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乙酸改性γ-Al2O3高效去除痕量PCl3的研究

2024-05-20 14:01:07黃鵬兵袁威王雪瑩王悅張建樹鄧人攀
關(guān)鍵詞:吸附多晶硅乙酸

黃鵬兵 袁威 王雪瑩 王悅 張建樹 鄧人攀

摘要:在多晶硅生產(chǎn)過程中,為了不影響產(chǎn)品性能,必須將雜質(zhì)PCl3的含量降低到ppb的水平,然而,這目前仍舊是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本研究提出了一種可高效去除痕量PC13的方法,即利用乙酸改性γ-Al2O3作為吸附劑,其可去除ppb級(jí)別的PC13,去除率高達(dá)84.2%。Boehm滴定實(shí)驗(yàn)表明,改性后的γ-Al2O3表面羧基含量大幅增加,從而增加了吸附PCl3的活性位點(diǎn),使其對(duì)PCl3的吸附性能顯著提升。表征分析和DFT模擬計(jì)算表明,乙酸與γ-Al2O3主要是通過γ-Al2O3中的羥基H和乙酸中的羰基O形成氫鍵而相互作用的;除了物理吸附外,γ-Al2O3中的Al與PCl3中的Cl,以及乙酸中的羰基O與PCl3中的P之間還可通過電荷轉(zhuǎn)移相互作用。連續(xù)五次循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明,該吸附劑在低溫下具有優(yōu)異的再生性能。本研究開發(fā)的吸附劑由于其高效、易于再生和低成本等特點(diǎn),在去除痕量PCl3方面具有潛在的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:γ-Al2O3;乙酸;吸附;痕量PCl3;多晶硅

中圖分類號(hào):中圖分類號(hào)TQ316.334文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

Study on the efficient removal of trace PCl3 by acetic acid-modified γ-Al2O3

HUANG? Pengbing,YUAN? Wei,WANG? Xueying,WANG? Yue,ZHANG? Jianshu,DENG? Renpan*

(School of Chemistry and Chemical Engineering/State Key Laboratory Incubation Base for Green Processing of Chemical

Engineering, Shihezi University, Shihezi,Xinjiang 832003, China)

Abstract:? It is necessary to reduce the amount of PCl3 to ppb levels during polysilicon production in order not to affect product performance. However, the removal of PCl3 impurities to the ppb levels remains a big challenge. In this work, we present a highly effective adsorbent for the efficient removal of trace PCl3, that is, acetic acid modified γ-Al2O3, which can remove PC13 at ppb levels with a removal rate of up to 84.2%. The Boehm titration experiments revealed a substantial increase in the carboxyl group content on the surface of γ-Al2O3 after modification, thereby facilitating an augmented number of adsorption sites for PCl3 and consequently enhancing its removal efficiency. By means of characterization analysis and DFT simulations, it is suggested that the predominant interaction between acetic acid and γ-Al2O3 occurs through the establishment of hydrogen bonds between the hydroxyl H of acetic acid and O in Al2O3. In addition to simple physical adsorption, it has been found that the interaction by charge transfer between Al in γ-Al2O3 and Cl in PCl3, as well as between carbonyl oxygen in acetic acid and P in PCl3, play a significant role in enhancing the removal of PCl3. Five consecutive cycle experiments show that the adsorbent has excellent regeneration properties at low regeneration temperature. The adsorbent developed in this work is promising for applications in the removal of trace amounts of PCl3 due to its efficiency, ease of regeneration and low cost.

