四氯化铪，有机合成催化剂，13499-05-3

四氯化铪（Hafnium Tetrachloride, HfCl₄）

化学式：HfCl₄
CAS号：13499-05-3
性质：白色至淡黄色结晶固体，易潮解，遇水剧烈水解生成HCl和氧化铪（HfO₂）。

1. 基本性质

• 物理性质：

• 密度：3.87 g/cm³（固态）

• 熔点：432°C（升华）

• 沸点：590°C（升华）

• 溶解性：溶于极性有机溶剂（如THF、乙醚），不溶于非极性溶剂（如苯）。

• 化学性质：

• 强吸湿性：暴露于空气中迅速吸收水分，释放HCl。

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

• 还原性：可被H₂或Na还原为金属铪（Hf）。

2. 制备方法

（1）直接氯化法（工业常用）

金属铪或铪氧化物（HfO₂）在高温下与氯气（Cl₂）或四氯化碳（CCl₄）反应：

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

（2）碳热还原氯化法

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

（3）副产物提纯法

从锆（Zr）精炼过程中分离（ZrCl₄与HfCl₄沸点差异精馏）。

3. 主要应用

（1）金属铪的制备（Kroll法）

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

（2）化学气相沉积（CVD）

• 半导体薄膜：用于沉积HfO₂高介电常数（high-κ）材料（替代SiO₂）。

• 核工业：制备铪涂层（中子吸收材料）。

（3）有机合成催化剂

• 烯烃聚合（如Ziegler-Natta催化剂组分）。

• Lewis酸催化（Friedel-Crafts反应）。