用于脱除氮气中水分吸附干燥剂的研制开题报告

 2021-08-14 18:24:35

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

随着世界科技迅猛发展,航天、航海等国防尖端科技竞争日益激烈,生命科学日新月异,环境保护问题日益尖锐,电子、信息、能源等产业面临发展机遇和严峻挑战,新形势对高纯材料和高纯试剂提出了更高要求。对高纯气体[1]而言,要求具有高稳定性。

近年来,大规模集成电路、液晶显示器、新型电光源、光电半导体器件以及太阳能电池等电子产业发展迅猛,为保证制造出的各种器件的稳定性和可靠性,往往需要大量的高、超纯气体[2,3]。高纯气体种类繁多,各种器件的生产工艺需要用到不同种类和纯度的高纯气体,例如在半导体行业中高纯气体就可作为参杂、外延,蚀刻和离子注入等不同用途的气体[4,5]。不同工艺对于气体的纯度要求有所差异,以电子行业为例,其使用的各种高纯电子气的纯度至少需达到5~6n(9.999%~99.9999%),才能保证制造出高质量的电子器件,而现在国外一些大型气体公司生产的电子气体,其生产的高纯气体纯度多数能达到7n以上。

随着气体来源以及生产净化方法的不同,各种高纯气体中杂质的种类和含量存在较大差异[6],净化方法的选择除了要考虑不同的杂质种类和气体主体的物理性质,还要兼顾其存在的化学相互作用,针对种类繁多的杂质往往需要采取不同的净化工艺或其相互组合。在电子器件的制造过程中,含氧杂质如氧气、水和二氧化碳等会对器件的成品率和良品率产生较大的影响,而这类杂质往往是制约高纯气体纯度进一步提高的关键。水分作为大多数电子气体尤其是含氢类电子气体如磷烷、砷烷和氨气等气体中较难除去的组分一直是气体净化工艺研究的重点,对此,研究者特别是各大气体商都对此做了大量的工作。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

课题拟针对气体中的水分,测试开发一种吸附深度好,吸附容量大,易于再生的新型催化吸附材料,以期将高纯气体中的水分含量值脱至痕量,如100ppb以下。

实验研究的开展主要测试部分常见吸附材料,如活性炭、硅胶、分子筛以及活性氧化铝等,制备一批负载型的吸附材料,进行适当的结构表征,对每种吸附剂采用固定床吸附的方式测试其对于气体中微量水分的动态吸附性能。

实验前期以高纯氮为原料气体,其水含量值约为2500-3000ppb左右,通过固定床吸附后使用微量水分仪检测出口水含量,进而得到每种材料的吸附穿透曲线,从而筛选出合适的吸附剂。

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