Key words: γ-Al2O3;acetic acid;adsorption;trace PCl3;polysilicon

多晶硅是太陽(yáng)能光伏電池產(chǎn)業(yè)中最基礎(chǔ)的材料[1-2]。在多晶硅的生產(chǎn)過程中,PCl3含量超標(biāo)會(huì)誘發(fā)產(chǎn)品晶體缺陷,降低光生載流子壽命,嚴(yán)重影響其光電轉(zhuǎn)換效率[3-5]。因此,需嚴(yán)格控制PCl3含量,一般要求達(dá)到ppb級(jí)別。然而,將PCl3雜質(zhì)去除到ppb水平一直以來是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)[6]。

目前,精餾法是工業(yè)上去除PCl3最主要的技術(shù)之一,而該方法所需的設(shè)備投資和能耗都較高[7];絡(luò)合法雖然可顯著縮短精餾工藝流程,但絡(luò)合劑的開發(fā)是一個(gè)巨大的難題[8];部分水解法由于容易產(chǎn)生大量的HCl,導(dǎo)致設(shè)備腐蝕,且產(chǎn)生的顆粒容易堵塞設(shè)備,因此,在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性[9-10]。近年來,吸附法因其效率高、操作簡(jiǎn)單、能耗低而被廣泛應(yīng)用于去除PCl3的研究。Haldor研究發(fā)現(xiàn),酸性、堿性和中性氧化鋁對(duì)ppm級(jí)別的含磷雜質(zhì)均有良好的吸附性能,尤以酸性Al2O3性能最佳[11]。Tzou的研究表明,將銅鹽負(fù)載到二氧化硅上后可顯著提升其對(duì)P雜質(zhì)的去除效果[12],但吸附劑難以再生,限制了其工業(yè)推廣和應(yīng)用。目前,工業(yè)上常以離子交換樹脂作為吸附劑去除含磷雜質(zhì)[13]。然而,離子交換樹脂生產(chǎn)成本較高,且再生較困難。因此,研究和開發(fā)高效、易再生且成本較低的新型吸附劑是十分必要且有意義的。

由于痕量磷的去除和檢測(cè)難度均較高,目前對(duì)除磷的研究基本集中在ppm的水平。然而,工業(yè)上需要將PCl3去除到ppb水平才能滿足要求。因此,本研究試圖開發(fā)一種可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的吸附劑。Al2O3具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、易再生、成本低等優(yōu)點(diǎn),因而常被用作吸附劑。Al2O3可以有效地去除ppm水平的含磷雜質(zhì)。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)通過簡(jiǎn)單的乙酸改性,可使Al2O3表面的羧基官能團(tuán)顯著增加,從而提高了其對(duì)PCl3的吸附性能,使PCl3含量可降低到35 ppb以下。本文重點(diǎn)研究乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3去除效果、影響因素及吸附機(jī)理,以期為該吸附劑在ppb級(jí)別PCl3去除方面的潛在應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 幾種典型吸附劑的吸附實(shí)驗(yàn)

本研究中使用的所有化學(xué)品和試劑的相關(guān)信息見表1。由于SiHCl3的性質(zhì)極不穩(wěn)定,即使在零下20 ℃也很容易在空氣中燃燒;容器內(nèi)的SiHCl3在受到撞擊時(shí)也存在火災(zāi)危險(xiǎn)和爆炸隱患。因此,使用SiHCl3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是非常危險(xiǎn)的,并且也極大的增加了痕量PCl3的檢測(cè)和分析難度??紤]到在實(shí)驗(yàn)室使用SiHCl3的風(fēng)險(xiǎn)和限制,本研究中使用了相對(duì)安全的CHCl3來代替SiHCl3。C和Si屬于同一主族,具有很多相似的性質(zhì);CHCl3偶極矩為1,與偶極矩為0.85的SiHCl3接近;此外,CHCl3和SiHCl3的分子結(jié)構(gòu)也非常相似,如圖1所示,均為基本的四面體結(jié)構(gòu)。因此,本研究用相對(duì)安全的CHCl3體系替換SiHCl3體系是合理的。

