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Title: Síntese de Trietoxissilano precursor de monossilano para produção de silício grau solar por rota livre de cloretos.
Authors: Faria, André Luis Pimenta de
metadata.dc.contributor.advisor: Branco, José Roberto Tavares
Keywords: Silício
Lixiviação
Energia solar
Geração de energia fotovoltaica
Issue Date: 2014
Citation: FARIA, André Luis Pimenta de. Síntese de Trietoxissilano precursor de monossilano para produção de silício grau solar por rota livre de cloretos. 2014. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2014.
Abstract: A crescente utilização de silício na indústria fotovoltaica e eletrônica vem aumentando a demanda pelo produto puro (silício grau solar e grau eletrônico), o silício puro é obtido normalmente do silício grau metalúrgico, que apresenta pureza em torno de 95%. O silício de alta pureza pode ser obtido a partir do monossilano (SiH4), o objetivo deste trabalho foi propor a obtenção de um precursor do monossilano por meio de uma rota química catalítica livre de cloros e cloretos, portanto mais limpa e consideravelmente menos danosa ao meio ambiente. Este processo inicia-se por uma síntese, uma reação catalisada, entre alcoóis e o Si-GM, resultando assim em substâncias chamadas de alcoxissilanos com fórmula geral Si(OR), onde “R” representa radicais orgânicos, como metila, etila, etc. Em uma segunda etapa, o alcoxissilanos, precursor do monossilano, também passa por uma reação catalisada, chamada desproporcionamento, ou seja, ocorre simultaneamente uma reação de oxidação e redução entre moléculas de uma mesma substância, os produtos gerados são então o tetra-alcoxissilanos e o SiH4. Primeiramente o Si-GM foi purificado pela lixiviação ácida, foram utilizadas partículas com tamanho médio de 60μm, inseriu-se o cobre como catalisador em amostras de silício lixiviado e não lixiviado por impregnação de via húmida e estas então foram ativadas por tratamento térmico a uma temperatura de 250°C e atmosfera de H2. No processo de síntese usou-se o etanol com reagente em um sistema de reator de leito fixo, foram avaliadas as influências da temperatura (250, 350 e 450°C), da composição química do silício (lixiviado e não lixiviado) e a proporção de catalisador (1,5%, 3,5% e 7% m/m). O processo de lixiviação ácida mostrou-se eficiente na remoção de contaminantes, chegando a uma pureza relativa igual a 99,96%. O TES não teria sido produzido no modelo aqui proposto, mas a presença do TEOS confirma que o sistema de leito pode ser uma alternativa de rota para esta síntese, também foi possível avaliar a viabilidade técnica do processo no que diz respeito ao reaproveitamento de resíduos.
metadata.dc.description.abstracten: The silicon use at photovoltaic and electronics industry has growing (solar grade silicon and electronic grade) increased pure product demand. Pure silicon usually obtained from metallurgical grade silicon, which has purity around 95%. The high purity silicon can be obtained from monosilane (SiH4). This work aim was obtain a monosilane precursor through a catalytic chemical route free of chlorides and chlorines thus considerably cleaner and less environment damaging. This process starts by synthesis, a catalyzed reaction, between alcohols and GM-Si, resulting in substances called alkoxysilanes to formula Si(OR), where "R" represents organic radicals, such as methyl, ethyl, etc. In a second step, the alkoxysilane, monosilane precursor, also undergoes a catalyzed reaction, called disproportionation, i.e., a oxidation and reduction reaction occurs both between same substances molecules, products generated are then tetra-alkoxysilanes and SiH4. Si-GM was purified by acid leaching, an average particle size of 60μm were used, copper was inserted as catalyst in silicon samples leached and not leached by the wet impregnation and these were then activated by heat treatment at 250°C and H2 atmosphere. Ethanol was used in synthesis process in a fixed bed reactor system, temperature influences (250, 350 and 450 ° C), silicon chemical composition (not leachate and leachate) were evaluated also catalyst proportion (1.5%, 3.5% and 7% w/w). Leaching process has been successful in removing contaminants, reaching a relative purity equal 99.96%. The TES would not have been produced in model proposed here, but TEOS presence confirms that bed system can be a synthesis alternative route, it was also possible to evaluate process technical feasibility with respect waste reuse.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/5317
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 06/05/2015 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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