一种惰性气体纯化材料及其制备方法与流程

本发明涉及惰性气体纯化领域，尤其是涉及一种惰性气体纯化材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技发展，在制造工艺中惰性气体的使用越发广泛，尤其在半导体生产过程中运用较多，在制造半导体器件时，通过惰性气体电离能产生等离子体，通过等离子体进行离子溅射、等离子体cvd薄膜生长和离子刻蚀等，是半导体器件生产过程中的重要部分，随着半导体产业的蓬勃发展，对于惰性气体的需求量越来越大，其中，氦气则是惰性气体中运用最多的一种，但是惰性气体也称稀有气体，其在地球上的资源十分稀少，价格昂贵，因此需要对惰性气体收集并循环利用，否则惰性气体相关的生产工艺将难以推行。

2、惰性气体在生产过程中使用后会参入杂质气体如水、氮气、氧气、二氧化碳、氢气和碳氢化合物等，需要将杂质气体去除以提高惰性气体纯度，否则，低纯度的惰性气体会严重影响半导体器件的质量，现有技术中主要采用复杂的气体纯化装置，多个多步工序对多种杂质气体逐一脱除，导致惰性气体纯化过程十分复杂，成本较高，因此，还有改善空间。

技术实现思路

1、为了使惰性气体纯化工艺更为简单从而降低成本，本申请提供一种惰性气体纯化材料及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种惰性气体纯化材料，采用如下的技术方案：

3、一种惰性气体纯化材料，包括以下质量份数的组分：

4、去离子水100份；

5、氢氧化钠30-40份；

6、过氧乙酸钠15-20份；

7、碳酸钡10-15份；

8、催化剂2-3份；

9、增稠剂15-20份；

10、所述催化剂为钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂的复配。

11、通过采用上述技术方案，通过过氧乙酸钠作为氧化剂，在钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂复配而成的催化剂的作用下，惰性气体通入纯化材料中后能快速氧化惰性气体中的碳氢化合物，从而形成二氧化碳和水，通过氢氧化钠溶液的作用，二氧化碳会形成碳酸钠从而溶解在纯化材料中，从而使得碳氢化合物以及二氧化碳被除去，再通过碳酸钡的作用吸附氮气从而除去氮气，而氧气和氢气则在催化剂的作用下生成水从而被除去，使得惰性气体通过通入纯化材料中即可实现很好的纯化效果，无需多道复杂工艺步骤，而且纯化材料的制备的十分方便，有效降低惰性气体纯化工艺的复杂度，很好地实现降低成本的效果。

12、通过加入增稠剂，能使得纯化材料具有较高的稠度，惰性气体通入纯化材料中时，能在纯化材料中停留更长时间，在通入惰性气体的同时只需加入搅拌即可使得惰性气体形成直径较小的气泡，使得惰性气体中的杂质气体能充分反应或被吸附，从而使得惰性气体通入纯化材料时的通入口与纯化材料液面的高度大于1m以上时，惰性气体只需一次通入纯化物质中即可起到很好的纯化效果，使得纯化效率较高。

13、优选的，所述钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂均为水溶性物质。

14、通过采用上述技术方案，通过钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂均为水溶性物质，使得催化剂能溶于水中，从而使得催化效果较佳，从而使得过氧乙酸钠能快速氧化成份复杂的碳氢化合物，使得气体纯化效果较佳。

15、优选的，所述钴催化剂为醋酸钴、所述铱催化剂为三氯化铱、所述铂催化剂为氯铂酸。

16、通过采用上述技术方案，通过具体选择醋酸钴、三氯化铱、氯铂酸复配成催化剂，使得催化氧化的效果更佳，从而更好地快速氧化复杂的碳氢化合物，使得惰性气体纯化的效率较高，纯化效果较好。

17、优选的，所述醋酸钴、三氯化铱、氯铂酸的质量比例为3-4：1-2：6-7。

18、通过采用上述技术方案，通过具体选择醋酸钴、三氯化铱、氯铂酸的质量比例，醋酸钴、三氯化铱、氯铂酸相互配合的效果更佳，催化氧化的效果更好，进一步提高惰性气体纯化效果，纯化后的惰性气体纯度更高。

19、优选的，所述增稠剂为纳米二氧化硅、聚乙二醇的复配。

20、通过采用上述技术方案，通过具体选择纳米二氧化硅、聚乙二醇复配，增稠效果较佳，而且纳米二氧化硅表面具有大量微孔，在起到增稠效果的同时还能起到很好的物理吸附作用，而且聚乙二醇具有很好的吸湿性能，使得水蒸汽不易跟随惰性气体排出，从而使得纯化效果更好，惰性气体纯化后的纯度更高。