本研究首先測(cè)試了幾種典型的吸附劑(γ-Al2O3、活性炭、高嶺土、13X分子篩、SiO2和商用樹脂)對(duì)痕量PCl3的去除性能。在吸附實(shí)驗(yàn)中,含一定ppb級(jí)別濃度PCl3的20 mL CHCl3溶液置于一個(gè)50 mL的聚丙烯材質(zhì)的錐形瓶?jī)?nèi),并放置在搖床中。當(dāng)達(dá)到所需溫度時(shí),向PCl3的氯仿溶液中加入一定量的吸附劑,開始吸附實(shí)驗(yàn)。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,通過真空抽濾將溶液分離出來,然后將其置于聚四氟乙烯(PTFE)材質(zhì)的燒瓶中。燒瓶?jī)?nèi)已提前加入4 mL超純水、1 mL乙腈、0.1 mL甘露醇(0.1 g·L-1)溶液以絡(luò)合CHCl3溶液中殘留的PCl3。之后于85 ℃下蒸餾,直到?jīng)]有CHCl3殘留為止。將聚四氟乙烯燒瓶中含有P絡(luò)合物的剩余水溶液轉(zhuǎn)移到聚丙烯容量瓶中,加入2%稀硝酸定容至25 mL后即可使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測(cè)和分析CHCl3溶液中殘留的PCl3含量[14-15]。以上痕量P的檢測(cè)分析方法參照了GB/T 29056-2012《硅外延用三氯氫硅化學(xué)分析方法 硼、鋁、磷、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鉬、砷和銻量的測(cè)定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》[16]。

1.2 γ-Al2O3的改性

在上述吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)篩選得到的去除痕量PCl3效率最高的γ-Al2O3進(jìn)行改性,以進(jìn)一步提高其吸附性能。一定量的 γ-Al2O3用超純水洗滌后于100 ℃的烘箱中干燥6 h;各將1 g γ-Al2O3分別加入到20 mL的硝酸、氨水、硫酸、乙酸溶液中,以上溶液濃度均為1.67 mol·L-1。在搖箱中搖24 h(25℃,200轉(zhuǎn)·分-1)。待浸漬結(jié)束后,將γ-Al2O3分離出來,用超純水洗滌干凈后于60 ℃的烘箱中干燥12 h即制得了改性γ-Al2O3吸附劑。改性γ-Al2O3對(duì)痕量PCl3的吸附實(shí)驗(yàn)與上一小節(jié)所述完全一致。

1.3 吸附劑再生

吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將吸附劑分離出來并放入管式爐中,在氮?dú)鈿夥罩幸砸欢囟燃訜? h,使PCl3充分解吸,吸附劑得以再生。本研究還通過連續(xù)5次吸附-解吸實(shí)驗(yàn),考察乙酸改性γ-Al2O3在循環(huán)使用過程中的穩(wěn)定性。

1.4 表征方法

為了了解吸附劑的性能及其對(duì)PCl3的吸附機(jī)理,本研究采用了全自動(dòng)比表面積及孔隙度分析儀(BET)、X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)和Boehm滴定等方法對(duì)吸附劑進(jìn)行了表征和分析,以期了解吸附劑的形貌及其對(duì)PCl3的吸附機(jī)理。

1.5 計(jì)算方法

本研究通過DFT模擬計(jì)算進(jìn)一步研究了乙酸改性γ-Al2O3的機(jī)制,以及乙酸改性γ-Al2O3吸附PCl3的作用機(jī)理。在研究中使用Materials Studio 2019軟件的Dmol3模塊進(jìn)行DFT模擬計(jì)算。使用以下條件對(duì)乙酸改性氧化鋁模型結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化:GGA-PBE泛函適用于周期性系統(tǒng)的計(jì)算,使用廣義梯度近似(GGA),相關(guān)泛函選用Perdew-Burke-Ernierhof(PBE),選擇Grimme作為DFT-D校正的方法。氧化鋁晶體模型是從Materials Studio 2019數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的,本文我們選用氧化鋁(0 0-1)晶面來進(jìn)行計(jì)算,建立真空層高度為20,通過計(jì)算改性氧化鋁與PCl3之間的吸附能,吉布斯自由能、以及吸附過程中的電荷轉(zhuǎn)移量,以此得到了PCl3在乙酸改性氧化鋁上的吸附機(jī)理。

