四化碳，化學式為CF4，又稱為四氟甲、氟利昂14及R 14。它是一種鹵代烴，也可以被視為一種無機化合物。在常溫常壓下，四氟化碳為無色氣體，不溶于水，但溶于苯和三氯甲烷。它具有單斜晶系的結構，在零下198°C時，晶格常數為a = 8.597, b = 4.433, c = 8.381 (.10-1 nm)，β = 118.73°。四氟化碳主要用于各種集成電路的等離子刻蝕工藝，也用作激光氣體、低溫制冷劑、溶劑、潤滑劑、絕緣材料、紅外檢波管的冷卻劑。然而，四氟化碳也是一種強效的溫室氣體，具有很高的鍵結合能力，因此需要謹慎使用。
簡介
四氟化碳(碳 tetrafluoride),分子式是CF4,亦稱全氟化碳
物理性質
熔點184℃，
沸點128.1℃，
液體密度（-128℃）1.603g/cm3，
液體折光率（-173℃）1.515，
固體轉變點72.2K，
臨界溫度45.5℃，
臨界壓力3.74MPa，
臨界密度7.1dm3/摩爾，
臨界壓縮因子：0.279
van der Waals面積（cm·mol）：4.600×10
an der Waals體積（cm·mol）：27.330
Lennard-Jones參數（A）：4.5306
Lennard-Jones參數（K）：158.90
氣相標準熵[shāng](J·mol·K) ：261.40
氣相標準熱熔(J·mol·K)：61.05
標準摩爾生成焓[hán]-932.31 kJ/mol，
標準摩爾生成熵261.04J/（mol﹒K），
標準摩爾自由能-929.84 kJ/mol，
標準摩爾生成自由能-887.41 kJ/mol。
市場價格：
約260元/千克
歷史
1926年，首次制得純凈的四氟化碳。
化學性質
相對分子量88.00。在常溫下，四氟化碳是無色、無臭、不燃的易壓縮性氣體，揮發性較高，是最穩定的有機化合物之一，不易溶于水。在900℃時，不與銅、、鎢、反應，僅在碳弧溫度下緩慢分解，微溶于水，在25℃及0.1Mpa下其溶解度為0.0015%（重量比），然而與可燃性氣體燃燒時，會分解產生有毒氟化物。
環境影響
四氟化碳是一種造成溫室效應的氣體。它非常穩定，可以長時間停留在大氣層中，是一種非常強大的溫室氣體。它在大氣中的壽命約為50,000年，全球增溫(全球暖化)系數是6,500（二氧化碳的系數是1）。雖然結構與氟利昂相似，但四氟化碳不會破壞臭氧層。這是因為導致臭氧層破壞的是氟氯烴中的氯原子，它被紫外線輻射擊中時會分離。碳氟鍵比較強，因此分離的可能性比較低。
合成方法
1.由碳與氟反應，或一氧化碳與氟反應，或碳化硅與氟反應，或螢石與石油焦在電爐里反應，或氟利昂-12與氟化氫反應，或四氯化碳與氟化銀反應，或四氯化碳與氟化氫反應，都能生成四氟化碳。四氯化碳與氟化氫的反應在填有氫氧化鉻的高溫鎳管中進行，反應后的氣體經水洗、堿洗除去酸性氣體，再通過冷凍，用硅膠除去氣體中的水分，最后經精餾而得成品。
2.預先稱取5～10g的碳化硅粉末和0.1g的單質硅粉，置于鎳盤中，使硅和碳化硅充分接觸后，將鎳盤放入蒙乃爾合金反應管中，向反應管內通入氟氣，氟氣先和單質硅反應，反應放熱后，氟開始和碳化硅進行反應，通入等體積的干燥氮氣以稀釋氟氣，使反應繼續進行，生成氣體通過液氮冷卻的鎳制捕集器冷凝，然后慢慢地氣化后，將其通過裝有氫氧化鈉的洗氣瓶除去四氟化硅，隨后通過硅膠和五氧化二磷干燥塔得到最終產品。
3.以活性炭與氟為原料經氟化反應制備。在裝有活性炭的反應爐中，緩緩通入高濃氟氣，并通過加熱器加熱、供氟速率和反應爐冷卻控制反應溫度。產品經除塵，堿洗除去HF、CoF2、SiF4、CO2等雜質、再經脫水可獲得含量約為85%的粗品。將粗品引入低溫精餾釜中進行間歇粗餾，通過控制精餾溫度，除去O2、N2、H2，得到高純CF4。
應用
四氟化碳是目前微電子工業中用量最大的等離子蝕刻氣體，其
高純氣及四氟化碳高純氣配高純氧氣的混合體，可廣泛應用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及鎢薄膜材料的蝕刻。對于硅和二氧化硅體系，采用CF4-H2反應離子刻蝕時，通過調節兩種氣體的比例，可以獲得45：1的選擇性，這在刻蝕多晶硅柵極上的二氧化硅薄膜時很有用。
