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JPH0520144B2 - - Google Patents
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JPH0520144B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0520144B2
JPH0520144B2 JP61233297A JP23329786A JPH0520144B2 JP H0520144 B2 JPH0520144 B2 JP H0520144B2 JP 61233297 A JP61233297 A JP 61233297A JP 23329786 A JP23329786 A JP 23329786A JP H0520144 B2 JPH0520144 B2 JP H0520144B2
Authority
JP
Japan
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catalyst
reaction
palladium
hydrogen
tetrachlorosilane
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61233297A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS6388039A (en
Inventor
Noryuki Yoneda
Ryoko Endo
Hidehiko Kudo
Jun Kaita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
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Priority to DE8787109942T priority patent/DE3782213T2/en
Priority to EP87109942A priority patent/EP0255877B1/en
Priority to US07/071,964 priority patent/US4956326A/en
Publication of JPS6388039A publication Critical patent/JPS6388039A/en
Publication of JPH0520144B2 publication Critical patent/JPH0520144B2/ja
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  • Silicon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、金属ハロゲン化物を水素の存在下で
脱ハロゲン化するための触媒に関する。更に詳細
には、ケイ素、ニオブ又はバナジウムの塩化物、
ヨウ化物、臭化物などのハロゲン化物を水素の存
在下で脱ハロゲン化するための触媒に関する。 電子工業において、前述の元素をはじめとした
極めて高純度の各種新金属の需要が高い。即ち、
高純度ケイ素はLSIの基盤として大量に用いられ
ており、高純度ニオブは超電導材料として用いら
れて、また高純度モリブデン、タングステンなど
はLSIのメタルシリサイドターゲツトとして用い
られており、今後は更にこれら新金属の用途が広
がると思われる。これら高純度金属は、通常先ず
低純度の粗原料をハロゲン化した後蒸溜し、高純
度化して、再度熱分解もしくは水素化分解し高純
度製品とする。その際、高次のハロゲン化物はよ
り分解しにくいので収率および反応速度が低く、
高温を必要とするため、低次のハロゲン化物を用
いるのが有利である。また低次ハロゲン化物の分
解反応の副生品として高次ハロゲン化物を生ずる
場合は再度低次ハロゲン化物へ変成し、リサイク
ル使用するが有利である。より具体例を示せば、
高純度ケイ素の製造においてはテトラクロロシラ
ンよりはトリクロロシランを水素化分解するの
が、五塩化ニオブよりは四塩化ニオブ、八三塩化
ニオブを用いて水素化分解するのが、反応速度、
反応収率を高くし、かつ反応条件を温和にするた
めに有利である。また、腐食性のハロゲン化物を
取り扱う関係上反応温度を低下させて腐食性を低
下させることは極めて重要である。 そのために、高次のハロゲン化物を一旦低次の
ハロゲン化物に変えることが行なわれ、これらの
反応を総称して脱ハロゲン化反応と呼んでいる。 (従来技術とその問題点) 先行する金属ハロゲン化物の脱ハロゲン化技術
として、銅または塩化銅を触媒として、水素存在
下でテトラクロロシランをトリクロロシランに脱
ハロゲン水素化する技術(特開昭58−161915、特
開昭56−73617、特開昭59−45919など)がある。
また、白金族金属を含む触媒を用いて同様の反応
を行う技術(特公昭55−10532)がある。しかし
ながら、塩化銅を触媒に用いた場合はもちろん、
銅を触媒に用いた場合においても反応過程で塩化
銅が生成し、これらの塩化銅が反応条件下で揮発
性であるためにトリクロロシランに混入して製品
純度を下げ、しかも触媒も消耗することになるの
で、銅または塩化銅の触媒は長期の実用に供する
ことはできない。一方、白金族金属を含む触媒
は、白金族金属を活性炭、アルミナ、シリカに担
持した触媒として使用するとされているが、そこ
に用いる担体は多孔質である活性炭を使用し、ま
たアルミナとしてγ−アルミナを使用していて、
シリカも通常用いられる多孔質のシリカゲルなど
を使用するものとみられる。ところで、この触媒
の場合、白金族金属は銅のように消耗しないが、
担体が消耗し、活性が著しく低下するので、長期
の実用に耐えない。 (問題点を解決するための手段) 工業生産の場合、連続的にしかも長期間一定品
質の製品を取得することは極めて重要なポイント
である。本発明者らは白金族金属を触媒とする技
術の優秀性に着目し、工業化の観点から長期使用
に耐える触媒の研究開発を永年に亘つて進めてき
たが、ケイ素、ニオブ又はバンジウムのハロゲン
化物を水素の存在下で脱ハロゲン化するための触
媒として、耐食性セラミツクス又はグラフアイト
に白金族金属及び白金族金属のケイ化物からなる
群より選ばれた少なくとも一つを担持した触媒が
長寿命を有するなど触媒性能が著しく改良される
