1、特气制备收稿日期:2022-10-17六氟化钼的制备袁胜芳，张金彪，铁宁，翟晓颖，谢腾升(昊华气体有限公司，河南 洛阳 471000)摘要:六氟化钼在电子信息产业及核电源中有着明显的优势，简述了六氟化钼(MoF6)的理化性质及制备方法，对目前几种常用的六氟化钼的制备工艺技术进行简单总结。关键词:六氟化钼;制备;纯化;蒸馏中图分类号:TQ117文献标志码:A文章编号:1007-7804(2023)01-0018-02doi:10.3969/j.issn.1007-7804.2023.01.006Preparation of Molybdenum HexafluorideYUAN Shengfan
2、g，ZHANG Jinbiao，TIE Ning，ZHAI Xiaoying，XIE Tengsheng(Haohua Gas Co，Ltd，Luoyang 471000，China)Abstract:Molybdenum hexafluoride has obvious advantages in electronic information industry and nuclear power supplyBriefly describes the physical and chemical properties and preparation methods of molybdenum
3、hexafluoride(MoF6)，andbriefly summarizes several commonly used preparation technologies of molybdenum hexafluorideKey words:molybdenum hexafluoride;preparation;purification;distillation钼(Mo)具有高热导率、高导电率、低热膨胀系数等优点，被广泛应用于电子信息产业及核电源领域。在电子信息产业，钼主要作为靶材溅射薄膜使用，通常要求钼具有较高的纯度，传统的钼冶金技术仅能将钼提纯至 4N 级，无法达到 5N 级及以上，
4、因此必须采用化学气相沉积(CVD)工艺制备。六氟化钼(MoF6)是唯一能稳定存在的 Mo 氟化物，其熔点、沸点较低，使用化学气相沉积工艺制备。MoF6还可在微电子工业中用作化学气相沉积硅化钼或钼，以制作低电阻、高熔点的互联线和栅极。1MoF6的物化性质MoF6在 低 温 下 为 白 色 块 状 晶 体，熔 点 为17.5，沸点为 35，相对分子量为 209 93。在强氧化剂存在的条件下，六氟化钼能侵蚀除金、铂以外的许多金属，使金属表面变为蓝色，与碱性氟化物生成配位化合物 M21 MoF8。MoF6遇水很快水解，迅速生成氟化氢(HF)和三氧化钼。2MoF6的合成六氟化钼的主要合成方法有以下几种，
5、常用钼(Mo)与氟气(F2)直接反应的方法来合成 MoF6。2 1钼粉与氟气直接反应仝庆等人1 提出将氟气净化，去除氟化氢，在200 350下，氟气与钼粉反应 2 4 h，制备得到六氟化钼粗产品。反应式如式(1)。Mo+3F2MoF6(1)那顺孟和等人2 采用氟气与氮气的混合气(体积比为12)在100 cm3/min 流量、320反应温度条件下制备六氟化钼。T A ODonnell 等人3 在铜制反应器中通过氟气直接氟化钼粉制备六氟化钼，在 78时收集在玻璃捕集器中。2 2钼粉与三氟化溴、三氟化氯反应在钼粉上通入三氟化溴或三氟化氯并加热到350，即可制得六氟化钼。反应式如式(2)、(3)。第
6、41 卷第 1 期低 温 与 特 气Vol.41，No.12023 年 2 月Low Temperature and Specialty GasesFeb.，2023Mo+2BrF3MoF6+Br2(2)Mo+2ClF3MoF6+Cl2(3)2 3三氧化钼与四氟化硫或三氟化溴反应用四氟化硫或三氟化溴在密封的反应器内于350下将三氧化钼氟化，产品收率较好 4，反应式如式(4)。2MoO3+3SF42MoF6+3SO2(4)2 4三氟化氮与钼粉反应采用三氟化氮与钼粉反应可以得到六氟化钼5，反应式如式(5)。Mo+2NF3MoF6+N2(5)2 5六溴化三钼与氟化氢反应在 800 条件下，六溴化三钼