在電子器件表面清洗、太陽能電池的生產、激光技術、氣相絕緣、低溫制冷、泄漏檢驗劑、控制宇宙火箭姿態、印刷電路生產中的去污劑等方面也大量使用。
由于化學穩定性極強，CF4還可以用于金屬冶煉和塑料行業等。
四氟化碳的溶氧性很好，因此被科學家用于超深度潛水實驗代替普通壓縮空氣。目前已在老鼠身上獲得成功，在275米到366米的深度內，小白鼠仍可安全脫險。
用途
用于各種集成電路的等離子刻蝕工藝，也用作激光氣體，用于低溫制冷劑、溶劑、潤滑劑、絕緣材料、紅外檢波管的冷卻劑。
是微電子工業中用量最大的等離子蝕刻氣體，四氟甲烷高純氣及四氟甲烷高純氣、高純氧的混合氣，可廣泛應用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及鎢等薄膜材料的蝕刻，在電子器件表面清洗、太陽能電池生產、激光技術、低溫制冷、泄漏檢驗、印刷電路生產中的去污劑等方面也大量使用。
用作低溫制冷劑及集成電路的等離子干法蝕刻技術。
包裝貯運
包裝，標志及貯運
四氟化碳的充裝及貯運應符合《氣瓶安全監察規程》的相關規定。
包裝四氟化碳的氣瓶應符合GB 5099，GB/T 11640 的規定。
推薦使用內表面處理的氣瓶。推薦使用CGA350 鋼閥。
應防止瓶口被污染和泄露。
四氟化碳的充裝應符合GB14194的相關規定。
氣瓶顏色標志應符合GB7144的規定。
運輸時，四氟化碳氣瓶上應附有GB 190 中制定的標志。
包裝容器上應標明“電子四氟化碳”字樣。
四氟化碳的充裝量的質量計。
四氟化碳出廠時應附有質量合格證，其內容至少應包括：
產品名稱，生產廠名稱
生產日期或批號，充裝質量（KG）
標準號及技術指標，檢驗員號。
四氟化碳成品應存放在陰涼，干燥，通風的庫房內，嚴禁曝曬，遠離熱源。
儲存注意事項：儲存于陰涼、通風的不燃氣體專用庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與易（可）燃物、氧化劑分開存放，切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備。
安全
吸入四氟化碳的后果與濃度有關，包括頭痛、惡心、頭昏眼花及心血管系統的破壞（主要是心臟）。長時間接觸會導致嚴重的心臟破壞。
四氟化碳的密度比較高，可以填滿地面空間范圍，在不通風的地方會導致窒息。
毒理學數據
1.急性毒性 水溶性偶氮引發劑資料
2.刺激性 暫無資料
3.其他 LCLo：895000ppm（大鼠吸入，15min）
分子結構數據
2、摩爾體積（m3/mol）：66.8
3、等張比容（90.2K）：105.0
4、表面張力（dyne/cm）：6.0
5、介電常數：無可用
6、偶極距（10-24cm3）：無可用
7、極化率：2.89
計算化學數據
1、疏水參數計算參考值（XlogP）：1.8
2、氫鍵供體數量：0
3、氫鍵受體數量：4
4、可旋轉化學鍵數量：0
5、互變異構體數量：
6、拓撲分子極性表面積（TPSA）：0
7、重原子數量：5
8、表面電荷：0
9、復雜度：19.1
10、同位素原子數量：0
11、確定原子立構中心數量：0
12、不確定原子立構中心數量：0
13、確定化學鍵立構中心數量：0
14、不確定化學鍵立構中心數量：0
15、共價鍵單元數量：1
生態學數據
1.生態毒性 水溶性偶氮引發劑資料
2.生物降解性 暫無資料
3.非生物降解性 暫無資料
4.其他有害作用 溫室氣體，其造成溫室效應的作用是二氧化碳的數千倍。氟代烴的低層大氣中比較穩定，而在上層大氣中可被能量更大的紫外線分解。
性質與穩定性
常溫常壓下穩定，避免強氧化劑、易燃或可燃物。不燃氣體，遇高熱后容器內壓增大，有開裂、爆炸危險。化學性質穩定，不燃。常溫下只有液氨鈉試劑能發生作用。
參考資料 >
Carbon tetrafluoride.PubChem.2024-11-17