氟气在直接氟化反应中的应用

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1、2014年第45卷第5期-1-氟化工氟气在直接氟化反应中的应用何双材，田端正，郭本辉，陈慧闯（浙江省化工研究院有限公司，浙江杭州310023）摘要：介绍了氟气的性质及其应用，同时介绍了氟气在无机氟化反应和有机氟化反应中的应用。关键词：氟气；直接氟化；反应；有机氟；应用文章编号：1006-4184（2014）5-0001-05238235UF6，通过气体扩散从U中分离出同位素U，0前言这是原子弹制造的核心技术。1771年Scheele第一次报导了氟化氢，1836如不采取特殊的措施，氟气与有机物直接反年Dumas和Peligot报导了第一个有机氟化合物：应是以爆炸的方式进行的，无法

2、得到反应主要产一氟甲烷的合成，而元素氟的制备则在50年后，物。20世纪30年代W.Bockemuller根据热化学理1886年HenriMoissan分离得到了氟气。论对直接氟化有机物发生爆炸反应做出阐述：首先是由于反应生成高度稳定的C-F键而释放出表1H，F，Cl的比较HFCl来的能量（约为116kcal/mol）大大高于C-C键（~电子排布1s12s22p53s23p53d083kcal/mol）或C-H键（~99kcal/mol）的断裂能；电负性2.14.03.0其次是氟气的均裂能特别低（仅仅37kcal/mol），电离能/kcal·mol-1315403300因此即使在

3、低温和无光照条件下也很容易引发键能C-X/kcal·mol-19911178一个无法控制的链反应。鉴于氟气特别的活泼键长C-X(魦)1.091.321.77性，直接氟化反应需要控制高反应热来获得全氟氟原子半径小，是电负性最强的元素，这种化或选择氟化产物，一般方法是选用合适的溶剂极强烈的电负性增加了氟与碳的亲和力。因此它在液相反应，氟气用惰性气体稀释；还有一个方们所形成的C-F键要比C-H键键能大得多，明法是将待反应的有机物涂在氟化钠粉末上发生显地增强了含氟有机化合物的稳定性。反应，或采取缓慢的逐步增加氟气浓度的方法实氟原子的引入导致有机及无机化合物具有现全氟化，近几年微反应器作

4、为控制氟化过程产独特的物理、化学性能及生理活性。从二十世纪[1]生大量反应热的设备得到广泛的应用。三十年代初期氟里昂问世以来，氟化学一直表现氟气因为其反应特性而作为一种氟化有机出蓬勃发展的趋势。许多尖端技术（原子能工业、和无机物的原料可以广泛用于实际生产中，但是火箭、宇航等）和一些重大的工业项目及药物都单质氟自从被大规模生产以来主要应用于浓缩235采用了含氟的化合物。如U的浓缩，将铀转化为铀生产UF6等特殊用途，在其他工业生产领域应修回日期：2013-12-04作者简介：何双材（1981-），男，本科，助理工程师，从事含氟特种气体合成、高纯电子气体提纯研发和气体工程项目管理工作

5、。E-mail:heshuangcai@sinochem.com。-2-ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRYVol.45No.5（2014）用相对较少，本文介绍了氟气在直接氟化方面的间具有高界面电阻，并形成不适当的三相界，由应用情况。此聚合物膜具有低的电化学单元电池性能。此外，基于燃料电池的运行而重复潮湿∕干燥条1单质氟气的直接应用件，在膜电极组件(MEA)中发生电极层自电解质单质氟气及其与惰性气体组成的混合气用膜的分层，由此燃料电池性能迅速恶化。途相当广泛，可用于生产各种含氟气体，如SF6、上述质子交换聚合物膜的表面用反应活性NF3、CF4等；还可作为蚀刻和清洗气

6、体直接用于高的氟气直接氟化处理后，可以改善燃料电池使半导体行业；也广泛用于塑料、膜等材料的表面用的聚合物电解质膜的质子传导率、高尺寸稳定改性处理，使之具有特殊的性能。性，并降低甲醇渗透率。1.1氟气在半导体行业中的直接应用氟气浓度、表面处理温度、表面处理时间、表在半导体行业中作为一种蚀刻气体或清洁面处理压力是直接氟化控制氟化度的因素。当表气体用于制造光电池和液晶显示器的TFT(薄膜面处理在低于上述因素的最低条件下进行时，聚晶体管)。在用于光学材料的金属氟化物退火用途合物膜的表面氟化度过低而无法体现其直接氟中或作为准分子激光器的一种气体，氟的光学特化的效率。相反，当条件超过上述因

7、素的最大条性也是重要的并且用于此目的的氟气量日益增件时，聚合物膜的物理性能会受损或产生不希望[2]的副反应，同时在处理上也不经济[4]。加。由于氟气特殊的性质，氟气作为产品直接使2无机氟化物直接氟化合成用存在存储和运输安全管理风险，近年来一些公司探索现场制造氟气现场使用的一体化装置。据氟气作为最活泼的非金属元素，可以与大多报导，现场产氟技术已被成功认定为可替代具有数无机物反应，生成相应的氟化物，氟气直接合较高全球变暖潜能值（GWP）的六氟化硫（SF6），该成的主要无机氟化物可分为两大类别：一