四氯化鉿（Hafnium Tetrachloride, HfCl?）

化學(xué)式：HfCl?
CAS號(hào)：13499-05-3
性質(zhì)：白色至淡黃色結(jié)晶固體，易潮解，遇水劇烈水解生成HCl和氧化鉿（HfO?）。

1. 基本性質(zhì)

• 物理性質(zhì)：

• 密度：3.87 g/cm3（固態(tài)）

• 熔點(diǎn)：432°C（升華）

• 沸點(diǎn)：590°C（升華）

• 溶解性：溶于極性有機(jī)溶劑（如THF、乙醚），不溶于非極性溶劑（如苯）。

• 化學(xué)性質(zhì)：

• 強(qiáng)吸濕性：暴露于空氣中迅速吸收水分，釋放HCl。

• 水解反應(yīng)：${\text{HfCl}}_4+2{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{HfO}}_2+4\text{HCl}$

• 還原性：可被H?或Na還原為金屬鉿（Hf）。

2. 制備方法

（1）直接氯化法（工業(yè)常用）

金屬鉿或鉿氧化物（HfO?）在高溫下與氯氣（Cl?）或四氯化碳（CCl?）反應(yīng)：

$$\text{Hf}+2{\text{Cl}}_2\stackrel{500^{°}\text{C}}{\to }{\text{HfCl}}_4$$$${\text{HfO}}_2+2{\text{CCl}}_4\stackrel{300^{°}\text{C}}{\to }{\text{HfCl}}_4+2{\text{COCl}}_2$$

（2）碳熱還原氯化法

$${\text{HfO}}_2+2\text{C}+2{\text{Cl}}_2\stackrel{800^{°}\text{C}}{\to }{\text{HfCl}}_4+2\text{CO}$$

（3）副產(chǎn)物提純法

從鋯（Zr）精煉過程中分離（ZrCl?與HfCl?沸點(diǎn)差異精餾）。

3. 主要應(yīng)用

（1）金屬鉿的制備（Kroll法）

$${\text{HfCl}}_4+2\text{Mg}\stackrel{800^{°}\text{C}}{\to }\text{Hf}+2{\text{MgCl}}_2$$

（2）化學(xué)氣相沉積（CVD）

• 半導(dǎo)體薄膜：用于沉積HfO?高介電常數(shù)（high-κ）材料（替代SiO?）。

• 核工業(yè)：制備鉿涂層（中子吸收材料）。

（3）有機(jī)合成催化劑

• 烯烴聚合（如Ziegler-Natta催化劑組分）。

• Lewis酸催化（Friedel-Crafts反應(yīng)）。