2 結(jié)果與討論

2.1 幾種典型吸附劑對(duì)PCl3的去除活性

本研究對(duì)幾種典型的PCl3吸附劑,如γ-Al2O3、活性炭、高嶺土、13X分子篩和SiO2等進(jìn)行了吸附活性測(cè)試,其結(jié)果如圖2A所示。從圖2a對(duì)PCl3的去除率來看,SiO2和γ-Al2O3對(duì)PCl3的去除率最高,均超過66%??紤]到γ-Al2O3的比表面積(表2)在這些吸附劑中并不是最高的,可以推斷γ-Al2O3作為一種有效去除痕量PCl3的吸附劑具有潛在的應(yīng)用前景。

因此,本研究針對(duì)γ-Al2O3進(jìn)行了改性,以期進(jìn)一步提高其對(duì)PCl3的吸附性能。不同改性試劑(硝酸、氨水、硫酸和乙酸)改性后的γ-Al2O3對(duì)PCl3的去除率如圖2B所示。由圖可知,不同化學(xué)試劑改性的γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附性能差異顯著。其中,經(jīng)硝酸和氨水改性后的γ-Al2O3其吸附性能反而下降,這可能是由于硝基和胺基是電子供體,與富電子的PCl3產(chǎn)生靜電斥力,從而導(dǎo)致吸附能力減弱[17]。經(jīng)硫酸和乙酸改性后,γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附性能得到了顯著提升,尤其是經(jīng)乙酸改性后的γ-Al2O3,其對(duì)PCl3的去除率可達(dá)84.2%。乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3吸附性能提高的原因?qū)⒃诤笪脑敿?xì)討論。

值得一提的是,在相同實(shí)驗(yàn)條件下,乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3的去除率明顯高于商用樹脂。由此可見,乙酸改性γ-Al2O3作為可有效去除痕量PCl3的吸附劑具有潛在的應(yīng)用前景。

2.2 操作條件對(duì)乙酸改性γ-Al2O3吸附PCl3的影響

本文還詳細(xì)研究了吸附溫度、吸附時(shí)間和吸附劑用量和PCl3濃度等因素對(duì)乙酸改性γ-Al2O3吸附PCl3性能的影響,以期為其潛在的應(yīng)用提供參考依據(jù)。圖3A顯示了不同吸附溫度下乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附量的影響。顯然,與許多其他典型吸附過程一樣,溫度升高不利于PCl3的吸附,吸附量隨溫度升高而降低??紤]到SiHCl3的沸點(diǎn)相對(duì)較低(<40 ℃),在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,對(duì)PCl3的吸附應(yīng)在盡可能低的溫度下操作更為有利。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,乙酸改性的γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加,直至達(dá)到飽和,如圖3B所示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,快速吸附主要發(fā)生在前30 min,在此期間PCl3的吸附容量可達(dá)到飽和吸附容量的80%以上。由此可見,乙酸改性的γ-Al2O3是一種快速高效的吸附PCl3的吸附劑。在實(shí)際生產(chǎn)中,吸附劑的用量是影響成本的重要因素,根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3的去除存在一個(gè)最佳的用量。如圖3C所示,PCl3的絕對(duì)吸附量隨著吸附劑用量的增加而增大,但當(dāng)吸附劑用量超過0.2 g后,PCl3的絕對(duì)吸附量無明顯變化;在整個(gè)過程中,PCl3的相對(duì)吸附量呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì),即存在一最大值。在含200 ppb PCl3的20 mL CHCl3溶液中,PCl3的相對(duì)吸附量最大值所對(duì)應(yīng)的吸附劑用量約為0.15 g??梢院侠淼赝茢啵宜岣男驭?Al2O3的最佳用量會(huì)隨著PCl3含量以及其他操作的不同而變化。根據(jù)相同條件下不同PCl3濃度(30~500 ppb)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖3D)。可知,該吸附劑對(duì)PCl3的飽和吸附量與PCl3的初始濃度呈明顯線性關(guān)系。這表明乙酸改性γ-Al2O3在較寬的PCl3濃度范圍內(nèi)對(duì)PCl3均具有良好的吸附效果。