21、优选的，所述纳米二氧化硅、聚乙二醇的质量比例为2：1-3。

22、通过采用上述技术方案，通过具体选择纳米二氧化硅、聚乙二醇的质量比例，使得增稠效果更佳，使得惰性气体的纯化效果更好。

23、优选的，所述聚乙二醇的分子量≥4000。

24、通过采用上述技术方案，通过具体选择聚乙二醇的分子量，使得增稠效果较佳，惰性气体在纯化材料中能更好地纯化，纯化后的纯度更高。

25、第二方面，本申请提供一种惰性气体纯化材料的制备方法，采用如下的技术方案：

26、一种上述的惰性气体纯化材料的制备方法，包括以下步骤：

27、步骤1)，将去离子水、氢氧化钠混合，得预混物；

28、步骤2)，冷却至室温后，向预混物中加入过氧乙酸钠、碳酸钡、催化剂、增稠剂，搅拌均匀，得惰性气体纯化材料。

29、通过采用上述技术方案，制得的纯化材料能深度纯化惰性气体，使得惰性气体通入纯化材料中后能起到很好的纯化效果，纯化后的惰性气体的纯度较高，纯化材料制备简单，纯化惰性气体的工艺步骤较为简便，无需复杂的大型设备配合，有效降低惰性气体纯化工艺的难度及成本，具有较高的应用价值。

30、综上所述，本申请具有以下有益效果：

31、1、由于本申请通过过氧乙酸钠作为氧化剂，在钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂复配而成的催化剂的作用下，惰性气体通入纯化材料中后能快速氧化惰性气体中的碳氢化合物，从而形成二氧化碳和水，通过氢氧化钠溶液的作用，二氧化碳会形成碳酸钠从而溶解在纯化材料中，从而使得碳氢化合物以及二氧化碳被除去，再通过碳酸钡的作用吸附氮气从而除去氮气，而氧气和氢气则在催化剂的作用下生成水从而被除去，使得惰性气体通过通入纯化材料中即可实现很好的纯化效果，无需多道复杂工艺步骤，而且纯化材料的制备的十分方便，有效降低惰性气体纯化工艺的复杂度，很好地实现降低成本的效果。

32、2、本申请中优选通过加入增稠剂，能使得纯化材料具有较高的稠度，惰性气体通入纯化材料中时，能在纯化材料中停留更长时间，在通入惰性气体的同时只需加入搅拌即可使得惰性气体形成直径较小的气泡，使得惰性气体中的杂质气体能充分反应或被吸附，从而使得惰性气体通入纯化材料时的通入口与纯化材料液面的高度大于1m以上时，惰性气体只需一次通入纯化物质中即可起到很好的纯化效果，使得纯化效率较高。

33、3、本申请中优选通过钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂均为水溶性物质，使得催化剂能溶于水中，从而使得催化效果较佳，从而使得过氧乙酸钠能快速氧化成份复杂的碳氢化合物，使得气体纯化效果较佳。

技术特征：

1.一种惰性气体纯化材料，其特征在于：包括以下质量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种惰性气体纯化材料，其特征在于：所述钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂均为水溶性物质。

3.根据权利要求2所述的一种惰性气体纯化材料，其特征在于：所述钴催化剂为醋酸钴、所述铱催化剂为三氯化铱、所述铂催化剂为氯铂酸。

4.根据权利要求3所述的一种惰性气体纯化材料，其特征在于：所述醋酸钴、三氯化铱、氯铂酸的质量比例为3-4：1-2：6-7。

5.根据权利要求1所述的一种惰性气体纯化材料，其特征在于：所述增稠剂为纳米二氧化硅、聚乙二醇的复配。

6.根据权利要求5所述的一种惰性气体纯化材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅、聚乙二醇的质量比例为2：1-3。

7.根据权利要求6所述的一种惰性气体纯化材料，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量≥4000。

8.一种根据权利要求1-7任一所述的惰性气体纯化材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及惰性气体纯化技术领域，具体公开了一种惰性气体纯化材料及其制备方法。惰性气体纯化材料，包括以下组分：去离子水、氢氧化钠、过氧乙酸钠、碳酸钡、催化剂、增稠剂；催化剂为钴催化剂、铱催化剂、铂催化剂的复配。惰性气体纯化材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1），将去离子水、氢氧化钠混合，得预混物；步骤2），冷却至室温后，向预混物中加入过氧乙酸钠、碳酸钡、催化剂、增稠剂，搅拌均匀，得惰性气体纯化材料。本发明具有使惰性气体纯化工艺更为简单从而降低成本的优点。

技术研发人员：李志超,孙林,陈应培
受保护的技术使用者：英德市西洲气体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16