CF-,4-和NF-,3-的分解反應(yīng)研究.pdf

1、CF4、NF3等全氟化合物(Perfluoro compounds)被廣泛用作半導(dǎo)體工業(yè)的蝕刻氣和清洗氣，具有極高的溫室效應(yīng)潛值(GWP)，如CF4的GWP為CO2的6500倍，在大氣中的壽命長(zhǎng)達(dá)50000年。無(wú)水條件下CF4、NF3與金屬氧化物直接反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無(wú)害的固體氟化物，是消除這類溫室氣體的一種有效方法。
　　 本論文考察了無(wú)水條件下CF4在Al2O3基脫氟劑、氟化鈉-單質(zhì)硅-金屬氧化物(NaF-Si-MO)三元混合物上

2、的直接分解反應(yīng)，考察了NF3在Al2O3基脫氟劑上的無(wú)水分解反應(yīng)。用XRD、BET、SEM-EDS、XPS等技術(shù)對(duì)反應(yīng)前后的脫氟劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，得到了以下結(jié)果：
　　 (1)CF4與Al2O3程序升溫反應(yīng)至700℃時(shí)，CF4轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高。850℃恒溫反應(yīng)時(shí)Al2O3的穩(wěn)定性較高，而900℃恒溫反應(yīng)時(shí)部分γ-Al2O3轉(zhuǎn)變成了低活性的α-Al2O3導(dǎo)致Al2O3快速失活。在Al2O3表面負(fù)載助劑P，熱處理后生成的AlPO4保護(hù)

3、層抑制了未反應(yīng)的Al2O3發(fā)生α相變，提高了γ-Al2O3的穩(wěn)定性，使更多Al2O3參與了CF4的分解反應(yīng)。
　　 (2)NaF-Si-MO與CF4的反應(yīng)活性很高，850℃反應(yīng)時(shí)NaF-Si-MgO、NaF-Si-CaO、NaF-Si-CeO2上的CF4初始轉(zhuǎn)化率近100[％]。反應(yīng)后NaF-Si-MO中MO的相變不同，Al2O3、MgO轉(zhuǎn)化為Na3AlF6、NaMgF3，CaO、SrO、BaO轉(zhuǎn)化為CaF2、SrF2、BaF2

4、，La2O3、CeO2轉(zhuǎn)化為低價(jià)態(tài)的LaF2、CeF3，部分CeO2、MgO、CaO、SrO、BaO還轉(zhuǎn)化為Ce4.67(SiO4)3O、Mg2SiO4、Ca3Si2O7、SrSiO3、Ba2SiO4等硅酸鹽。結(jié)合XRD和XPS表征結(jié)果，提出了CF4在各NaF-Si-MO上的分解反應(yīng)方程式：
　　 ①12NaF+3Si+2Al2O3+3CF4=3SiO2+4Na3AlF6+3C，
　　 ②3Si+2La2O3+2CF4=

5、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