隨著天然水晶資源的持續(xù)減少，高純合成石英的研究逐漸受到重視。受自然環(huán)境所限，長期來看，合成石英是唯一不受制于人的技術(shù)路徑。現(xiàn)有合成方法，主要為氣相合成法，化學(xué)沉淀法，溶膠?凝膠法、四氯化硅水解法，正是因為這些合成路線，所合成的石英砂主要為非晶相，相比于天然石英，在使用壽命、硬度、耐溫性能，尤其是采用TEOS、TMOS有機(jī)硅醇鹽水解方式，其在高溫熔融過程中，合成石英粉末中殘留的碳，易生成CO2，CO等氣體，引起石英制品氣泡包覆體，羥基數(shù)量較多等缺陷，其一直是技術(shù)瓶頸，限制廣泛應(yīng)用。
近日，中觸媒新材料股份有限公司申請一項名為“一種遞次在線補給高純二氧化硅結(jié)晶體合成方法”專利，公開號CN202410481244.X，申請日期為2024年4月。
該發(fā)明所采取的在線遞次補給工藝方法是以水玻璃為原料，由高純的非晶態(tài)二氧化硅溶液與促進(jìn)劑在混合器中，形成前軀體，在一種中高溫，相對低壓的水熱合成硅晶體，多次補給，控制所述硅晶體生長方向、大小。
該發(fā)明所采取的遞次在線補給高純二氧化硅結(jié)晶體合成系統(tǒng)包括水熱反應(yīng)釜、補給系統(tǒng)和恒壓系統(tǒng)，水熱反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有進(jìn)料管和排氣管，還包括補給系統(tǒng)和恒壓系統(tǒng)。
一種遞次在線補給高純二氧化硅結(jié)晶體合成方法中所述水熱反應(yīng)釜示意圖
一種遞次在線補給高純二氧化硅結(jié)晶體合成方法中工藝流程圖
所制備的晶體二氧化硅的X射線衍射譜圖所
制備的晶體二氧化硅的掃描電鏡圖
該發(fā)明涉及的工藝簡單，不引入新的雜質(zhì)，反應(yīng)條件相對溫和，安全性穩(wěn)定，易控制。
另外，該發(fā)明所得到的高純二氧化硅晶體與天然石英具有相同晶格，為石英晶體型，粒徑>10μm，不需要粉碎，可以有效解決，以有機(jī)硅醇鹽為原料，合成石英非晶體殘留的碳，所導(dǎo)致的氣泡包覆體高、羥基高等問題，在一定程度上，可以緩解天然石英礦短缺現(xiàn)狀，可應(yīng)用于工業(yè)擴(kuò)大規(guī)模量產(chǎn)，具有顯著的增益效果。
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