7、与氟化氢发生少量反应，生成六氟化钼6。反应式如式(6)、(7)。Mo3Br6+6HF3MoF6+6HBr(6)3MoF22Mo+MoF6(7)3MoF6的纯化工艺上述方法制得的 MoF6中含有 N2、O2、CO、CO2、SF6、CF4、SiF4、WF6、NF3、HF 和一些金属杂质，应根据各杂质的物性分别进行去除。表 1 为 MoF6中主要杂质的物性数据。表 1合成 MoF6中主要杂质的物性数据Table 1Physical property data of main impuritiesin synthetic MoF6物质熔点/沸点/临界温度/临界压力/MPaN2209 91961473
8、39O2218 81831195 04CO205 11921407 38CO256 678 531 17 38NF3206 812939 44 53CF4186 812845 63 74SiF486 894 814 23 72SF650 763 945 53 76WF62 317 1195 44 68MoF617 435136 57 24HF83 219 5187 96 48在表 1 列出的杂质中，N2、O2、CO、CO2、SF6、CF4、SiF4及 NF3与 MoF6沸点相差较大，可通过蒸馏等方法去除;HF、WF6与 MoF6沸点及性质较接近，考虑用吸附、精馏的方法去除。此外，Mo 粉中有许
9、多金属杂质，所以合成的 MoF6中金属离子含量较高，可通过转移容器及过滤等方法去除。3 1易挥发组分的去除N2、O2、CO、CO2、SF6、CF4、SiF4及 NF3等易挥发组分与 MoF6的沸点相差较大，一般通过蒸馏的方式去除。仝庆等人提供了一种提纯六氟化钼的方法。1 将制得的六氟化钼通过冷冻的方式冷凝到收集器;2 收集器温度保持在 50 0，抽空去除易挥发气体;3 加热收集器温度至 40，回流柱温度为 35，钢瓶温度为 50 0，灌装六氟化钼。3 2HF 的脱除S Sateria 等人 7 提出了一种吸附法去除六氟化钨中 HF 的方法。将氟化钠或氟化钾装入吸附容器中，在合适的吸附温度下吸附
10、 HF。反应式如式(8)。3NaF(或 KF)+HFNaHF2(或 KHF2)(8)六氟化钼与六氟化钨性质接近，六氟化钼中的HF 也可采用氟化钠进行吸附去除。4结 语六氟化钼的制备方法各有优缺点。钼粉与三氟化溴、三氟化氯反应和六溴化三钼与氟化氢反应都涉及到强腐蚀性介质，因此对设备的要求较高。氟气直接氟化法和三氟化氮与钼粉反应制备六氟化钼工艺可适用于大规模生产，且三氟化氮与钼粉反应制备六氟化钼产品纯度高。无论哪种方法制备的六氟化钼，都需要对其进行纯化和精制，以满足集成电路行业对高纯钼的需求。参考文献:1核工业理化工程研究院华核新技术开发公司 六氟化钼的制备方法:中国，201310385407 6
11、 P 2015-05-13 2那顺孟和，杨桂梧 实验室制备六氟合钼和六氟合钨的方法 J 内蒙古农牧学院学报，1997，18(1):108-110 3ODONNELL T A，STEWAT D F Chemical reactions ofmolybdenum hexafluoride J Journal of Inorganic and Nu-clear Chemistry，1962，24(3):309-314 4张文朴 钨钼基础工业化学(四)J 中国钨业，1996(11):14-21 5PEVOV V S，BUTSKIJ V D，PODZOLKO L G Prepara-tion of lo
12、wer molybdenum fluorides in a reactor with fila-ments J International Nuclear Information System，1978，23(6):1486-1491 6 EMELUS H J，GUTMANN V Studies on the fluorides ofmolybdenum and vanadiumJ Journal of the ChemicalSociety，1949，2979-2982 7Praxair Technology Incorporated Method for making UHPtungsten hexafluoride:US，091358550 P 2000-08-15作者简介:袁胜芳(1986)，女，硕士，高级工程师，主要研究方向为电子特气的研发。手机:18625980201，邮箱:1130437496qq com。91第 1 期袁胜芳，等:六氟化钼的制备
