通过调控树脂衍生碳颗粒的超微孔径大小，实现多种氟电子气体的净化

《AIChE Journal?AIChE》：Manipulation of ultramicropore sizes of resin-derived carbon granules for diverse fluoro-electronic gas purifications

C-PR-x树脂衍生碳颗粒通过超微孔调控实现半导体制造中氟电子气体（C3F8/C2HF5）的高效分离纯化，在C3F6/C3F8、C2ClF5/C3F8及C2ClF5/C2HF5体系中选择性吸附量达0.72 mmol/g，IAST选择性最高49.9，最终获得≥99.9999%纯度。材料兼具工业 scalability、机械稳定性及抗湿性，为电子气体纯化提供新方案。

　　

摘要

超纯氟化物电子气体（例如 C₃F₈ 和 C₂HF₅）在半导体制造中是不可或缺的清洗和刻蚀气体。然而，结构类似的杂质（如 C₃F₆ 和 C₂ClF₅）的存在给纯化带来了巨大挑战。本文研究了经过精细调控的超微孔隙结构的树脂衍生碳颗粒（C-PR-x），用于吸附分离 C₃F₆/C₃F₈、C₂ClF₅/C₃F₈ 和 C₂ClF₅/C₂HF₅ 气体对。C-PR-850（孔径 5.4 ?）在 0.1 kPa 下对 C₃F₆ 的吸附量为 0.72 mmol·g^?1，表现出良好的分子筛分性能。C-PR-900（孔径 5.6 ?）在常温条件下对 C₂ClF₅/C₃F₈ 的选择性高达 49.9%。此外，C-PR-950（孔径 5.9 ?）在 C₂HF₅ 纯化过程中能够优先去除 C₂ClF₅ 杂质，其吸附容量为 0.79 mmol·g^?1，这得益于其独特的微孔结构。实验结果表明，该碳颗粒具有出色的纯化性能，可制备出纯度超过 99.9999%（6N）的 C₃F₈ 和 C₂HF₅。C-PR-x 的可扩展性、机械稳定性和抗湿性使其成为理想的工业吸附剂。这项工作为开发用于高效电子气体纯化的可工业化碳颗粒提供了可行的解决方案。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

图 2-7 中的数值数据收录在 支持信息 的源数据文件中。图 3E、6C 和 7D 中的误差条表示三次测量所得数据的波动范围，每次测量均使用了独立样本。