ことを見い出し、本発明を完成した。 (作用) 触媒においては表面積が大きいもの程触媒活性
が大きいという関係にあるため、担体にも表面積
の大きいものを使用するものが技術常識であつ
て、前記の白金族金属を含む触媒においても、担
体として多孔質の活性炭、シリカゲルやγ−アル
ミナが使用されているが、この脱ハロゲン化反応
においてはこのような多孔質の活性炭、シリカゲ
ル、γ−アルミナなどを担体として用いると、反
応中に担体が消耗し、活性が著しく低下する。本
発明による耐食性セラミツクス又はグラフアイト
を担体とした触媒を使用した場合、担体が反応中
に消耗することなく、長期の寿命が得られる。こ
こに耐食性セラミツクスとは、いわゆるニユーセ
ラミツクスと呼ばれているものであり、具体的に
はシリコンナイトライド、ボロンナイトライドな
どの窒化物、シリコンカーバイドなどの炭化物が
用いられる。これは、本発明における担体が高温
の水素、ハロゲンの雰囲気に対して極めて耐食性
が強いためである。この担体に用いられるシリコ
ンナイトライドなどは、製造が困難で、多孔質の
ものが得られ難く、そのため触媒成分を担持しに
くいものであり、従来半導体用のルツボや構造材
料等に使用されているだけで触媒担体としてはほ
とんど利用されておらず、ハロゲン化物の脱ハロ
ゲン化反応に初めて使用されたもので、従来この
反応に使用された例はない。 本発明における耐食性セラミツク及びグラフア
イトの担体の物性は何ら限定するものではない
が、活性触媒成分を担持して高活性を発揮するた
めには、多孔体であることが好ましく、気孔率は
3〜50%であることが好ましく、更に好ましくは
10〜40%である。シリコンナイトライド、シリコ
ンカーバイド、又はポロンナイトライドは従来の
製造法によつて得られたどのようなものも使用し
うるが、多孔質とするために焼結法によるものが
好ましい。また、グラフアイトも従来の多孔質の
グラフアイトが好ましく用いられる。 触媒成分としては白金族金属および白金族金属
のケイ化物の少なくとも一つが用いられる。即
ち、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、
イリジウム、オスミウムおよびそれらのケイ化物
が用いられるが、触媒活性が高く、触媒価格が安
いという点で好ましくはパラジウム、ルテニウ
ム、およびそれらのケイ化物からなる群より選ば
れる少くとも一つ、より好ましくはパラジウムお
よびパラジウムシリサイドからなる群より選ばれ
る少くとも一つが用いられる。ここで、パラジウ
ムシリサイドとしてはPd2Siの結晶構造をもつも
のが好ましく用いられる。又、これらの触媒成分
は、二種以上の組合せでもよい。例えば、パラジ
ウムとルテニウムの組合せである。 触媒成分としてパラジウムを用いる場合、その
担持量は触媒全重量に対して約0.01〜10.0wt%、
好ましくは約0.1〜5.0wt%、更に好ましくは約0.3
〜2.0wt%である。パラジウム担持量が約0.01wt
%以下の場合は触媒活性が十分発揮されず、大き
な接触時間が必要となるので好ましくなく、担持
量が約10.0wt%を越えると、担持量を増加させて
も活性が上がらず、コストが高くなり、好ましく
ない。更に、パラジウムの好ましい担持量は前述
したように0.3〜2.0wt%であるが、この量を担体
に担持するときには、パラジウム粒子の大きさ、
分散の程度が適度であり、触媒活性が十分発揮さ
れる。 触媒成分としてパラジウム以外のものを使用す
る場合、その担持量はその成分により多少異なる
が、大体パラジウムと同程度の量を使用すればよ
い。又、二種以上の触媒成分が用いる場合には、
全触媒成分として上記担持量を満足すればよい。
その組合せ及び担持量比は、反応条件等で適宜選
択すればよい。 触媒成分として、前記のパラジウム以外の白金
族金属及び白金族金属のケイ化物、すなわち白
金、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、イリジ
ウムあるいはこれらのケイ化物やパラジウムのケ
イ化物を用いた場合においても、触媒成分として
パラジウムを用いた場合と同様な効果が得られ
る。 次に、本発明の触媒を製造するさいには、公知
の方法によつて行うことができるが、触媒成分を
均一に担持させるために以下の方法によることが
好ましい。即ち、所定濃度の白金族金属の塩化
物、あるいは硝酸塩、またはそれらのアンモニア
錯塩などの水溶液をシリコンナイトライドなどの
担体に含浸した後、担体表面上に保持されなかつ
た水溶液を除去してそのまま乾燥し、その後還元
する方法がよい。白金族金属のケイ化物を担持し
た触媒は白金族金属が担持された触媒を四塩化ケ
イ素などのハロゲン化ケイ素と水素に400℃〜800
℃で接触させることにより製造することができ
る。 本発明の触媒を用いる反応方式は触媒形状など
を適当に選択することにより、固定床などの通常
の流通式反応方式で行うことが可能である。触媒
粒子の形状は特に限定されることはないが、例え
ば3〜30mmの球体、円柱、破砕体を用いるのが経
済的である。 本発明の触媒を用いる前記ハロゲン化物の脱ハ
ロゲン化反応の反応条件に関しては、温度200〜
1000℃、好ましくは550〜850℃、水素圧1〜
20atm、接触時間0.01〜100秒、好ましくは0.1〜
5秒であるが、接触時間は1秒以下で十分その目
的を達成することができる。また、水素/ハロゲ
ン化物のモル比は0.5〜30、好ましくは2.0〜10を
用いるとよい。 本発明の触媒を用いることにより、テトラクロ
ロシランをトリクロロシランに脱塩素化する操業
を長期間支障なく工業的に行うことができる。ま
たテトラクロロシランに限らず、他のケイ素のハ
ロゲン化物、あるいはニオブやジルコニムのハロ
ゲン化物の水素の存在下での脱ハロゲン化にも適
用できる。 (実施例) 次に、本発明の内容をより明瞭に理解しうるよ
う実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら
の実施例によつて限定されるものではない。 なお、下記の実施例、比較例において表面積は
柴田科学器械工業(株)製「迅速表面積測定装置SA
−100」で窒素を用いたBET表面積を測定した。
実施例1〜5で用いた担体の表面積は、上記装置
で測定していずれも測定限界以下を示した。上記
装置の測定限界以下とは0.2m2/g以下であるこ
とを意味する。 実施例 1 塩化パラジウムを塩酸酸性下で加熱溶解して塩
化パラジウムの水溶液の含浸液を調製した。表−
