catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2018-2-50-56catal-509Research ArticleОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫDOMESTIC CATALYSTКаталитическая активность Amberlyst A-21 в диспропорционировании трихлорсилана при критических температурных условияхThe Catalytic Activity of Amberlyst A-21 to Disproportionation of Trichlorosilane at Critical TemperaturesВоротынцевА. В.VorotyntsevA. V.ctls@kalvis.ruПетуховА. Н.PetukhovA. N.ctls@kalvis.ruРазовЕ. Н.RazovE. N.ctls@kalvis.ruМакаровД. А.MakarovD. A.ctls@kalvis.ruВоротынцевВ. М.VorotyntsevV. M.ctls@kalvis.ruНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ)РоссияNizhny Novgorod State Technical UniversityRussian FederationИнститут проблем машиностроения РАН (ИПМ РАН), Нижний НовгородРоссияInstitute of Machine Construction Problems, Nizhny NovgorodRussian Federation2018190320181825056Copyright © LLC "KALVIS", 20182018LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/509

Впервые исследованы каталитические свойства анионообменной смолы Amberlyst A-21 в реакции диспропорционирования трихлор-силана (ТХС) в газовой фазе при критических для смолы температурах (до 423 K). С использованием термодесорбции с последующим пиролизом установлено, что при температурах выше 423 К происходит термическое разложение Amberlyst A-21 с образованием хлористого метила и деструкция сферической полимерной матрицы. В интервале температур 333–423 K кажущаяся энергия активации диспропорционирования ТХС с использованием Amberlyst A-21 составила 37,12 кДж/моль, а константа скорости реакции – 0,80 с–1 (при 423 K). Измерение каталитической активности смолы в диспропорционировани ТХС в течение 3 мес при 423 К продемонстрировало стабильность ее каталитических свойств.

Catalytic properties of anion-exchange resin Amberlyst A-21 in gas-phase disproportionation of trichlorosilane (TCS) at resine critical temperature (up to 423 K) were studied for the first time. The thermodesorprtion followed by pyrolysis were used to establish thermal destruction of Amberlyst A-21 undergoes to form methyl chloride and of the spherical matrix at above 423 K. When Amberlyst A-21 operated at 333–423 K, the apparent activation energy of TCS disproportionation was 37.12 kJ/mol, and the reaction rate constant 0.80 s–1 (at 423 K). Three-month testing of the resin for TCS disproportionation at 423 K demonstrated the stabile catalytic activity.

гетерогенный катализАmberlyst A-21диспропорционированиетрихлорсилантетрахлорид кремниямоносиланheterogeneous catalysisAmberlyst A-21disproportionationtrichlorosilanesilicon tetrachloridemonosilaneReferencesAhn S.H., Chun D.M. and Chu W.S. // Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2013. vol. 14, no. 6, pp. 873—874.Ahn S.H., Chun D.M. and Chu W.S. // Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2013. vol. 14, no. 6, pp. 873—874.Shah A.V., Meier J. and Vallat-Sauvain E. // Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2003. vol. 78, pp. 469—491.Shah A.V., Meier J. and Vallat-Sauvain E. // Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2003. vol. 78, pp. 469—491.Nishi Y. and Doering R. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, CRC Press, 2007.Nishi Y. and Doering R. