《Chinese Journal of Chemical Engineering》：Review on purification technologies of ultrapure electronic chemicals from the perspective of green chemistry: Progress and sustainable bottlenecks
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摘要
电子级化学品是专为电子工业开发的高纯度材料，主要分为湿法电子化学品、光刻胶、特种电子气体等类型。这些化学品广泛应用于半导体、显示设备、印刷电路板和新能源汽车电池四个核心领域，是现代科技产业（包括新能源、计算机、信息网络和航空航天）的关键支撑。由于它们对电子产品的产量、
摘要
电子级化学品是专为电子工业开发的高纯度材料，主要分为湿法电子化学品、光刻胶、特种电子气体等类型。这些化学品广泛应用于半导体、显示设备、印刷电路板和新能源汽车电池四个核心领域，是现代科技产业（包括新能源、计算机、信息网络和航空航天）的关键支撑。由于它们对电子产品的产量、电气性能和可靠性有着直接影响，因此对产品的纯度和金属离子含量有着极其严格的要求。然而，电子级化学品的纯化受到热力学限制、技术瓶颈以及绿色发展要求的制约，因此研发高效环保的超级纯电子化学品纯化技术已成为当务之急。本文系统综述了去除电子化学品中微量有机杂质和超痕量金属离子的核心技术，深入分析了当前纯化过程面临的主要可持续性挑战，如高能耗、二次污染风险以及纯化效率与环境兼容性之间的权衡。最后，本文展望了纯化技术的发展方向，旨在为突破超级纯电子化学品纯化的技术瓶颈提供理论支持，并推动该领域环保新技术和新产品的研发、转化和产业化。
引言
电子化学品是电子信息产业发展的重要基础材料。随着5G通信、人工智能和物联网等新兴技术的快速发展，对电子化学品的需求呈指数级增长。从推动新能源汽车技术突破的高性能电池材料，到提高芯片制造精度的超高纯度光刻胶，各种新型电子化学品不断涌现，在各个细分领域发挥重要作用，推动了电子产业的快速扩张（图1）[1]、[2]。
电子级化学品是电子化学品中的核心类别。作为制造高端电子产品（如芯片、显示面板和光伏器件）的关键基础材料，由于其对超高纯度和极低杂质含量的严格要求，这一领域具有最高的技术壁垒和最大的工业价值。常见的电子级化学品主要包括超高纯度试剂、光刻胶、封装材料等。超高纯度试剂，也称为湿法电子化学品，其主要成分纯度超过99.9%，杂质离子和颗粒数量符合严格标准（表1）[3]、[4]。在集成电路制造过程中，超高纯度试剂不仅使用量大且种类繁多，同时对纯度要求极高。目前，制备超高纯度试剂的主要方法包括蒸馏[5]、亚沸蒸馏[6]、膜分离[7]和吸附[8]等。蒸馏凭借高效的分离能力，在工业规模生产中发挥着重要作用，通过精确控制温度和压力，可以有效分离不同沸点的物质，显著提高试剂纯度[9]。亚沸蒸馏在极低的蒸发率下进行，可最大限度地减少杂质残留，适用于对杂质敏感的高端应用。膜分离技术利用其选择性透过性，能准确过滤出特定尺寸和性质的杂质分子，操作相对简单且能耗低，适用于对试剂中特定杂质有严格要求的场合[10]。吸附法通过吸附剂的吸附能力净化试剂，具有灵活性，可根据不同杂质的特点选择合适的吸附剂以实现高效去除[11]。随着科技的不断进步，这些制备方法也在不断优化升级。例如，吸附与膜分离技术的结合有望进一步提升超高纯度试剂的制备效率和纯度。同时，新型吸附材料的发展为吸附法开辟了更广阔的应用前景。