1に示す粒径4mmφのシリコンカーバイド
(SiC)に含浸液を含浸させ、担体表面に保持さ
れない余分の含浸液はこう配をつけて除去し、乾
燥後常温の水素を通じて還元した。この時パラジ
ウムの担持量を分析で求めると、1wt%であつ
た。 このようにして作られた触媒Aを石英反応管に
充填し、固定床流通式反応装置を用いて試験し
た。テトラクロロシランと水素とのモル比1:3
の混合ガスを反応温度800℃、接触時間0.21秒で
通じ、反応ガスをオンラインガスクロマトグラフ
イーにより分析した。反応開始初期におけるガス
分析値は、テトラクロロシラン23.5%、トリクロ
ロシラン1.4%、塩化水素1.5%で、テトラクロロ
シランよりトリクロロシランへの転化率は、5.6
%であつた。時間経過に伴つてトリクロロシラン
収率は徐々に上昇し、100時間後にはテトラクロ
ロシラン21.5%、トリクロロシラン3.5%、塩化
水素3.5%の分析値が得られ、転化率は14.0%と
なつた。その後転化率はほとんど一定であり、
4000時間連続的に触媒の寿命試験を行つたが、触
媒活性の低下は見られず、一定の活性を示した。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a catalyst for dehalogenating metal halides in the presence of hydrogen. More specifically, silicon, niobium or vanadium chloride;
This invention relates to a catalyst for dehalogenating halides such as iodides and bromides in the presence of hydrogen. In the electronics industry, there is a high demand for various new metals with extremely high purity, including the aforementioned elements. That is,
High-purity silicon is used in large quantities as a base for LSIs, high-purity niobium is used as a superconducting material, and high-purity molybdenum and tungsten are used as metal silicide targets for LSIs. It is thought that the uses of metal will expand. These high-purity metals are usually produced by first halogenating a low-purity crude raw material, then distilling it to make it highly purified, and then thermally decomposing or hydrogenolyzing it again to produce a high-purity product. At that time, higher-order halides are more difficult to decompose, resulting in lower yields and reaction rates.
Due to the high temperatures required, it is advantageous to use lower order halides. Further, when higher halides are produced as a by-product of the decomposition reaction of lower halides, it is advantageous to convert them into lower halides again and recycle them. To give a more specific example,
In the production of high-purity silicon, it is better to hydrogenolyze trichlorosilane than tetrachlorosilane, and to hydrogenolyze niobium tetrachloride or niobium octatrichloride rather than niobium pentachloride due to the reaction rate.
This is advantageous in order to increase the reaction yield and to keep the reaction conditions mild. Furthermore, since corrosive halides are handled, it is extremely important to lower the reaction temperature to reduce corrosivity. For this purpose, higher-order halides are once changed into lower-order halides, and these reactions are collectively called dehalogenation reactions. (Prior art and its problems) As a prior art for dehalogenating metal halides, there is a technology for dehalogenating and hydrogenating tetrachlorosilane to trichlorosilane in the presence of hydrogen using copper or copper chloride as a catalyst (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1998- 161915, JP-A-56-73617, JP-A-59-45919, etc.).