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, CRC Press, 2007.Eaglesham D. J. and Cerullo M. // Phys. Rev. Lett., 1990. vol. 64, pp. 1943-1947.Eaglesham D. J. and Cerullo M. // Phys. Rev. Lett., 1990. vol. 64, pp. 1943-1947.Chu S. and Majumdar A. // Nature, 2012. vol. 488. no 7411, pp. 294-303.Chu S. and Majumdar A. // Nature, 2012. vol. 488. no 7411, pp. 294-303.Bathey B.R. and Cretella M.C. // J. Mater. Sc. 2005. vol. 17, no. 11, pp. 3877—3896.Bathey B.R. and Cretella M.C. // J. Mater. Sc. 2005. vol. 17, no. 11, pp. 3877—3896.O'Mara W.C., Herring R.B. and Hunt L.P. Handbook of Semiconductor Silicon Technology, New Jersey: Noyes Publications, 1990.O'Mara W.C., Herring R.B. and Hunt L.P. Handbook of Semiconductor Silicon Technology, New Jersey: Noyes Publications, 1990.Green M.A. // Solar Energy, 2004. vol. 76, nos. 1—3, pp. 3—8.Green M.A. // Solar Energy, 2004. vol. 76, nos. 1—3, pp. 3—8.Duchemin M.J-P., Bonnet M.M. and Koelsch M.F. // J. Electrochem. Soc. 1978. vol. 125, pp. 637—644.Duchemin M.J-P., Bonnet M.M. and Koelsch M.F. // J. Electrochem. Soc. 1978. vol. 125, pp. 637—644.Luque A. and Hegedus S. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, John Wiley & Sons. 2011.Luque A. and Hegedus S. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, John Wiley & Sons. 2011.US Patent 3963838, 15.06.1976.US Patent 3963838, 15.06.1976.Iya S.K., Flagella R.N. and Dipaolo F.S. // J. Electrochem. Soc., 1982, vol. 129, pp. 1531—1535.Iya S.K., Flagella R.N. and Dipaolo F.S. // J. Electrochem. Soc., 1982, vol. 129, pp. 1531—1535.WO Patent 1996/041036, 03.04.1997.WO Patent 1996/041036, 03.04.1997.Yasuda K. and Okabe T.H. // J. Jpn. Inst. Met., 2010, vol. 74, pp. 1—9.Yasuda K. and Okabe T.H. // J. Jpn. Inst. Met., 2010, vol. 74, pp. 1—9.Hou Y.Q., Xie G., Nie Z.F. and Li N. // Adv Mat Res., 2014, vol. 881-883, pp. 1805-1808.Hou Y.Q., Xie G., Nie Z.F. and Li N. // Adv Mat Res., 2014, vol. 881-883, pp. 1805-1808.Liu S., Xiao W. // Chem. Eng. Sci., 2015, vol. 127. pp. 84—94.Liu S., Xiao W. // Chem. Eng. Sci., 2015, vol. 127. pp. 84—94.Union Carbide Corp. Final Report, DOE/JPL Contract 954334,National Technical Information Center, Springfield, VA, 1981.Union Carbide Corp. Final Report, DOE/JPL Contract 954334,National Technical Information Center, Springfield, VA, 1981.Пат. РФ 2152902; 20.07.2000.Пат. РФ 2152902; 20.07.2000.Mehler M. // Electronic News., 1984, vol. 30, no 1485, pp. 54.Mehler M. // Electronic News., 1984, vol. 30, no 1485, pp. 54.Iya J.К. // J. Cryst. Growth., 1986, vol. 75, pp. 88—90.Iya J.К. // J. Cryst. Growth., 1986, vol. 75, pp. 88—90.Vorotyntsev V.M., Mochalov G.M. and Nipruk O.V. // Russ. J. Appl. Chem., 2001, vol. 74, no. 4, pp. 621—625.Vorotyntsev V.M., Mochalov G.M. and Nipruk O.V. // Russ. J. Appl. Chem., 2001, vol. 74, no. 4, pp. 621—625.US Patent 4704264, 03.11.1987.US Patent 4704264, 03.11.1987.US Patent 4667048, 19.05.1987.US Patent 4667048, 19.05.1987.US Patent 4395389, 10.01.2017.US Patent 4395389, 10.01.2017.Vorotyntsev A.V., Zelentsov S.V., Vorotyntsev V.M. // Russ.Chem. Bull., 2011, vol. 60, no. 8, pp. 1531-1536.Vorotyntsev A.V., Zelentsov S.V., Vorotyntsev V.M. // Russ.Chem. Bull., 2011, vol. 60, no. 8, pp. 1531-1536.Vorotyntsev A.V., Mochalov G.M., Vorotyntsev V.M. // Inorg.Mat., 2013, vol. 48, no. 1, pp.1-5.Vorotyntsev A.V., Mochalov G.M., Vorotyntsev V.M. // Inorg.Mat., 2013, vol. 48, no. 1, pp.1-5.Vorotyntsev A.V., Petukhov A.N., Vorotyntsev I.V., Sazanova T.S., Trubyanov M.M., Kopersak I.Y., Razov E.N. and Vorotyntsev V.M. // App. Cat. B: Environ., 2016, vol. 198, pp. 334—346.Vorotyntsev A.V., Petukhov A.N., Vorotyntsev I.V., Sazanova T.S., Trubyanov M.M., Kopersak I.Y., Razov E.N. and Vorotyntsev V.M. // App. Cat. B: Environ., 2016, vol. 198, pp. 334—346.Rossi J.A., Willardson R.K., Weber E.R. and Rode D.L. // SiliconEpitaxy, Academic Press: Semiconductors and semimetals, 2001.Rossi J.A., Willardson R.K., Weber E.R. and Rode D.L. // SiliconEpitaxy, Academic Press: Semiconductors and semimetals, 2001.Lynch D., Ben W. and Ji X. 140th Annual Meeting and Exhibition, Materials Processing and Energy Materials.: John Wiley. 2011. pp. 685—692.Lynch D., Ben W. and Ji X. 140th Annual Meeting and Exhibition, Materials Processing and Energy Materials.: John Wiley. 