光刻胶是一种耐腐蚀的薄膜材料，其溶解度在暴露于紫外线、电子束、离子束、X射线或其他形式的辐射下会发生变化。光刻胶主要由光刻胶树脂、敏化剂、溶剂和其他添加剂组成[13]。其中，光刻胶树脂是主要成分，占总成本的约50%，其功能是将芯片设计图案从光掩模转移到基底上。在此过程中，光刻胶在光照下发生化学反应，导致溶解率发生变化[14]。随着光刻过程中曝光波长的缩短，对光刻胶树脂中金属杂质含量的要求日益提高，例如ArF光刻胶树脂的杂质含量需降至1 ppb（十亿分之一）以下。由于光刻胶含有多种成分且粘度较高，净化难度较大，需从单体阶段就开始严格控制纯度。部分光刻胶树脂单体呈液态，可用与超高纯度试剂相同的方法进行净化；对于固态单体，则需要升华、重结晶和溶解-吸附-结晶等更复杂精确的技术[15]。对于具有特殊结构的光刻胶树脂单体，可能还需使用柱层析等色谱分离技术。
特种电子气体在现代电子工业中起着至关重要的作用，其纯度对电子产品的性能有显著影响。随着电子技术的发展，对特种电子气体纯度的要求也越来越高，通常要求最低纯度达到99.999%（5N）甚至更高。某些先进制造工艺要求纯度达到99.99999%（7N）或99.9999999%（9N）。杂质（如水分、氧气和颗粒物）必须控制在ppb级别；颗粒直径应小于0.1 μm，金属杂质含量需低于10–9。目前的主要净化方法包括低温蒸馏、吸附、膜分离和化学转化[16]、[17]。随着技术进步，多种净化方法的结合已成为趋势，例如低温蒸馏与吸附相结合，先通过蒸馏初步分离，再利用吸附剂深度去除残留杂质，以达到更高的纯度标准。同时，新型吸附剂的研发、膜材料的优化和净化工艺的改进也将为特种电子气体的净化开辟新的途径[18]。
此外，现有的净化技术在去除超痕量杂质、分离复杂分子结构以及适应新材料系统方面逐渐暴露出效率瓶颈和精度缺陷。加之电子化学品的高纯度要求，使得净化过程需要极其严格的操作方式，这不可避免地会产生大量污染。从原子经济性、低毒性和能源效率角度出发，采用绿色化学工艺是净化电子化学品的必然选择。
因此，本文从原理、工艺流程、应用场景以及优缺点等多个维度系统深入地回顾了现有的电子化学品净化技术，旨在揭示现有技术的潜在问题，为开发更高效、环保、可持续和适应性强的新技术奠定基础，推动电子化学品产业向更高品质和更强竞争力的方向发展。
章节片段
蒸馏技术及其应用进展
蒸馏技术是实现电子化学品超高纯度净化（ppm级别10–6甚至ppb级别10–9）的核心方法，也是去除微量杂质最广泛采用的方法。
微量杂质的深度去除
随着电子行业对纯度要求的提高，ppb乃至ppt级别的杂质会严重影响电子产品的性能（例如在亚5纳米芯片中导致短路和泄漏）。微量杂质与目标电子化学品具有相似的物理和化学性质，使得传统分离方法效果不佳。随着杂质含量的降低，去除难度呈指数级增加——杂质可能形成稳定的复合物或胶体。
结论
作为电子信息产业的基石，电子化学品净化技术在推动电子设备向小型化和高集成化发展方面发挥着不可替代的作用。从蒸馏和吸附到膜分离和结晶，传统净化技术不断得到优化，新材料和集成工艺的应用使得电子化学品纯度从99.9%提高至99.9999%以上，同时降低了金属杂质含量...
作者贡献声明
齐晓阳：撰写——初稿、方法设计、实验设计、概念构思。林一雄：数据可视化、数据整理。行伟涛：实验设计、数据整理。陈杰：撰写——审稿与编辑、验证。邱婷：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理。张金辉：实验设计。杨晨：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调。叶长深：公式分析、概念构思。
其他作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的利益冲突或个人关系。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了以下机构的支持：国家自然科学基金（项目编号22408209）；福建省自然科学基金（项目编号2024J011550）；福建省重大科技专项（项目编号2025HZ021018）；福建省高校与企业合作项目（项目编号2025H6027）；福建省电子化学品研发公共服务平台（项目编号KJTPT2026YFFW01009）；福建省科学技术服务平台...
齐晓阳|林一雄|行伟涛|陈杰|张金辉|叶长深|杨晨|邱婷