There is also a technique (Japanese Patent Publication No. 10532/1983) in which a similar reaction is carried out using a catalyst containing a platinum group metal. However, when copper chloride is used as a catalyst, of course
Even when copper is used as a catalyst, copper chloride is generated during the reaction process, and since these copper chlorides are volatile under the reaction conditions, they mix with trichlorosilane, reducing product purity, and the catalyst is also consumed. Therefore, copper or copper chloride catalysts cannot be used in long-term practical use. On the other hand, catalysts containing platinum group metals are said to be used as catalysts in which platinum group metals are supported on activated carbon, alumina, or silica, but porous activated carbon is used as the carrier, and γ- using alumina,
The silica also appears to be a commonly used porous silica gel. By the way, in the case of this catalyst, platinum group metals are not consumed like copper, but
Since the carrier is consumed and the activity is significantly reduced, it cannot be put into practical use for a long period of time. (Means for solving the problem) In the case of industrial production, it is extremely important to continuously obtain products of constant quality over a long period of time. The present inventors have focused on the superiority of technology that uses platinum group metals as catalysts, and have been researching and developing catalysts that can withstand long-term use from the viewpoint of industrialization. As a catalyst for dehalogenating in the presence of hydrogen, a catalyst in which at least one selected from the group consisting of platinum group metals and platinum group metal silicides is supported on corrosion-resistant ceramics or graphite has a long life. The present invention was completed based on the discovery that the catalyst performance was significantly improved. (Function) Since the larger the surface area of a catalyst, the greater the catalytic activity, it is common general knowledge to use a carrier with a larger surface area. Porous activated carbon, silica gel, γ-alumina, etc. are used as carriers in this dehalogenation reaction. is depleted and its activity decreases significantly. When using a catalyst having a corrosion-resistant ceramic or graphite carrier according to the present invention, the carrier is not consumed during the reaction and a long service life can be obtained. The corrosion-resistant ceramics herein are so-called new ceramics, and specifically, nitrides such as silicon nitride and boron nitride, and carbides such as silicon carbide are used. This is because the carrier in the present invention has extremely high corrosion resistance against high-temperature hydrogen and halogen atmospheres. Silicon nitride and other materials used for this carrier are difficult to manufacture and porous, making it difficult to support catalyst components, and conventionally used in semiconductor crucibles and structural materials. However, it is rarely used as a catalyst carrier; it was used for the first time in the dehalogenation reaction of halides, and there has been no example of its use in this reaction. The physical properties of the corrosion-resistant ceramic and graphite supports in the present invention are not limited in any way, but in order to support the active catalyst component and exhibit high activity, they are preferably porous bodies, with a porosity of 3 to 3. Preferably it is 50%, more preferably
It is 10-40%. Any silicon nitride, silicon carbide, or polon nitride obtained by conventional manufacturing methods can be used, but it is preferable to use a sintering method to make it porous. Further, as for the graphite, conventional porous graphite is preferably used. At least one of a platinum group metal and a platinum group metal silicide is used as the catalyst component. Namely, platinum, palladium, ruthenium, rhodium,
Iridium, osmium, and silicides thereof are used, but preferably at least one selected from the group consisting of palladium, ruthenium, and silicides thereof, and more preferably At least one selected from the group consisting of palladium and palladium silicide is used. Here, palladium silicide having a crystal structure of Pd 2 Si is preferably used. Further, two or more types of these catalyst components may be used in combination. For example, a combination of palladium and ruthenium. When palladium is used as a catalyst component, its supported amount is approximately 0.01 to 10.0 wt% based on the total weight of the catalyst.
Preferably about 0.1 to 5.0 wt%, more preferably about 0.3
~2.0wt%. Palladium loading amount is approximately 0.01wt
If the supported amount is less than 10.0 wt%, the catalyst activity will not be sufficiently exhibited and a long contact time will be required, and if the supported amount exceeds about 10.0 wt%, the activity will not increase even if the supported amount is increased, resulting in high cost. This is not desirable. Furthermore, as mentioned above, the preferred amount of palladium supported is 0.3 to 2.0 wt%, but when supporting this amount on the carrier, the size of the palladium particles,
The degree of dispersion is appropriate and catalytic activity is fully exhibited. When using something other than palladium as a catalyst component, the supported amount will vary somewhat depending on the component, but it may be used in an amount that is approximately the same as that of palladium. In addition, when two or more types of catalyst components are used,
The above-mentioned supported amount may be satisfied for all catalyst components.
