BE579865A - - Google Patents

Description

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  Préparation de composés de bore. 



   La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation d'hydrures de bore, et plus particulièrement, la synthèse de chlorohydrures de bore et d'hydrures de bore par ré- duction directe par l'hydrogène d'un trihalogénure de boretel que le trichlorure de bore et le tribromure de bore. 



   Conformément à la présente invention, on soumet un tri- halogénure de bore au--contact d'hydrogène dans une réaction en phase vapeur à température élevée, de manière à produire un ren- dement remarquablement élevé en hydrures de bore. Dans cette réaction, le trihalogénure de bore est de préférence le trichlo- rure de bore, mais on peut utiliser d'autres trihalogénures tels que le tribromure de bore, le trifluorure de bore et le triiodu- 

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 re de bore. En ce qui concerne la quantité d'hydrogène utilisée dans la réaction on préfère utiliser un excès d'hydrogène rela- tivement grand.

   Ainsi, exprimé en rapport molaire, le procédé décrit ici s'effectue de préférence en utilisant environ 3 à 15 moles d'hydrogène par mole du trihalogénure de bore, mais on peut utiliser une quantité moindre ou plus grande, d'hydrogène, par exemple entre environ 1 et environ 50 moles d'hydrogène par mole du trihalogénure de bore. 



   Les participants à la réaction, c'est-à-dire le triha- logénure de bore et l'hydrogène, sont mis en contact seulement pendant un temps relativement court, suffisant pour effectuer la conversion désirée. En comptant largement, une durée de contact entre environ 0,02 et environ 5,0 secondes peut être utilisée, une gamme de durée préférée étant comprise entre environ 0,05 et environ 3,5 secondes. Des durées de contact plus élevées abou- tissent en général à des rendements moindres, et à la formation de sous-produits indésirables tels que des hydrures de tore su-   périeurs   et du bore métallique. La réaction désirée peut s'effec- tuer à une pression pratiquement égale à la pression atmosphéri- que ou, si on le désire, à une pression plus élevée, pouvant s'éle- ver jusqu'à 50 atmosphères. 



   Comme il a été dit, on exécute le procédé ici décrit, en phase vapeur à température élevéeet, en général de l'ordre de plus de 250 à environ 950 C, mais on utilise de préférence des tempé- ratures entre environ 550 et 750 C. Des températures supérieures à 1000 C aboutissent en général à la formation de sous-produits indésirables, en particulier du bore métallique. Comme combinai- son préférée de conditions de réaction pour la réalisation du procédé ici décrit, on met le trihalogénure de bore en contact avec environ 3 à environ 15 moles d'hydrogène par mole du triha- logénure de bore, à une température comprise entre environ 550 et 750 C, pendant une durée d'environ 0,05 à 3,5 secondes. 



   Si on le désire, on peut effectuer la réaction en uti- lisant une ou plusieurs substances additionnelles améliorant le 

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 contact des participants à la réaction. Dans ce but, on peut effectuer la réaction en mettant en contact les composés parti-   cipant.à   la réaction, en présence de carbone actif, par exemple sous. forme de pailettes ou de laine de carbone, de carbure de bore ou autres matières inertes possédant une grande aire superficielle. 



   Si on illustre le procédé en utilisant du trichlorure de bore et de l'hydrogène comme participants à la réaction, le produit de réaction obtenu comprend des chlorohydrures de bore, tels que le chlorodiborane ou le dichloroborine et de 1,acide chlorhydrique, comme le montrent les réactions suivantes : 
 EMI3.1 
 2 BC13 + 5 Hz ---- B2H 5Cl + 5 HC1 ou bien BC13 + H2 . --- > BHCl2 + HCl dans lesquelles le chlorodiborane est soumis à une réaction ré- versible avec formation de trichlorure de bore et diborane, par exemple par les- réactions suivantes : 
 EMI3.2 
 Par conséquent, le mélange de réaction produit par le procédé ici décrit consiste principalement en chlorohydrures de bore, diborane, chlorure de bore, hydrogène et acide chlorhydrique.

   On peut séparer l'hydrogène en retirant les autres composants du mélange à - 196 C dans un barrage d'azote liquide, car l'hydro- gêne ne se condense pas à cette température, l'acide chlorhydri- que se volatilise en chauffant le mélange à environ - 120 C à 107 C, et on sépare le diborane par reflux et volatilisation à 0 C sous une pression de 2 atmosphères. A mesure que le diborane est éliminé, l'équilibre avec les chlorhydrures de bore tel que re- présenté ci-dessus, est déplacé de manière à produire une plus grande quantité de diborane jusqu'à ce que pratiquement la tota- lité des chlorohydrures de bore aient été convertis. Le   trichlo'-   rure de bore n'ayant pas réagi, qui reste dans le résidu, est ren- 

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 voyé au stade de réaction avec l'hydrogène. 



   Afin de décrire davantage l'invention, on en donnera ci-après des exemples de réalisation, sans que l'invention y soit limitée. 



  EXEMPLE 1. 



   Une série d'essais ont été effectués en faisant barboter de l'hydrogène gazeux à la pression atmosphérique à travers du trichlorure de bore à -45 C, et en faisant passer le mélange ga- zeux résultant à travers un lit chaud de carbone activé,à diffé- rentes températures, contenu dans un tube de Vycor. On sépare les produits de réaction volatils de l'hydrogène par condensation dans des tubes en U immergés dans de l'azote liquide à -   196 C.   



