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四氟化碳基本性質(zhì)、工業(yè)制取方法

2015-9-17 10:33:27

四氟化碳（CF4）又稱四氟甲烷，其高純氣及其配高純氧氣的混合氣，。是目前為電子工業(yè)中用量最大的等離子蝕刻氣體。

四氟化碳基本不溶于水，在25度C及0.2Mpa下溶解度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15x10-6.四氟化碳具有很高的穩(wěn)定性，屬于完全不燃性氣體，但與可燃性氣體燃燒時(shí)，會(huì)分解產(chǎn)生有毒氟化物。常溫下不與酸、堿及氧化劑反應(yīng)，900度C以下不與Cu、Ni、W、Mo等過渡金屬反應(yīng)。僅在碳弧溫度下緩慢分解。1000度C不與碳、氫、及甲烷反應(yīng)。室溫下可與液氨-金屬鈉試劑反應(yīng)，高溫下可與堿金屬、堿土金屬及SiO2反應(yīng)。生產(chǎn)相應(yīng)的氟化物。四氟化碳在800度C下開始分解，在電弧作用下可以CO與CO2反應(yīng)生產(chǎn)COF2，有人還試圖在碳弧溫度中使用四氟化碳聚合以合成氣體談氟化合物。

由于C-F鍵的化學(xué)穩(wěn)定性極強(qiáng)，因此以四氟化碳為代表的全氟烴可認(rèn)為無毒的，CF4、C2F6和C3F8的全球變暖潛能值（GWP）的下限分別620、190和53，遠(yuǎn)小于氯氟烴（CFCs）、六氟化硫和二氧化碳。

工業(yè)制取CF4的方法

1：烷烴直接氟化法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、操作簡(jiǎn)單、原料易得。但也存在反應(yīng)不易控制，產(chǎn)物復(fù)雜，收率低等缺點(diǎn)，最終可能被氣體工藝所淘汰。

2：氟氯甲烷氟化法。很早就有用氟氯甲烷與HF進(jìn)行氣相反應(yīng)制備CF4的報(bào)道，但對(duì)氟氯甲烷氟化較相應(yīng)的甲烷更為困難，反應(yīng)需在催化劑存在下進(jìn)行。催化劑同使用含Cr化合物。此法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，操作安全，多數(shù)情況下不需要昂貴的F2，設(shè)備投資低。但隨著CFC8和氫氟氯烴(HCFC8)的逐步禁用，該工藝的原料來源受到限制而受影響使用。

3：氫氟甲烷氟化法。氫氟甲烷氟化法是一種適合工業(yè)化推廣的生產(chǎn)方法，具有工藝簡(jiǎn)單、不需使用催化劑、四氟化碳收率和純度高等優(yōu)點(diǎn)。但目前作為原料的氫氟甲烷價(jià)格相對(duì)較高，限制了工業(yè)化裝置的規(guī)模。

4：氟碳直接合成法。四氟化碳最早是通過氟碳直接反應(yīng)制得的，改方法經(jīng)過不斷的發(fā)展與完善，以成為工業(yè)上制備全氟烷的最主要方法之一。

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