The combination and the supported amount ratio may be appropriately selected depending on the reaction conditions and the like. Even when platinum group metals other than palladium and silicides of platinum group metals, such as platinum, ruthenium, rhodium, osmium, iridium, or silicides of these or palladium, are used as catalyst components, The same effect as when using palladium can be obtained. Next, the catalyst of the present invention can be produced by any known method, but the following method is preferred in order to uniformly support the catalyst components. That is, after a carrier such as silicon nitride is impregnated with an aqueous solution of a platinum group metal chloride, nitrate, or their ammonia complex salt at a predetermined concentration, the aqueous solution that is not retained on the carrier surface is removed and then dried as is. It is better to do so and then return it. A catalyst supporting a silicide of a platinum group metal is prepared by heating a catalyst supporting a platinum group metal to a silicon halide such as silicon tetrachloride and hydrogen at 400℃ to 800℃.
It can be produced by contacting at ℃. The reaction system using the catalyst of the present invention can be carried out in a normal flow reaction system such as a fixed bed by appropriately selecting the shape of the catalyst. Although the shape of the catalyst particles is not particularly limited, it is economical to use, for example, spheres, cylinders, and crushed bodies of 3 to 30 mm. Regarding the reaction conditions for the dehalogenation reaction of halides using the catalyst of the present invention, the temperature is 200-200°C.
1000℃, preferably 550~850℃, hydrogen pressure 1~
20atm, contact time 0.01~100 seconds, preferably 0.1~
Although the contact time is 5 seconds, a contact time of 1 second or less can sufficiently achieve the purpose. Further, the molar ratio of hydrogen/halide is preferably 0.5 to 30, preferably 2.0 to 10. By using the catalyst of the present invention, operations for dechlorinating tetrachlorosilane to trichlorosilane can be carried out industrially for a long period of time without any problems. Moreover, it is applicable not only to tetrachlorosilane but also to dehalogenation of other silicon halides, or niobium and zirconium halides in the presence of hydrogen. (Examples) Next, the present invention will be described based on examples so that the content of the present invention can be understood more clearly, but the present invention is not limited to these examples. In addition, in the following Examples and Comparative Examples, the surface area is measured using "Rapid Surface Area Measuring Device SA" manufactured by Shibata Scientific Instruments Co., Ltd.
-100'' BET surface area was measured using nitrogen.
The surface areas of the carriers used in Examples 1 to 5 were all measured with the above device and were below the measurement limit. Below the measurement limit of the above device means below 0.2 m 2 /g. Example 1 Palladium chloride was heated and dissolved under acidic conditions with hydrochloric acid to prepare an impregnating solution of an aqueous solution of palladium chloride. Table -
Silicon carbide (SiC) having a particle size of 4 mmφ shown in 1 was impregnated with the impregnating liquid, and the excess impregnating liquid that was not retained on the carrier surface was removed with a gradient, and after drying, it was reduced by passing hydrogen at room temperature. At this time, the amount of palladium supported was determined by analysis to be 1 wt%. Catalyst A thus prepared was packed into a quartz reaction tube and tested using a fixed bed flow reactor. Molar ratio of tetrachlorosilane and hydrogen 1:3
A mixed gas was passed through the reactor at a reaction temperature of 800°C for a contact time of 0.21 seconds, and the reaction gas was analyzed by online gas chromatography. Gas analysis values at the beginning of the reaction were 23.5% tetrachlorosilane, 1.4% trichlorosilane, and 1.5% hydrogen chloride, and the conversion rate from tetrachlorosilane to trichlorosilane was 5.6%.
It was %. The trichlorosilane yield gradually increased over time, and after 100 hours, analytical values of 21.5% tetrachlorosilane, 3.5% trichlorosilane, and 3.5% hydrogen chloride were obtained, and the conversion rate was 14.0%. After that, the conversion rate is almost constant;
A lifetime test of the catalyst was conducted continuously for 4,000 hours, but no decrease in catalyst activity was observed, and a certain level of activity was observed.

