）
及びＰ＝Ｒ・ρ・Ｔ
（Ｒ：気体定数、Ｔ：温度）
を代入すると、圧力と温度との関係式
が得られる。（P0：耐熱容器１の内圧、P1：減圧
容器２の内圧（P0＞P1）、T0：耐熱容器１内の温
度、T1：減圧容器２内の温度）
ここで、蒸気種が多原子分子ガスである本実施
例では、ｒ―１／ｒ〜１／４であることから、1/
１００の減圧で1/3の内部急冷が得られる。尚、噴出
時の圧力損失を防ぐ観点からは流通抵抗の小さい
ノズル３を採用するのが好ましいが、本工程の実
施は蒸気種を急速に断熱膨張させれば良いので、
ノズル３の代りに単なる通管であつても良い。 In addition, in the process of rapidly cooling the vapor species, the heat-resistant container 1
The vapor species is ejected through the nozzle 3 at supersonic speed into the reduced pressure vessel 2 maintained at 300° C. to room temperature (300° C. in the vicinity of the capture rod 4) and 10 to 20 torr, and is expanded. The relational expression that holds true in the case of supersonic expansion is P・ρ -r = Const (P: pressure, ρ: density, r: specific heat ratio), and r = C P /C V = 5/3 (monatomic molecular gas ) Or, by substituting =7/5 (diatomic molecular gas) and P=R・ρ・T (R: gas constant, T: temperature), the relational expression between pressure and temperature is obtained. is obtained. (P 0 : Internal pressure of heat-resistant container 1, P 1 : Internal pressure of pressure-reducing container 2 (P 0 > P 1 ), T 0 : Temperature inside heat-resistant container 1, T 1 : Temperature inside pressure-reducing container 2) Here, steam In this example where the species is a polyatomic molecular gas, r-1/r to 1/4, so 1/
A 1/3 internal quench is obtained with a vacuum of 100 degrees. In addition, from the viewpoint of preventing pressure loss during ejection, it is preferable to use a nozzle 3 with low flow resistance, but since it is sufficient to carry out this step by rapidly adiabatically expanding the vapor species,
Instead of the nozzle 3, a simple passage may be used.
本実施例ではSiの生成量は0.05〜0.1ｇ／分であ
り、0.1〜1rpmで回転させた捕捉棒４にはその約
７割が付着し、残りの約３割は捕捉棒４には付着
せずにガスと共に排出された。尚、このように生
成された高純度金属シリコン材は、走査顕微鏡に
よると直径５〜10nmのほぼ球状であつた。 In this example, the amount of Si produced is 0.05 to 0.1 g/min, about 70% of which is attached to the capture rod 4 rotated at 0.1 to 1 rpm, and the remaining 30% is attached to the capture rod 4. It was ejected along with the gas without being worn. The high-purity metal silicon material thus produced was found to be approximately spherical with a diameter of 5 to 10 nm according to a scanning microscope.
このように析出された超微粒子の捕収は、超音
速噴出で付与された大きな運動量をもつて超微粒
子が捕捉棒４に叩き込まれることとなるため、減
圧室２内が低圧だあることと相挨つて気流等に影
響されることなく極めて高い収率で達成される。
そして、この捕捉棒４を回転させつつその軸方向
へ摺動させることにより高純度金属シリコン材を
得ることができる。尚、耐熱容器１及びノズル３
から成るユニツトを複数個放射状に配設して、各
ユニツトから複数条の超微粒子を捕捉棒に叩き込
むようにすれば、より効率向上を図ることができ
る。 The collection of the ultrafine particles precipitated in this way is compatible with the fact that the pressure inside the decompression chamber 2 is low, as the ultrafine particles are driven into the capture rod 4 with a large momentum imparted by the supersonic jet. Extremely high yields can be achieved without being affected by dust or air currents.
A high-purity metal silicon material can be obtained by rotating the capturing rod 4 and sliding it in the axial direction. In addition, heat-resistant container 1 and nozzle 3
Efficiency can be further improved by radially arranging a plurality of units consisting of a plurality of ultrafine particles and driving a plurality of strips of ultrafine particles from each unit into a capture rod.
上記した実施例と同様な装置を用いて同様な工
程を施行することにより、同様な効果をもつて他
の低沸点金属化合物から金属超微粒子を経由して
金属を製造することもできる。 By carrying out the same steps using the same apparatus as in the above-described embodiments, metals can also be produced from other low-boiling point metal compounds via metal ultrafine particles with similar effects.
（Ｈ―Al―Cl系）
本実施例は沸点が190℃程度の低沸点金属化合
物であるAlCl3から超微粒子経由で金属アルミニ
ウムを製造するものである。(H--Al--Cl system) In this example, metallic aluminum is produced from AlCl 3 , which is a low boiling point metal compound with a boiling point of about 190° C., via ultrafine particles.