2011. pp. 685—692.Kornev R.A., Vorotyntsev V.M., Petukhov A.N., Razov E.N., Mochalov L.A., Trubyanov M.M. and Vorotyntsev A.V. // RSC Adv., 2016, vol. 6, no. 102, pp. 99816—99824.Kornev R.A., Vorotyntsev V.M., Petukhov A.N., Razov E.N., Mochalov L.A., Trubyanov M.M. and Vorotyntsev A.V. // RSC Adv., 2016, vol. 6, no. 102, pp. 99816—99824.Mansfeld D.A, Vodopyanov A.V, Golubev S.V. // Thin Sol. Film., 2014. vol. 562, pp.114—117.Mansfeld D.A, Vodopyanov A.V, Golubev S.V. // Thin Sol. Film., 2014. vol. 562, pp.114—117.Bruno G., Capezzuto P., Cicala G. and Cramarossa F. // Plasm. Chem. Plasm. Proc. 1986, vol. 6, no. 2. pp. 109—125.Bruno G., Capezzuto P., Cicala G. and Cramarossa F. // Plasm. Chem. Plasm. Proc. 1986, vol. 6, no. 2. pp. 109—125.Platz R. and Wagner S. // Appl. Phys. Lett., 1998, vol. 73, pp. 1236—1238.Platz R. and Wagner S. // Appl. Phys. Lett., 1998, vol. 73, pp. 1236—1238.Mochalov L.A., Kornev R.A., Nezhdanov A.V., Mashin A.I., LobanovA.S., Kostrov A.V., Vorotyntsev V.M. and Vorotyntsev A.V. // Plasm. Chem. Plasm. Proc., 2016, vol. 36, no. 3, pp. 849—856.Mochalov L.A., Kornev R.A., Nezhdanov A.V., Mashin A.I., LobanovA.S., Kostrov A.V., Vorotyntsev V.M. and Vorotyntsev A.V. // Plasm. Chem. Plasm. Proc., 2016, vol. 36, no. 3, pp. 849—856.US Patent 2627451, 21.02.1956.US Patent 2627451, 21.02.1956.Vorotyntsev A.V., Zelentsov S.V., Vorotyntsev V.M., Petukhov A.N., Kadomtseva A.V. // Russ. Chem. Bull., 2015, vol. 64, no. 4, pp. 759-765.Vorotyntsev A.V., Zelentsov S.V., Vorotyntsev V.M., Petukhov A.N., Kadomtseva A.V. // Russ. Chem. Bull., 2015, vol. 64, no. 4, pp. 759-765.US Patent 2732280, 24.01.1956.US Patent 2732280, 24.01.1956.US Patent 2834648, 13.05.1958.US Patent 2834648, 13.05.1958.US Patent 4605543, 12.08.1986.US Patent 4605543, 12.08.1986.Zagorodni A.A. Ion Exchange Materials: Properties and Applications, Elsevier. 2007.Zagorodni A.A. Ion Exchange Materials: Properties and Applications, Elsevier. 2007.US Patent 3968199, 06.07.1976US Patent 3968199, 06.07.1976US Patent 4340574, 20.07.1982.US Patent 4340574, 20.07.1982.US Patent 4613489, 23.09.1986.US Patent 4613489, 23.09.1986.US Patent 4548917, 22.10.1985.US Patent 4548917, 22.10.1985.DE Patent 2162537, 13.07.1972.DE Patent 2162537, 13.07.1972.Huang X., Ding W.-J., Yan J.-M. and Xia W.-D. // Ind. Eng. Chem. Res. 2013, vol. 52, no. 18, pp. 6211—6220.Huang X., Ding W.-J., Yan J.-M. and Xia W.-D. // Ind. Eng. Chem. Res. 2013, vol. 52, no. 18, pp. 6211—6220.Alcántara-Avila J.R., Sillas-Delgado H.A. andSegovia-HernándezJ.G. // Comput. Chem. Eng., 2015, vol. 78, pp. 85—93.Alcántara-Avila J.R., Sillas-Delgado H.A. andSegovia-HernándezJ.G. // Comput. Chem. Eng., 2015, vol. 78, pp. 85—93.Devyatykh G.G., Panov G.I. and Kharitonov A.S. // Journal. Inorg.Chem. 1987, vol. 32, no. 4, pp. 1002—1005.Devyatykh G.G., Panov G.I. and Kharitonov A.S. // Journal. Inorg.Chem. 1987, vol. 32, no. 4, pp. 1002—1005.Vorotyntsev V.M., Balabanov V.V. and Shamrakov D.A. // Highpurity subst. 1987, vol. 3, pp. 74—78.Vorotyntsev V.M., Balabanov V.V. and Shamrakov D.A. // Highpurity subst. 1987, vol. 3, pp. 74—78.Grishnova N.D., Gusev A.V., Moiseev A.N., Mochalov G.M., Balanovskii N.V. andKharina T.P. // Russ. J. App. Chem. 1999, vol. 72, no. 10, pp. 1761—1766.Grishnova N.D., Gusev A.V., Moiseev A.N., Mochalov G.M., Balanovskii N.V. andKharina T.P. // Russ. J. App. Chem. 1999, vol. 72, no. 10, pp. 1761—1766.Vorotyntsev A.V., Petukhov A.N., Makarov D.A., Razov E.N., Vorotyntsev I.V., Nyuchev A.V., Kirillova N.I., Vorotyntsev V.M. // App. Cat. B: Environ., 2018, vol. 224, pp. 621—633.Vorotyntsev A.V., Petukhov A.N., Makarov D.A., Razov E.N., Vorotyntsev I.V., Nyuchev A.V., Kirillova N.I., Vorotyntsev V.M. // App. Cat. B: Environ., 2018, vol. 224, pp. 621—633.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.