【表】 実施例 2 実施例1と全く同一の触媒Aを用いて反応試験
を行つた。ただし、反応に先立つてトリクロロシ
ランと水素との混合ガスを700℃で通じて、触媒
に担持されているパラジウムを予めパラジウムシ
リサイドに転換した後、実施例1と全く同一条件
で反応を行つたところ反応開始初期よりテトラク
ロロシランのトリクロロシランへの転化率は、
14.0%であり、4000時間触媒は一定活性を維持し
た。使用済触媒はX線回折により分析したとこ
ろ、Pb2Siの結晶構造をもつたパラジウムシリサ
イドに相当するピークが得られた。 実施例 3 含浸液として塩化パラジウムの塩酸酸性水溶液
を調製した。表−2に示す約3〜6mmの破砕体の
シリコンナイトライド(Si3N4)に含浸液を含浸
させ、担持表面に保持されない余分の含浸液を容
器を傾けることによつて除去し、乾燥後常温の水
素を通じ還元した。この時パラジウムの担持量を
分析で求めると1.1wt%であつた。 このようにして得た触媒Bを実施例1と同一試
験装置を用いてテストした。テトラクロロシラン
と水素のモル比1:5の混合ガスを反応温度700
℃、接触時間0.15秒で通じた。定常活性となつた
後の反応ガスはテトラクロロシラン14.4%、トリ
クロロシラン2.2%、塩化水素2.2%であり、転化
率は13.3%であり、4000時間まで活性低下するこ
となく連続運転が可能であつた。
[Table] Example 2 A reaction test was conducted using Catalyst A, which was exactly the same as in Example 1. However, prior to the reaction, a mixed gas of trichlorosilane and hydrogen was passed at 700°C to convert the palladium supported on the catalyst into palladium silicide, and then the reaction was carried out under exactly the same conditions as in Example 1. From the beginning of the reaction, the conversion rate of tetrachlorosilane to trichlorosilane is
14.0%, and the catalyst maintained constant activity for 4000 hours. When the spent catalyst was analyzed by X-ray diffraction, a peak corresponding to palladium silicide having a Pb 2 Si crystal structure was obtained. Example 3 An acidic aqueous solution of palladium chloride in hydrochloric acid was prepared as an impregnation liquid. Approximately 3 to 6 mm of crushed silicon nitride (Si 3 N 4 ) shown in Table 2 is impregnated with the impregnating liquid, the excess impregnating liquid that is not retained on the supporting surface is removed by tilting the container, and then dried. Afterwards, it was reduced by passing hydrogen at room temperature. At this time, the amount of palladium supported was determined by analysis to be 1.1 wt%. Catalyst B thus obtained was tested using the same test equipment as in Example 1. A mixed gas of tetrachlorosilane and hydrogen with a molar ratio of 1:5 was reacted at a reaction temperature of 700°C.
℃ and a contact time of 0.15 seconds. After reaching steady activity, the reaction gases were 14.4% tetrachlorosilane, 2.2% trichlorosilane, and 2.2% hydrogen chloride, the conversion rate was 13.3%, and continuous operation was possible for up to 4000 hours without a decrease in activity. .

【表】 実施例 4 塩化パラジウムの塩酸酸性含浸溶液を粒径約6
mmφ、カサ比重2.11ボロンナイトライド(BN)
担体に含浸させ、表面に保持されない余剰液を除
去し、乾燥後常温の水素を通じ還元し、触媒Cを
調製した。パラジウム担持量は0.5wt%であつた。
この触媒Cを実施例1と同じ試験装置を用いてテ
ストした。テトラクロロシランと水素とのモル比
1:7、反応温度720℃、接触時間0.4秒で反応を
もつたところ、定常活性となつた後の反応ガスの
組成はテトラクロロシラン10.4%、トリクロロロ
シラン2.1%、塩化水素2.1%であり、転化率は
16.8%であつた。触媒Cを使用した場合も活性低
下することなく1000時間の連続運転が行えた。 実施例 5 塩化パラジウムの塩酸酸性含浸溶液を、約3〜
6mmの破砕体でカサ比重1.77のグラフアイト担体
の含浸させ、表面に保持されない余剰液を除去
し、乾燥後常温の水素を通じ還元し、触媒Dを調
製した。パラジウム担持量は0.7wt%であつた。
この触媒Dを実施例1と同じ試験装置を用いてテ
ストした。テトラクロロシランと水素とのモル比
1:7、反応温度790℃、接触時間0.15秒で行つ
たところ、テトラクロロシランのトリクロロシラ
ンへの転化率は19.6%であり、1000時間連続テス
トを行つたが活性の低下は全く見られなかつた。 比較例 1 表3に示す物性をもつ石英レンガの4.76〜9.52
mmの破砕体を担体に用いて塩化パラジウム濃度50
g/の含浸液を用いて、1%パラジウム担体石
英レンガ触媒(触媒E)を調製した。実施例1と
同じ条件で反応テストを行つた。テトラクロロシ
ランのトリクロロシランへの転化率は、初期には
15%であつたが、反応経過に従つて徐々に低下
し、50時間後に13%、100時間後には12%まで低
下した。100時間経過後の触媒強度は完全に失わ
れており、触媒をとり出そうとする際に粉化して
しまつた。
[Table] Example 4 A hydrochloric acid acidic impregnation solution of palladium chloride was prepared with a particle size of approximately 6
mmφ, bulk specific gravity 2.11 boron nitride (BN)
Catalyst C was prepared by impregnating a carrier, removing excess liquid not retained on the surface, drying, and reducing with hydrogen at room temperature. The amount of palladium supported was 0.5 wt%.