まず、AlCl3をH2と混合させて1800℃以上に加
熱すると、第３図に示す化学ポテンシヤル図から
判るように、AlCl3がAlCl2に水素還元された蒸
気種が得られる。 First, when AlCl 3 is mixed with H 2 and heated to 1800° C. or higher, a vapor species in which AlCl 3 is hydrogen-reduced to AlCl 2 is obtained, as can be seen from the chemical potential diagram shown in FIG.
AlCl3（気相）＋１／2H2（気相）
→AlCl2（気相）＋HCl（気相）
次いで、この高温の蒸気種を900℃以下に急冷
させると共に塩素分圧（PCl2）を下げると、第
３図から判るように、不均化反応によりアルミニ
ウムが超微粒子液滴として析出される。 AlCl 3 (vapor phase) + 1/2H 2 (vapor phase) → AlCl 2 (vapor phase) + HCl (vapor phase) Next, this high-temperature vapor species is rapidly cooled to below 900℃ and the partial pressure of chlorine (PCl 2 ) is lowered. As can be seen from FIG. 3, aluminum is precipitated as ultrafine droplets due to the disproportionation reaction.
AlCl2（気相）→１／3Al（液相）
＋２／3AlCl3（気相）
（Ｈ―Ga―Cl系）
本実施例は低沸点金属化合物であるGaCl3から
超微粒子経由で金属ガリウムを製造するものであ
る。 AlCl 2 (gas phase) → 1/3 Al (liquid phase) + 2/3 AlCl 3 (gas phase) (H-Ga-Cl system) In this example, metallic gallium was extracted from GaCl 3 , a low boiling point metal compound, via ultrafine particles. It is manufactured.
まず、GaCl3をH2と混合させて580℃以上に加
熱し、第４図に示されるように、GaCl3をGaCl
に水素還元した蒸気種を得る。 First, GaCl 3 is mixed with H 2 and heated to over 580℃, and as shown in Figure 4, GaCl 3 is mixed with H 2 and heated to 580℃ or higher.
Obtain vapor species reduced to hydrogen.
GaCl3（気相）＋H2（気相）
→GaCl（気相）＋2HCl（気相）
次いで、この蒸気種を330℃以下に急冷すると
共に塩素分圧を下げて、第４図に示されるよう
に、不均化反応によりガリウムを超微粒子液滴と
して析出する。 GaCl 3 (gas phase) + H 2 (gas phase) → GaCl (gas phase) + 2HCl (gas phase) Next, this vapor type is rapidly cooled to below 330°C and the chlorine partial pressure is lowered, as shown in Figure 4. Then, gallium is precipitated as ultrafine droplets by a disproportionation reaction.
GaCl（気相）→２／3Ga（液相）
＋１／3GaCl3（液相）
尚、本実施例では生成物が両者ともに液相であ
るので、ガリウムの純度を上げるためには捕収後
に相分離を施す必要がある。 GaCl (gas phase) → 2/3 Ga (liquid phase) + 1/3 GaCl 3 (liquid phase) In this example, both products are in liquid phase, so in order to increase the purity of gallium, it is necessary to phase the product after collection. It is necessary to provide separation.
（Ｈ―Ta―Cl系）
本実施例は低沸点金属化合物であるTaCl5から
タンタルの超微粒子を製造するものである。(H--Ta--Cl system) In this example, ultrafine particles of tantalum are produced from TaCl 5 , which is a low boiling point metal compound.
まず、TaCl5をH2と混合させて1040℃以上に
加熱し、第５図に示されるように、TaCl5を
TaCl4に水素還元した蒸気種を得る。 First, TaCl 5 is mixed with H 2 and heated to over 1040℃, and TaCl 5 is mixed with H 2 as shown in Figure 5.
Obtain vapor species with hydrogen reduction to TaCl4 .
TaCl5（気相）＋１／2H2（気相）
→TaCl4（気相）＋HCl（気相）
次いで、この蒸気種を870℃〜800℃に急冷する
と共に塩素分圧を下げて、第５図に示されるよう
に、不均化反応によりタンタルを超微粒子として
析出する。 TaCl 5 (gas phase) + 1/2H 2 (gas phase) → TaCl 4 (gas phase) + HCl (gas phase) Next, this vapor type is rapidly cooled to 870°C to 800°C and the chlorine partial pressure is lowered. As shown in the figure, tantalum is precipitated as ultrafine particles by the disproportionation reaction.
