中国粉体网讯 高纯二氧化硅是一种性能较好的硅材料，具有良好的物理性质，例如抗划伤、耐高温、耐腐蚀等，主要应用在高科技领域，用来制备石英玻璃、集成电路板、光纤通讯、多晶硅以及光学仪器等。近些年来，由于高纯二氧化硅在电子封装领域的广泛应用极大地提升了其市场价值，当纯度达到6N(99.9999%)时其售价可达到数万美金一吨。
“高纯二氧化硅”通常是指二氧化硅中含有的金属杂质总量小于10×10-6，单个非金属杂质含量小于10×10-6。当应用于电子领域时，还要求高纯二氧化硅中的放射性元素U和Th各小于1.0×10-9，有的甚至要求U和Th各小于0.1×10-9。
高纯二氧化硅大体上分为两类：天然的和合成的。天然的二氧化硅是由石英、硅石等通过精制而得，但其中的放射性元素U和Th只能降至1.0×10-9左右，难以满足电子材料的要求。而合成高纯二氧化硅可由硅的卤化物、硅醇或硅酸钠制得，其质量可以满足电子领域的要求。合成高纯二氧化硅的方法有以下三种。
1气相法
该工艺的主要原料包括四氯化硅和甲基三氯硅烷。利用硅烷与氢气氧气混合后，高温条件下发生水解生成无定型的SiO2，温度需要达到1200~1600℃，然后通过骤然降温、旋风分离等气固分离得到产品。反应原理用反应式表示为：
工艺流程图如下：
气相法SiO2生产流程
工艺特点：生产工艺简单；由于过程中需要高温环境，所以对设备要求高；制备的SiO2产品品质好，生产成本较高。
2沉淀法
目前国内SiO2需求量的70%是通过沉淀法制备的。沉淀法的主要原料是水玻璃，即硅酸钠。沉淀法生产SiO2的原理是使硅酸钠与空气中的二氧化碳或酸溶液反应生成偏硅酸沉淀，经过滤、洗涤、干燥、煅烧后得到SiO2。反应方程式如下：
工艺特点：该生产工艺操作简单，条件易控制，生产成本低，但是产品性能不高，纯度低，容易发生团聚，粒径大。
3溶胶—凝胶法
溶胶凝胶法制备SiO2的原理是利用金属盐的水解，水解过程中会产生凝胶，过滤并对凝胶中的有机溶剂进行洗涤，干燥后得到产品SiO2。工艺过程原理用下面的方程式表示：
工艺特点：生产工艺简单，对设备的要求低，生产过程中除了原料有机溶剂没有添加其他物质，所以制备出的SiO2是纯净的，杂质含量较少。但是，因为实验过程中可变因素较多，不能达到准确控制，目前只停留在实验室小试阶段。
2019年10月30日-31日，由中国粉体网主办的“2019全国石英大会”将在江苏徐州举行，届时来自武汉工程大学的姜兴茂教授将带来《高纯晶体二氧化硅的人工合成》的精彩报告，介绍更多关于高纯二氧化硅的关键技术的探讨，敬请期待！
姜兴茂个人简介
姜兴茂，男，新墨西哥大学化学工程博士，国家特聘专家，江苏省双创人才。现为武汉工程大学教授，博士生导师，美国Lovelace呼吸研究所客座科学家。在美国期间，曾完成美国能源部、美国空军、美国自然科学基金、美国国立卫生研究院等重大研究项目。回国以来先后主持或参与国家自然科学基金面上项目、重点项目三项。发表SCI论文60多篇，引用超过2000次。2011年获美国新墨西哥大学创造发明奖。出版英文学术专著1部。已申请或授权国内外发明专利60多项，其中，已授权美国发明专利10项。2016年获中国产学研合作创新奖、江苏省优秀企业家。
参考来源：
卢芳仪.高纯二氧化硅的研制
张琪.氨化法制备高纯二氧化硅及高纯石英的过程研究
徐伟.以天然硅藻土为原料的高纯二氧化硅制备以及纯度表征
（中国粉体网编辑整理/墨玉）
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