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CF4、NF3等全氟化合物(Perfluoro compounds)被广泛用作半导体工业的蚀刻气和清洗气,具有极高的温室效应潜值(GWP),如CF4的GWP为CO2的6500倍,在大气中的寿命长达50000年。无水条件下CF4、NF3与金属氧化物直接反应,转化为无害的固体氟化物,是消除这类温室气体的一种有效方法。本论文考察了无水条件下CF4在Al2O3基脱氟剂、氟化钠-单质硅-金属氧化物(NaF- Si-MO)三元混合物上的直接分解反应,考察了NF3在Al2O3基脱氟剂上的无水分解反应。用XRD、BET、SEM-EDS、XPS等技术对反应前后的脱氟剂进行了结构表征,得到了以下结果: (1)CF4与Al2O3程序升温反应至700°C时,CF4转化率达到最高。850°C恒温反应时Al2O3的稳定性较高,而900°C恒温反应时部分γ-Al2O3转变成了低活性的α-Al2O3导致Al2O3快速失活。在Al2O3表面负载助剂P,热处理后生成的AlPO4保护层抑制了未反应的Al2O3发生α相变,提高了γ-Al2O3的稳定性,使更多Al2O3参与了CF4的分解反应。(2)NaF-Si-MO与CF4的反应活性很高,850°C反应时NaF-Si-MgO、NaF-Si-CaO、NaF-Si-CeO2上的CF4初始转化率近100%。反应后NaF-Si-MO中MO的相变不同,Al2O3、MgO转化为Na3AlF6、NaMgF3,CaO、SrO、BaO转化为CaF2、SrF2、BaF2,La2O3、CeO2转化为低价态的LaF2、CeF3,部分CeO2、MgO、CaO、SrO、BaO还转化为Ce4.67(SiO4)3O、Mg2SiO4、Ca3Si2O7、SrSiO3、Ba2SiO4等硅酸盐。结合XRD和XPS表征结果,提出了CF4在各NaF-Si-MO上的分解反应方程式:①12NaF + 3Si + 2Al2O3 + 3CF4 = 3SiO2 + 4Na3AlF6 + 3C,②3Si + 2La2O3 + 2CF4 = 3SiO2 + 4LaF2 + 2C,③72Si + 156CeO2 + 33CF4 = 24Ce4.67(SiO4)3O + 44CeF3 + 33C,④2NaF + Si + 4MgO+ CF4= Mg2SiO4 + 2NaMgF3 + C,⑤2Si + 7CaO + 2CF4 = Ca3Si2O7 + 4CaF2 + 2C,⑥Si + 3SrO+ CF4 = SrSiO3 + 2SrF2 + C,⑦Si + 4BaO+ CF4 = Ba2SiO4 + 2BaF2 + C(3)NF3较CF4易分解,在单一金属氧化物中,γ-Al2O3的反应活性最高,400oC反应时可保持100%的NF3转化率达8.5h。碱土金属改性Al2O3的脱氟活性不及纯Al2O3;过渡金属改性Al2O3的脱氟活性为:Co/Al2O3 > Fe/Al2O3 > Ni/Al2O3 > Cu/Al2O3≈Al2O3 > Zn/Al2O3,过渡金属的负载量以5%为宜,其中5%Co/Al2O3的脱氟活性最高。