2.3 乙酸改性γ-Al2O3的再生

考慮到吸附劑的再生性能對(duì)其實(shí)際應(yīng)用聚友重要的意義,因此,本文還對(duì)乙酸改性γ-Al2O3的再生性能進(jìn)行了研究,其結(jié)果如圖4所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過高溫(120 ℃)再生的吸附劑的吸附量隨著循環(huán)次數(shù)的增加而明顯降低,五次吸附后便達(dá)到未改性γ-Al2O3的吸附水平。然而,當(dāng)采用60 ℃的低溫再生時(shí),吸附劑對(duì)PCl3的吸附性能較穩(wěn)定,5次循環(huán)后其對(duì)PCl3的去除率下降幅度不超過5%。這說明再生過程中高溫導(dǎo)致的乙酸流失是乙酸改性γ-Al2O3吸附性能下降的主要原因。因此,通過在盡可能低的溫度下進(jìn)行再生,并適時(shí)用乙酸對(duì)吸附劑再次改性,可以保持吸附劑穩(wěn)定的吸附性能。由此可見,乙酸改性γ-Al2O3再生方法簡(jiǎn)單,吸附性能穩(wěn)定,在去除痕量PCl3方面具有潛在的應(yīng)用前景。

2.4 乙酸改性γ-Al2O3在PCl3上的吸附機(jī)理

2.4.1 乙酸對(duì)γ-Al2O3的改性機(jī)制

為了探究乙酸是如何對(duì)γ-Al2O3進(jìn)行改性的,本研究進(jìn)行了多種表征測(cè)試和分析。γ-Al2O3和乙酸改性γ-Al2O3的XRD譜圖如圖5所示。其中,衍射角為19°、32°、37°、46°、61°、67°和85°處的衍射峰均對(duì)應(yīng)于Al2O3晶相的特征峰(對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)卡號(hào)PDF#49-0134)。這清晰地表明,經(jīng)乙酸改性后,它們?nèi)员3衷械木w結(jié)構(gòu)。

從圖6所示的γ-Al2O3和經(jīng)乙酸改性γ-Al2O3的SEM圖像可以看出,γ-Al2O3呈不規(guī)則的顆粒狀,改性后γ-Al2O3的形貌沒有明顯變化。從粒徑分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果(圖7)可以看出,改性后小粒徑γ-Al2O3的比例略有增加。從BET測(cè)量得到的比表面數(shù)據(jù)也很好地驗(yàn)證了這一點(diǎn)。該數(shù)據(jù)表明,經(jīng)乙酸改性后,γ-Al2O3的比表面略微增加1.5%。γ-Al2O3和經(jīng)乙酸改性γ-Al2O3的紅外光譜如圖8所示,γ-Al2O3光譜中3474.9 cm-1處為γ-Al2O3表面-O-H的拉伸振動(dòng)峰[18],557.3 cm-1處的吸收峰對(duì)應(yīng)為AlO6晶格結(jié)構(gòu)[19]。經(jīng)乙酸改性后,在2924.1、2834.7和1583.9 cm-1附近出現(xiàn)了3個(gè)新峰,分別歸屬于乙酸的-C-H、-O-H和-C=O振動(dòng)峰。根據(jù)Boehm滴定實(shí)驗(yàn)測(cè)定的γ-Al2O3和乙酸改性γ-Al2O3中羧基含量(表3)可知,經(jīng)乙酸改性后,γ-Al2O3表面羧基含量明顯增加,由0.21 mmol·g-1增加到1.46 mmol·g-1。以上表征分析表明,乙酸對(duì)γ-Al2O3的改性沒有破壞其晶體結(jié)構(gòu)和形貌,即乙酸不會(huì)與γ-Al2O3發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)作用。