TaCl4（気相）→１／5Ta（固相）
＋４／5TaCl5（気相）
尚、本実施例の上記不均化反応において、第５
図からはTaCl2.5が生成されてしまう可能性が強
いように見えるがTacl2.5は800℃以上でTa（固
相）とTaCl5（気相）に熱分解するため、上記不
均化反応が達成される。 TaCl 4 (gas phase) → 1/5 Ta (solid phase) + 4/5 TaCl 5 (gas phase) In the above disproportionation reaction of this example, the fifth
From the figure, it seems that there is a strong possibility that TaCl 2.5 will be generated, but since Tacl 2.5 thermally decomposes into Ta (solid phase) and TaCl 5 (gas phase) at temperatures above 800°C, the above disproportionation reaction is achieved. be done.
（Ｈ―Ti―Cl系）
本実施例は低沸点金属化合物であるTiCl4から
チタニウムの超微粒子を製造するものである。(H--Ti--Cl system) In this example, ultrafine titanium particles are produced from TiCl 4 , which is a low boiling point metal compound.
まず、TiCl4をH2と混合させて1420℃以上に加
熱し、第６図に示されるように、TiCl4をTiCl3
に水素還元した蒸気種を得る。 First, TiCl 4 is mixed with H 2 and heated above 1420°C, and as shown in Figure 6, TiCl 4 is mixed with TiCl 3
Obtain vapor species reduced to hydrogen.
TiCl4（気相）＋１／2H2（気相）
→TiCl3（気相）＋HCl（気相）
次いで、この蒸気種を820℃以下に急冷すると
共に塩素分圧を下げて、第６図に示されるよう
に、不均化反応によりTiCl2の超微粒子を得る。 TiCl 4 (gas phase) + 1/2H 2 (gas phase) → TiCl 3 (gas phase) + HCl (gas phase) Next, this vapor type was rapidly cooled to below 820°C and the chlorine partial pressure was lowered, as shown in Figure 6. As shown, ultrafine particles of TiCl2 are obtained by the disproportionation reaction.
TiCl3（気相）→１／2TiCl4（気相）
＋１／2TiCl2（固相）
尚、これと同時にTiCl3（気相）が凝縮して
TiCl2とTiCl3の混合した超微粒子が得られるが、
この混合物中のTiCl3（固相）は温度800〜900℃、
塩素分圧10-14atm以下の条件で不均化反応させ
ることによりTiCl2とすることができる。 TiCl 3 (gas phase) → 1/2TiCl 4 (gas phase) + 1/2TiCl 2 (solid phase) At the same time, TiCl 3 (gas phase) is condensed.
Ultrafine particles containing a mixture of TiCl 2 and TiCl 3 are obtained, but
TiCl 3 (solid phase) in this mixture has a temperature of 800-900℃,
TiCl 2 can be obtained by carrying out a disproportionation reaction at a chlorine partial pressure of 10 -14 atm or less.
TiCl3（固相）→TiCl2（固相）
＋１／2TiCl4（気相）
次いで、TiCl2を温度970℃以上で不均化反応
させることによりチタニウムの超微粒子の焼結体
を得る。 TiCl 3 (solid phase) → TiCl 2 (solid phase) + 1/2 TiCl 4 (gas phase) Next, a sintered body of ultrafine titanium particles is obtained by subjecting TiCl 2 to a disproportionation reaction at a temperature of 970° C. or higher.
TiCl2（固相）→１／3Ti（固相）
＋２／3TiCl3（気相）
尚、本実施例はタングステン塩化物に対しても
同様に適用することができ、タングステン塩化物
からタングステンの超微粒子焼結体を得ることも
できる。 TiCl 2 (solid phase) → 1/3 Ti (solid phase) + 2/3 TiCl 3 (vapor phase) Note that this example can be applied to tungsten chloride in the same way, and from tungsten chloride to tungsten A fine particle sintered body can also be obtained.
＜参考例＞
（Ｈ―Ｃ―Ｏ系）
本参考例は本発明を更に発展させる際の参考に
資するために、不均化反応が急冷のみでは進行し
難い系における例を示すものであり、低沸点化合
物であるCO2から炭素の超微粒子を製造するもの
である。<Reference example> (H-C-O system) This reference example shows an example of a system in which the disproportionation reaction is difficult to proceed only by rapid cooling, in order to serve as a reference when further developing the present invention. This method produces ultrafine carbon particles from CO 2 , a low-boiling compound.
まず、CO2をH2と混合させて800℃以上に加熱
すると、第７図に示す化学ポテンシヤル図から判
るように、CO2がCOに水素還元された蒸気種が
得られる。 First, when CO 2 is mixed with H 2 and heated to 800°C or higher, a vapor species in which CO 2 is hydrogen-reduced to CO is obtained, as can be seen from the chemical potential diagram shown in Figure 7.
