SBIR Phase I: Production of alkoxysilanes directly from biogenic silica
SBIR 第一阶段:直接从生物二氧化硅生产烷氧基硅烷
基本信息
- 批准号:1548882
- 负责人:
- 金额:$ 14.98万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-01-01 至 2016-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research Phase I project is that it offers the potential for a new process technology to produce silicon using a sustainable, natural resource as the starting material. Currently, all silicon used in solar cells and computer chips, and all silicon used in the manufacture of silicon containing chemicals including silicone rubbers, oils, lubricants and fumed silica (paints, paper) etc. is produced in an energy, equipment and CO2-intensive process. Biogenic silica includes diatomaceous earth and many kinds of agricultural waste including rice hull ash, inorganic waste from bioethanol production, corn stover, and wheat chaff. The objectives of this project are to develop economical routes from these silica sources to high purity, high value silica products at significantly lower cost than currently available by using a green and sustainable technology. Key markets include electronic, optical, and photonic applications, specialty chemicals, and consumer products. The technical objectives of this Phase I project are to successfully depolymerize biogenic silicas at temperatures ¡Ü 200¡ãC to produce distillable alkoxysilanes. The primary silica source is rice hull ash (RHA), a sustainable, heavy metal free, silica rich agricultural waste. This process uses catalytic base to dissolved RHA silica in antifreeze at ¡Ö 200¡ãC followed by exchange with alcohol to produce alkoxysilanes. In contrast, traditional alkoxysilanes are made from silicon metal produced by carbothermal reduction of silica with carbon at 1900 ¡ãC in an electric arc furnace; a high energy, capital equipment and CO2 intensive process. A further advantage to this process is that the silica depleted RHA offers direct access to high purity (99.9999 %) photovoltaic grade silicon at multi-kg/day scales. If successful, the proposed project could change how high purity alkoxysilanes, precipitated silica, and fumed silica are produced as multiple RHA sources are available worldwide. The alkoxysilane products can be distilled to very high purity at very low cost compared to the same product made from Silicon metal. The initial goal is to produce tetraethoxysilane to compete against Silicon metal derived product and move thereafter to high purity precipitated silica for electronic and optical products applications.
这个小企业创新研究第一阶段项目的更广泛的影响/商业潜力是,它提供了一种新的工艺技术的潜力,使用可持续的自然资源作为起始材料生产硅。目前,用于太阳能电池和计算机芯片的所有硅,以及用于制造含硅化学品(包括硅橡胶、油、润滑剂和气相二氧化硅(油漆、纸张)等)的所有硅都是在能源、设备和二氧化碳密集型工艺中生产的。生物硅包括硅藻土和多种农业废弃物,包括水稻船体灰、生物乙醇生产的无机废弃物、玉米秸秆和小麦谷壳。该项目的目标是开发从这些二氧化硅来源到高纯度,高价值二氧化硅产品的经济路线,通过使用绿色和可持续技术,以比目前低得多的成本。主要市场包括电子,光学和光子应用,特种化学品和消费品。该一期工程的技术目标是在~ 200 ℃的温度下成功地将生物硅脱附以生产可脱附的烷氧基硅烷。主要的二氧化硅来源是稻米船体灰(RHA),其是可持续的、不含重金属的、富含二氧化硅的农业废弃物。该工艺使用催化碱将RHA二氧化硅溶解在防冻剂中,在-200 ° C下,然后与醇交换以产生烷氧基硅烷。相比之下,传统的烷氧基硅烷是由金属硅制成的,该金属硅是在电弧炉中在1900 ℃下用碳对二氧化硅进行碳热还原而产生的;这是一种高能量、资本设备和二氧化碳密集型工艺。该工艺的另一个优点是,二氧化硅贫化的RHA提供了以多千克/天规模直接获得高纯度(99.9999%)光伏级硅的途径。如果成功,拟议的项目可能会改变高纯度烷氧基硅烷,沉淀二氧化硅和气相二氧化硅的生产方式,因为全球有多种RHA来源。与由硅金属制成的相同产品相比,烷氧基硅烷产品可以以非常低的成本蒸馏至非常高的纯度。最初的目标是生产四乙氧基硅烷,以与硅金属衍生产品竞争,然后生产用于电子和光学产品应用的高纯度沉淀二氧化硅。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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