Producten
-
Hafniumtetrachloride
Hafniumtetrachloride (HfCl₄)HfCl₄ is een waardevolle anorganische verbinding die veelvuldig wordt gebruikt als precursor bij de synthese van geavanceerde hogetemperatuurkeramiek, fosformaterialen voor krachtige lichtemitterende diodes (LED's) en heterogene katalysatoren. Het vertoont met name een uitzonderlijke Lewis-zuurgraad, waardoor het zeer effectief is bij de polymerisatie van olefinen en diverse organische transformaties. Gedreven door de groeiende toepassingen in de halfgeleiderindustrie, de lucht- en ruimtevaart en de ontwikkeling van elektronische materialen van de volgende generatie, is de wereldwijde vraag naar HfCl₄ gestaag toegenomen. De industriële productie ervan blijft echter technisch ve veeleisend en vereist strenge procescontrole, ultrazuivere grondstoffen en naleving van strikte milieu-, gezondheids- en veiligheidsvoorschriften (EHS). Gezien de cruciale rol die HfCl₄ speelt bij de ontwikkeling van hoogwaardige functionele materialen en speciale katalysatoren, wordt het steeds meer erkend als een strategische grondstof voor geavanceerde materiaalkunde en de synthese van fijnchemicaliën.
Hafnium, 72Hf Verschijning Staalgrijs Atoomnummer (Z) 72 Fase bij STP Stevig Smeltpunt 2506 K (2233℃, 4051 ℉) Kookpunt 4876 K (4603 ℃, 8317 ℃) Dichtheid (bij 20℃) 13,281 g/cm³3 In vloeibare vorm (bij smeltpunt) 12 g/cm3 smeltwarmte 27,2 kJ/mol verdampingswarmte 648 kJ/mol Molaire warmtecapaciteit 25,73 J/(mol·K) Soortelijke warmtecapaciteit 144,154 J/(kg·K) Bedrijfsstandaard 5N zuiverheidsgraad hafniumtetrachloride
Symbool Li 7 (ppb) Be 9 (ppb) Na 23 (ppb) Mg 24 (ppb) Al 27 (ppb) K 39 (ppb) Ca 40 (ppb) V 51 (ppb) Cr 52 (ppb) Mn 55 (ppb) Fe 56 (ppb) Co 59 (ppb) Ni 60 (ppb) Cu 63 (ppb) Zn 66 (ppb) Ga 69 (ppb) Ge 74 (ppb) Sr 87 (ppb) UMHT5N 0,371 2.056 17.575 6.786 87.888 31.963 66.976 0,000 74.184 34.945 1413.776 21.639 216.953 2.194 20.241 12.567 8.769 3846.227 Zr 90 (ppb) Nb 93 (ppb) Mo98 (ppb) Pd106 (ppb) Ag 107 (ppb) Als 108 (ppb) Cd 111 (ppb) In 115 (ppb) Sn 118 (ppb) Sb 121 (ppb) Ti131 (ppb) Ba 138 (ppb) W 184 (ppb) Au -2197 (ppb) Hg 202 (ppb) Tl 205 (ppb) Pb 208 (ppb) Bi 209 (ppb) 41997.655 8.489 181.362 270.662 40.536 49.165 5.442 0,127 26.237 1.959 72.198 0,776 121.391 1707.062 68.734 0,926 14.582 36.176 Opmerking: De bovenstaande parameters werden gedetecteerd met behulp van ICP-MS.
Hafniumtetrachloride (HfCl₄) is een kleurloze, kristallijne vaste stof met een molecuulgewicht van 320,30 g/mol en CAS-nummer 13499-05-3. Het smelt bij 320 °C en sublimeert bij ongeveer 317 °C onder omgevingsdruk. De verbinding is extreem hygroscopisch en reageert exotherm en heftig met vocht, waardoor opslag onder watervrije, inerte atmosferische omstandigheden (bijv. argon of stikstof) in goed afgesloten containers noodzakelijk is. Vanwege de sterke corrosiviteit kan direct contact met huid of ogen ernstige chemische brandwonden veroorzaken. Als corrosieve gevaarlijke stof van klasse 8 (UN2509) is bij de hantering geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's) vereist, waaronder chemisch bestendige handschoenen, een veiligheidsbril en ademhalingsbescherming wanneer stofvorming mogelijk is.
Waarvoor wordt hafniumtetrachloride gebruikt?
Hafniumtetrachloride (HfCl₄)is een veelzijdige anorganische verbinding die, dankzij zijn unieke chemische eigenschappen, op grote schaal wordt toegepast in tal van hightechgebieden:
- Halfgeleiders en elektronische materialen: Het dient als een belangrijke voorloper voor de bereiding van materialen met een hoge diëlektrische constante (zoals hafniumdioxide), die worden gebruikt in isolerende lagen van transistorpoorten om de chip-prestaties aanzienlijk te verbeteren. Het wordt ook veelvuldig gebruikt in chemische dampafzettingsprocessen (CVD) om dunne films van metallisch hafnium of hafniumverbindingen af te zetten, die worden toegepast in hoogwaardige transistors, geheugenapparaten, enz.
- Ultra-hogetemperatuurkeramiek en ruimtevaart: Gebruikt bij de productie van ultra-hogetemperatuurkeramische materialen, die een uitstekende hoge temperatuurbestendigheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid vertonen. Deze keramiek is geschikt voor extreme omstandigheden, zoals hete onderdelen van vliegtuigmotoren en raketmondstukken. Daarnaast kan het worden gebruikt in behuizingsmaterialen voor krachtige LED's om de warmteafvoer en levensduur van apparaten te verbeteren.
- Katalyse en organische synthese: Als efficiënte Lewis-zuurkatalysator bevordert het reacties zoals olefinpolymerisatie (bijvoorbeeld als precursor voor Ziegler-Natta-katalysatoren), verestering van alcoholen en zuren, acylering en 1,3-dipolaire cycloaddities, waardoor de reactiesnelheid en selectiviteit worden verbeterd. Het wordt ook gebruikt in de fijnchemische synthese van geurstoffen en farmaceutische producten.
- Kernindustrie: Dankzij de goede thermische en chemische stabiliteit wordt het toegepast in koelsystemen van kernreactoren en als coatingmateriaal voor kernbrandstoffen, waardoor de corrosiebestendigheid en thermische stabiliteit worden verbeterd.
- Energiesector: Gebruikt als grondstof voor de synthese van vaste elektrolytmaterialen zoals lithiumhafniumfosfaat voor de ontwikkeling van lithiumbatterijen met een hoge ionengeleiding. Het dient ook als voorloper voor kathodematerialen met een hoge capaciteit in lithium- en natriumionbatterijen.
- Scheiding van zirkonium en hafnium: Door gebruik te maken van het verschil in vluchtigheid tussen zirkoniumtetrachloride en hafniumtetrachloride, kunnen ze efficiënt van elkaar worden gescheiden via fractionele destillatie of gaschromatografie. Dit is een belangrijke industriële methode voor het verkrijgen van zuiver hafnium.
Samenvattend speelt hafniumtetrachloride een onvervangbare rol in de sectoren halfgeleiders, geavanceerde materialen, katalyse, kernenergie en nieuwe energiebronnen, en heeft het zich gevestigd als een essentiële grondstof in moderne hightechindustrieën.