CO2（気相）＋H2（気相）
→CO（気相）＋H2O（気相）
次いで、この高温の蒸気種を680℃以下に急冷
させると共に酸素分圧（PO2）を下げると、第７
図からは、不均化反応により炭素が超微粒子とし
て析出されると判断される。これは平衡論的には
正しい判断であるが、速度論的には正しくない。 CO 2 (gas phase) + H 2 (gas phase) → CO (gas phase) + H 2 O (gas phase) Next, when this high-temperature vapor species is rapidly cooled to below 680℃ and the oxygen partial pressure (PO 2 ) is lowered, , 7th
From the figure, it is determined that carbon is precipitated as ultrafine particles due to the disproportionation reaction. This is a correct judgment from an equilibrium perspective, but it is incorrect from a kinetic perspective.
2CO（気相）→Ｃ（固相）＋CO2（気相）
すなわち、この場合にはCO（気相）が常温でも
安定に存在することから、上記不均化反応の速度
が非常に遅いことがわかる。これを改善するため
には、Fe、Ni、Co等の触媒が必要で、例えば少
量のフエロセン（Fe（C5H5）2）を耐熱容器１内に
添加しその熱分解による鉄超微粒子をエアロゾル
として懸濁しておくことで実現される。 2CO (gas phase) → C (solid phase) + CO 2 (gas phase) In other words, in this case, CO (gas phase) exists stably even at room temperature, so the speed of the above disproportionation reaction is extremely slow. I understand. In order to improve this, a catalyst such as Fe, Ni, or Co is required. For example, by adding a small amount of ferrocene (Fe(C 5 H 5 ) 2 ) into the heat-resistant container 1, ultrafine iron particles are generated by thermal decomposition. This is achieved by suspending it as an aerosol.
＜発明の効果＞
本発明によれば、金属超微粒子を容易に得るこ
とができると共に、該超微粒子を収率良く捕捉し
て高純度材料を得ることができる。そして、本発
明をシリコンの製造に適用した場合には、安価な
SiCl4を原料とすることができて大巾なコスト低
減が図れると共に、効率の悪い通電加熱を省くこ
とができる。<Effects of the Invention> According to the present invention, ultrafine metal particles can be easily obtained, and the ultrafine particles can be captured with good yield to obtain a high purity material. When the present invention is applied to the production of silicon, it is possible to
Since SiCl 4 can be used as a raw material, it is possible to achieve a significant cost reduction, and it is also possible to omit inefficient electrical heating.
第１図は本発明を実施する装置の一例を表す概
略構成図、第２図〜第６図はそれぞれ実施例に対
応した化学ポテンシヤル図、第７図は参考例の化
学ポテンシヤル図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus for implementing the present invention, FIGS. 2 to 6 are chemical potential diagrams corresponding to the embodiments, and FIG. 7 is a chemical potential diagram of a reference example.
Claims (1)
加熱して部分的に水素還元された低沸点金属化合
物から成る高温で安定な蒸気種を作る工程と、前
記蒸気種を減圧域に超音速で噴出させて不均化反
応及び内部急冷により前記低沸点化合物中の金属
を超微粒子として析出させる工程と、前記減圧域
に設けられた捕捉材に飛翔する前記超微粒子を取
込む工程とを備えたことを特徴とする超微粒子を
経由する金属の製造方法。1 A step of heating a low-boiling point metal compound in a mixed state with hydrogen to produce a vapor species stable at high temperatures consisting of a partially hydrogen-reduced low-boiling point metal compound, and heating the vapor species in a reduced pressure region at supersonic speed. A step of causing the metal in the low boiling point compound to be precipitated as ultrafine particles through a disproportionation reaction and internal quenching, and a step of capturing the flying ultrafine particles into a trapping material provided in the reduced pressure area. A method for producing metal using ultrafine particles, characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23319285A JPS6293302A (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | Production of metal by way of ultrafine particle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23319285A JPS6293302A (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | Production of metal by way of ultrafine particle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6293302A JPS6293302A (en) | 1987-04-28 |
| JPS6354764B2 true JPS6354764B2 (en) | 1988-10-31 |
Family
ID=16951185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23319285A Granted JPS6293302A (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | Production of metal by way of ultrafine particle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6293302A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3820960A1 (en) * | 1988-06-22 | 1989-12-28 | Starck Hermann C Fa | FINE-GRAINED HIGH-PURITY EARTH ACID POWDER, METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF |
| CN105108172B (en) * | 2015-09-14 | 2017-05-10 | 山东大学 | Method for preparing silicon powder |
-
1985
- 1985-10-21 JP JP23319285A patent/JPS6293302A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6293302A (en) | 1987-04-28 |
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