This Catalyst C was tested using the same test equipment as in Example 1. When the reaction was carried out at a molar ratio of tetrachlorosilane and hydrogen of 1:7, a reaction temperature of 720°C, and a contact time of 0.4 seconds, the composition of the reaction gas after reaching steady-state activity was 10.4% tetrachlorosilane and 2.1% trichlorosilane. , hydrogen chloride is 2.1%, and the conversion rate is
It was 16.8%. Even when Catalyst C was used, continuous operation for 1000 hours was possible without any decrease in activity. Example 5 A hydrochloric acid acidic impregnation solution of palladium chloride was prepared from approx.
Catalyst D was prepared by impregnating a graphite carrier with a bulk specific gravity of 1.77 using a 6 mm crushed body, removing excess liquid not retained on the surface, drying, and reducing with hydrogen at room temperature. The amount of palladium supported was 0.7 wt%.
This catalyst D was tested using the same test equipment as in Example 1. When the molar ratio of tetrachlorosilane and hydrogen was 1:7, the reaction temperature was 790°C, and the contact time was 0.15 seconds, the conversion rate of tetrachlorosilane to trichlorosilane was 19.6%. No decrease was observed at all. Comparative Example 1 4.76 to 9.52 of quartz brick with physical properties shown in Table 3
Palladium chloride concentration is 50 using crushed body of mm as a carrier.
A 1% palladium-supported quartz brick catalyst (Catalyst E) was prepared using an impregnating solution of A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1. The conversion rate of tetrachlorosilane to trichlorosilane is initially
It was 15%, but gradually decreased as the reaction progressed, dropping to 13% after 50 hours and 12% after 100 hours. After 100 hours, the catalyst had completely lost its strength, and when trying to remove the catalyst, it turned into powder.

【表】 比較例 2 表2に示すシリカゲルにパラジウムを1%担持
した触媒Fを用いて実施例1と同じ条件で反応テ
ストを行つた。テトラクロロシランのトリクロロ
シランへの転化率は初期には15%であつたが、反
応経過に従つて低下し、30時間後には8%、50時
間後には6.5%、100時間後には4%まで低下し
た。100時間後触媒をとり出したところ、触媒は
形状をとどめずほとんど粉化しており、また触媒
重量の93.8wt%が減少消失していた。
[Table] Comparative Example 2 A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1 using Catalyst F in which 1% palladium was supported on silica gel shown in Table 2. The conversion rate of tetrachlorosilane to trichlorosilane was initially 15%, but decreased as the reaction progressed, dropping to 8% after 30 hours, 6.5% after 50 hours, and 4% after 100 hours. did. When the catalyst was taken out after 100 hours, it was found that the catalyst did not retain its shape and was almost powdered, and 93.8 wt% of the catalyst weight had decreased and disappeared.

【表】 実施例 6 実施例1と同様にシリコンカーバイド担体を用
いて0.4wt%ルテニウムを担持した触媒Gを調製
した。触媒Gを実施例1と全く同一条件でテスト
したところ、テトラクロロシランのトリクロロシ
ランへの転化率は9.4%であり、1000時間連続テ
ストを行つたが、活性の低下は見られなかつた。 実施例 7 実施例1と同様にシリコンカーバイド担体を用
いて0.4wt%白金を担持した触媒Hを調製した。
触媒Hを実施例1と全く同一条件でテストしたと
ころ、テトラクロロシランのトリクロロシランへ
の転化率は3.4%であり、1000時間連続テストを
行つたが、活性の低下は見られなかつた。 実施例 8 実施例4と同じ触媒Cを用いて反応温度350℃
において五塩化ニオブと水素とのモル比1:1の
混合ガスを接触時間0.4秒で通したところ、五塩
化ニオブより四塩化ニオブへの転化率36.2%であ
り、1000時間連続テストを行つたが、活性の低下
は見られなかつた。 実施例 9 実施例4と同じ触媒Cを用いて反応温度500℃
において三臭化バナジウムと水素とのモル比1:
3の混合ガスを接触時間0.3秒で通したところ、
三臭化バナジウム二臭化バナジウムへの転化率は
16.2%であり、1000時間連続テストを行つたが、
活性の低下はみられなかつた。 実施例 10 約4〜8mmの破砕体のシリコンナイトライド担
体に塩化パラジウム及び塩化ルテニルムの1:1
混合含浸溶液を用いて含浸し、担体に保持されな
い余分の含浸液を除去したのち乾燥し、水素還元
することにより0.3wt%パラジウム−0.3wt%。ル
テニウムの担持触媒Iを調製した。この触媒を用
いてテトラクロロシランと水素のモル比1:5の
混合ガスを反応温度750℃、接触時間0.22秒で通
じた。定常活性となつた後の反応ガスはテトラク
ロロシラン14.1%、トリクロロシラン2.5%、塩
化水素2.5%となり、転化率15.1%であり、1000
時間連続テストを行つたが、活性の低下は見られ
なかつた。 (発明の効果) 本発明の触媒は、その寿命が非常に長く、かつ
高活性である。担体とする耐食性セラミツクス又
はグラフアイトは耐食性に富むものであるが、こ
れらは腐食性の強い塩化水素が存在する雰囲気中
で、しかも高温である脱ハロゲン化反応において
十分な耐食性を有するもので、このことは従来知
られていなかつた。そして、耐食性に富む物質は
通常表面活性が小さいため担持能力が乏しく、触
媒作用を助長することはないと考えられ触媒の担
体に使用された例は従来ない。それにもかかわら
ず、このシリコンカーバイドなどに白金族金属な
どを担持させた本発明の触媒は長寿命を有し、か
つ十分な高活性を有するものであつて、長時間に
わたり高い転化率が得られる。
[Table] Example 6 Catalyst G supporting 0.4 wt% ruthenium was prepared in the same manner as in Example 1 using a silicon carbide carrier. When Catalyst G was tested under exactly the same conditions as in Example 1, the conversion rate of tetrachlorosilane to trichlorosilane was 9.4%, and no decrease in activity was observed even after 1000 hours of continuous testing. Example 7 Catalyst H supporting 0.4 wt% platinum was prepared in the same manner as in Example 1 using a silicon carbide carrier.