  On analyse ces produits par leurs spectres infrarouges, pour estimer leur teneur en acide chlorhydrique. On détermine la teneur en diborane en mesurant le dégagement d'hydrogène produit par hydrolyse. La présence de diborane est démontrée par le spectre infrarouge. 



   Dans ces essais, comme on l'indique de façon plus dé- taillée dans le tableau qui suit, le rapport   H2:BC13   est appro- ximativement de 14:1,et le volume du réacteur est de 80 cm3, y compris un volume de 12 cm3 occupé par la laine de carbone. 
 EMI4.1 
 
<tb> 



  Durée <SEP> de <SEP> Conversion <SEP> en <SEP> Rendement <SEP> en
<tb> Essai <SEP> séjour <SEP> Température <SEP> diborane <SEP> % <SEP> diborane
<tb> 
<tb> N  <SEP> Sec. <SEP>  C <SEP> par <SEP> passage <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 550-580 <SEP> 6,62 <SEP> 40,8
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 550 <SEP> 6,4 <SEP> 44,6
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 1 <SEP> 630 <SEP> 11,6 <SEP> 60,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 1 <SEP> 750-780 <SEP> 12,2 <SEP> 48,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 0,5 <SEP> 650 <SEP> 12,7 <SEP> 64,7
<tb> 
 EXEMPLE 2. 



   Dans une autre série d'essais, les participants à la réaction, soit BC13 et H2, sont conduits à travers un réacteur tubulaire en fer ou un tube de Vycor en verre, sans remplissage. 



  On dose le diborane par dégagement d'hydrogène après hydrolyse. 

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  Le trichlorure de bore consommé et l'acide chlorhydrique   formé,   sont dosés par des procédés tritimétriques. 
 EMI5.1 
 
<tb> 



  Durée <SEP> de <SEP> Tempé- <SEP> Rapport <SEP> Conversion <SEP> en <SEP> Rendement <SEP> en
<tb> 
<tb> 
<tb> Essai <SEP> séjour <SEP> rature <SEP> H2/BC13 <SEP> diborane <SEP> % <SEP> diborane <SEP> X <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> N  <SEP> Sec. <SEP>  C <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> par <SEP> passage <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 0,84 <SEP> 600-700 <SEP> 3 <SEP> 5,2 <SEP> 100
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 1,78 <SEP> 600-700 <SEP> 3 <SEP> 6,8 <SEP> 102
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 3,65 <SEP> 600-700 <SEP> 3 <SEP> 7,3 <SEP> 73
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 0,87 <SEP> 600-700 <SEP> 14 <SEP> 8,2 <SEP> 96,1
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 1,75 <SEP> 600-700 <SEP> 14 <SEP> 11,4 <SEP> 94,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 3,51 <SEP> 600-700 <SEP> 14 <SEP> 13,9 <SEP> 97,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> 1,82 <SEP> 700-800 <SEP> 3 <SEP> 7,5 <SEP> 90,

  9
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 8@@ <SEP> 0,06 <SEP> 650-750 <SEP> 9 <SEP> 8,1 <SEP> 83,0
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 9*** <SEP> 0,80 <SEP> 650-700 <SEP> 14 <SEP> 8,0 <SEP> 87,2
<tb> 
 
Par rapport au trichlorure de bore consomme   @   Essais sous pression de 7,35 kg/cm2   @   Utilisation de tribromure de bore. 



   Bien   qu'onn'ait   décrit ci-dessus qu'un nombre   limita de   réalisations de la présente invention, d'autres sont évidemment possibles sans sortir de son cadre. 



   REVENDICATIONS. 



   - - - - - - - - - - - - - - 
1. Procédé de préparation d'hydrures de bore caractérisa en ce qu'on met en contact en phase vapeur et à température élevée, un trihalogénure de bore avec de l'hydrogène.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met le trihalogénure de bore en contact avec l'hydrogène à une température comprise entre environ 250 et environ 50 C, pendant une durée d'environ 0,02 à environ 5,0 secondes, et le trihalogénure de bore est mis en contact avec l'hydrogène dans un rapport compris entre environ 1 et environ 50 moles d'hydrogène par mole de trihalogénure de bore.

   3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on met du trichlorure de bore en contact avec environ trois <Desc/Clms Page number 6> à quinze moles d'hydrogène par mole de trichlorure de bore, entre environ 550 et environ 750 C pendant environ 0,05 à environ 3,5 secondes.

   4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le trihalogénure de bore est mis en contact avec de l'hydrogène en présence d'un corps solide inerte sous forme de particules, pour améliorer le contact du trihalo- génure avec l'hydrogène, par exemple en présence de carbone acti- vé, laine de carbone, carbure de bore et autres matières inertes ayant une aire superficielle élevée.

   5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le trihalogcnure de bore est choisi parmi le groupe comprenant le trichlorure de bore, le tribronure de bore, le trifulorure de bore ou le triiodure de bore.

   6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le produit de réaction comprenddu diborane qu'on sépare du produit de réaction au fur et à mesure de sa formation.

   7. Procédé de préparation d'hydrognede bore, en substan- ce tel qu'illustré et décrit dans ce qui précède.