DFT模擬計(jì)算結(jié)果表明,乙酸中的-OH可以與γ-Al2O3中的O形成氫鍵相互作用,如圖9所示。另一種可能的情況是,γ-Al2O3表面的-OH通過與乙酸中的-C=O形成氫鍵相互作用。用乙酸改性γ-Al2O3后的紅外譜圖(圖8)顯示,γ-Al2O3表面的-OH吸收峰(3474.9 cm-1處)明顯增強(qiáng),這可能是氫鍵形成的有力證據(jù)。綜上所述,乙酸與γ-Al2O3的相互作用主要是通過氫鍵作用,經(jīng)乙酸改性后,γ-Al2O3表面的酸性官能團(tuán)顯著增加,這有利于PCl3的吸附。

2.4.2 乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附機(jī)理

從圖5的XRD分析和BET測(cè)試結(jié)果可以看出,乙酸改性γ-Al2O3在吸附PCl3后,其晶體結(jié)構(gòu)和比表面積與吸附前對(duì)比沒有明顯變化。這表明PCl3不會(huì)與吸附劑發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng),也不會(huì)腐蝕吸附劑。根據(jù)DFT計(jì)算結(jié)果,γ-Al2O3在被測(cè)吸附劑中表現(xiàn)出優(yōu)異性能的原因是除了簡(jiǎn)單的物理吸附外,PCl3中的Cl還可以通過較強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移與γ-Al2O3中的Al相互作用[20-21]。具體的相互作用示意圖如圖10a所示,其中計(jì)算所得的γ-Al2O3與PCl3之間的電荷轉(zhuǎn)移量約為0.15 C。如前文所述,經(jīng)過乙酸改性后,γ-Al2O3表面增加了大量的酸性基團(tuán),這些酸性基團(tuán)也可以通過電荷轉(zhuǎn)移與PCl3相互作用,從而顯著增強(qiáng)了乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附性能。如圖10B所示,PCl3的P與乙酸中羰基的O可通過電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生相互作用,電荷轉(zhuǎn)移量約為0.09 C。乙酸改性γ-Al2O3吸附PCl3后,-C=O的紅外吸收峰明顯變?nèi)?,如圖8所示。這可能是其電子向P轉(zhuǎn)移的有力證據(jù)。此外,本研究還計(jì)算了PCl3與γ-Al2O3和乙酸之間的吸附能(ΔE),分別為-29.54和-109.49 kJ·mol-1,其吉布斯自由能(ΔG)分別為-7.54和-1.72 kJ·mol-1,這表明乙酸改性γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附是可自發(fā)進(jìn)行的,并且這種電荷轉(zhuǎn)移相互作用可歸屬于化學(xué)吸附(因ΔE<-25 kJ·mol-1)。綜上所述,乙酸改性的γ-Al2O3對(duì)PCl3的吸附機(jī)理主要是靠PCl3與γ-Al2O3或乙酸之間的電荷轉(zhuǎn)移相互作用進(jìn)行的。

3 結(jié)論

本研究采用乙酸改性γ-Al2O3去除痕量PCl3,主要結(jié)論如下:

(1)Boehm滴定實(shí)驗(yàn)表明,改性后的γ-Al2O3表面羧基含量大幅增加,從而增加了PCl3的吸附位點(diǎn),進(jìn)而提高了其去除效率,使其對(duì)PCl3的去除率達(dá)到了84.2%。

(2)連續(xù)5次循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該吸附劑在低再生溫度下具有優(yōu)異的再生性能。

(3)通過表征分析和DFT模擬計(jì)算,表明γ-Al2O3主要通過其表面羥基H與乙酸中的羰基O形成氫鍵而相互作用。

(4)除簡(jiǎn)單的物理吸附外,還發(fā)現(xiàn)γ-Al2O3中的Al與PCl3中的Cl之間以及乙酸中的羰基O與PCl3中的P之間的電荷轉(zhuǎn)移相互作用對(duì)PCl3的去除有顯著的促進(jìn)作用。

本研究開發(fā)的吸附劑對(duì)于ppb級(jí)別PCl3的吸附具有高效、可再生和低成本等特點(diǎn),在多晶硅生產(chǎn)過程中去除痕量PCl3方面具有潛在的應(yīng)用前景。

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(責(zé)任編輯:編輯唐慧)

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