When Catalyst H was tested under exactly the same conditions as in Example 1, the conversion rate of tetrachlorosilane to trichlorosilane was 3.4%, and no decrease in activity was observed even after 1000 hours of continuous testing. Example 8 Using the same catalyst C as in Example 4, the reaction temperature was 350°C.
When a mixed gas of niobium pentachloride and hydrogen in a molar ratio of 1:1 was passed through for a contact time of 0.4 seconds, the conversion rate from niobium pentachloride to niobium tetrachloride was 36.2%, and the test was conducted continuously for 1000 hours. However, no decrease in activity was observed. Example 9 Using the same catalyst C as in Example 4, the reaction temperature was 500°C.
The molar ratio of vanadium tribromide to hydrogen is 1:
When the mixed gas of 3 was passed through for a contact time of 0.3 seconds,
The conversion rate of vanadium tribromide to vanadium dibromide is
It was 16.2%, and after 1000 hours of continuous testing,
No decrease in activity was observed. Example 10 1:1 of palladium chloride and ruthenium chloride on a silicon nitride support of approximately 4-8 mm crushed bodies
0.3 wt% palladium - 0.3 wt% by impregnating with a mixed impregnating solution, removing excess impregnating solution not retained on the carrier, drying, and hydrogen reduction. Ruthenium supported catalyst I was prepared. Using this catalyst, a mixed gas of tetrachlorosilane and hydrogen at a molar ratio of 1:5 was passed at a reaction temperature of 750°C and a contact time of 0.22 seconds. After the reaction gas becomes steady active, it becomes 14.1% tetrachlorosilane, 2.5% trichlorosilane, and 2.5% hydrogen chloride, and the conversion rate is 15.1%.
A continuous time test was conducted, but no decrease in activity was observed. (Effects of the Invention) The catalyst of the present invention has a very long life and high activity. Corrosion-resistant ceramics or graphite used as a carrier are highly corrosion resistant, but these have sufficient corrosion resistance in dehalogenation reactions at high temperatures in an atmosphere containing highly corrosive hydrogen chloride. It was previously unknown. In addition, since materials with high corrosion resistance usually have low surface activity and poor supporting ability, they are thought not to promote catalytic action and have never been used as catalyst carriers. Nevertheless, the catalyst of the present invention in which a platinum group metal or the like is supported on silicon carbide or the like has a long life and sufficiently high activity, and a high conversion rate can be obtained over a long period of time. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ケイ素、ニオブ又はバンジウムのハロゲン化
物を水素の存在下で脱ハロゲン化するための触媒
であつて、耐食性セラミツクス又はグラフアイト
に白金族金属及び白金族金属のケイ化物からなる
群より選ばれた少なくとも一つを担持したことを
特徴とする触媒。
1 A catalyst for dehalogenating silicon, niobium or vandium halides in the presence of hydrogen, which comprises at least one selected from the group consisting of platinum group metals and platinum group metal silicides on corrosion-resistant ceramics or graphite. A catalyst characterized by supporting one of the following.
JP61233297A 1986-07-10 1986-10-02 Halide dehalogenation catalyst Granted JPS6388039A (en)

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JP61233297A JPS6388039A (en) 1986-10-02 1986-10-02 Halide dehalogenation catalyst
DE8787109942T DE3782213T2 (en) 1986-07-10 1987-07-09 METHOD FOR THE DEHALOGENATION OF A HALOGENID AND CATALYST THEREFOR.
EP87109942A EP0255877B1 (en) 1986-07-10 1987-07-09 Method for dehalogenation of a halide and catalyst used therefor
US07/071,964 US4956326A (en) 1986-07-10 1987-07-10 Method for dehalogenation of a halide and catalyst used therefor

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