CN114870804A - 一种杂质气体吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子特种气体提纯领域，尤其涉及一种杂质气体吸附剂及其制备方法和应用，所述杂质气体吸附剂，包括多孔二氧化硅骨架；所述多孔二氧化硅骨架表面负载有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属的化合物；还包括包覆在多孔二氧化硅骨架外部的碳层；所述碳层外部还物理负载有铵盐。本发明在多孔二氧化硅骨架上负载有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物，能够对乙硼烷中的杂质气体通过物理以及化学的方式进行吸附，有效提升了乙硼烷的纯度，同时本发明中的杂质气体吸附剂的使用方法简单，同时经过简单的吸附处理后的乙硼烷中氧气的浓度能够达到ppb级别。

Description

一种杂质气体吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电子特种气体提纯领域，尤其涉及一种杂质气体吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
乙硼烷，化学式为B2H6，属于无机化合物，是目前能够分离出的最简单硼烷，常温下外观为无色气体状。其在化工领域以及半导体领域中具有多种重要的用途。其中，半导体产业是乙硼烷的重要下游市场。其在半导体工业中能够作为p型掺杂源。
乙硼烷在半导体工业中能够作为p型掺杂源，其工业上的制备方法通常是在真空条件下，以氢化钠、三氟化硼为原料，在有机溶剂中反应制得粗品，再经冷凝提纯等工艺得到高纯产品，副产物为氟化钠。乙硼烷其他制备方法还有：以硼氢化钠、三氟化硼为原料反应制得；以四氢硼酸钾、磷酸为原料反应制得等。
乙硼烷的制备具体参考以下专利：
申请号为CN202010819674.X的一种高纯度电子级乙硼烷的合成方法及装置；
申请号为CN202011577303.1的一种乙硼烷的制备方法。
以上方法中通常采用三氟化硼或者三氯化硼作为原料，因此在制备得到后的乙硼烷气体中通常存在一定量的三氟化硼或者三氯化硼（以下简称三卤化硼），同时还会存在一定量的二氧化碳以及乙烷等杂质气体，这些杂质气体的沸点与乙硼烷较为接近，因此难以通过精馏等手段将乙硼烷与这些杂质气体很好的分离。因此必须联用化学吸附手段对这些杂质气体进行吸附去除。
作为电子工业中应用的乙硼烷，其纯度对于最终的半导体掺杂效果具有极其敏感的影响。然而现有技术中的杂质气体吸附剂，通常其能够将杂质气体的含量降低至ppm级，随着半导体制程精度的提升，在此浓度下的杂质也会对最终的半导体元件产生重大的影响。因此必须进一步提升对于乙硼烷中杂质气体的吸附效果。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的杂质气体吸附剂对于乙硼烷中的杂质气体吸附效果较差的缺陷，提供了一种杂质气体吸附剂及其制备方法和应用，以克服上述缺陷。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
本发明第一个目的在于，提供了一种杂质气体吸附剂，
包括多孔二氧化硅骨架；
所述多孔二氧化硅骨架表面负载有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属的化合物；
还包括包覆在多孔二氧化硅骨架外部的碳层；
所述碳层外部还物理负载有铵盐。
本发明中的杂质气体吸附剂其在过滤乙硼烷气体时，其能够有效吸附乙硼烷气体中的杂质气体，尤其是对于三氯化硼、三氟化硼以及二氧化碳等杂质气体有着极其优异的吸附效果。
本发明中的杂质气体吸附剂在吸附过程中，包含有物理吸附以及化学吸附两种吸附模式，从而相较于现有技术中的单一吸附模式的吸附剂（例如纯的碱金属氧化物、碱金属氢氧化物或者其多种的混合）而言，其吸附效果更为优异。
首先，其包含有多孔二氧化硅骨架，其具有高比表面积的优点，杂质气体能够进入到多孔二氧化硅骨架内部，从而被其物理吸附固定，并与多孔二氧化硅骨架表面负载的碱土金属的氧化物或氢氧化物反应，从而达到化学吸附的作用。
一般而言，碱金属的氧化物或者氢氧化物对于三氟化硼以及二氧化碳的吸附效果相较于碱土金属的氧化物或者氢氧化物更强，其原因在于碱金属的氧化物或者氢氧化物的碱性更强，但是本申请的发明人在实验中意外发现，若在本发明的多孔二氧化硅骨架的表面同时负载一定量的过度金属化合物之后，能够有效提升对于杂质气体的吸附效果。推测原因在于，多孔二氧化硅骨胶上负载的过度金属化合物能够与三氟化硼、二氧化碳等杂质气体起到络合的作用，从而能够辅助碱土金属的氧化物或氢氧化物对于这些杂质气体的吸收。
除上述技术手段外，本申请文件中的多孔二氧化硅骨架外部还包覆有一层碳层，首先这部分包覆的碳层与二氧化硅一样，由于其结构疏松且表面粗糙度较高，使得在其表面也同样存在多孔结构，并且其多孔结构相较于多孔二氧化硅骨架的多孔结构而言其更加细微，因此同样具有良好的物理吸附作用，并且两种尺寸结构不同的多孔结构之间相互配合，从而使得本发明所述的杂质气体吸附剂能够形成多级多孔材料，进一步提升了对于杂质气体的吸附效果。
同时，由于本发明中所述的杂质气体中包含有三氟化硼气体，其在水解后氟元素则会形成氟化氢，氟化氢对于二氧化硅而言具有极强的腐蚀性，从而导致杂质吸附剂的使用寿命大大降低。因此本发明通过在多孔二氧化硅骨架的外部包覆一层碳层能够有效阻隔氟元素对于二氧化硅的腐蚀作用，从而提升了本申请所述杂质气体吸附剂的使用寿命。
此外，为了进一步提升对于杂质气体的吸附效果，本发明还在碳层表面负载有一定的铵盐，其中铵盐可充当氢键供体，而杂质气体中的三氟化硼以及二氧化碳则均可作为氢键受体，当杂质气体与铵盐接触时，其两者之间可形成氢键，从而通过氢键作用对杂质气体进行吸附，减缓杂质气体在杂质气体吸附剂表面的流速，提高了碱土金属的氧化物或氢氧化物对于最终杂质气体的吸附效果。而乙硼烷则既不是氢键供体也不是氢键受体，因此铵盐的存在不会影响乙硼烷的过滤效率。
最后，现有技术中的杂质气体吸附剂通常是一次性使用的，因此导致电子气体在纯化过程中的耗材成本较高。同时，由于杂质气体吸附剂的回收难度较大，因此大多数的电子特气厂商在产业研究中都不会对这些纯化耗材的回收再利用进行研究。
本发明中所使用的杂质气体吸附剂除了具有突出的杂质气体吸附效果，还具有良好的回收再利用效果。本发明中所使用的杂质气体吸附剂在吸附了三氟化硼或者二氧化碳之后，在后续的回收过程中只需要先经过水洗处理然后再经过热处理即可重新还原其原本的吸附效果。相较于现有技术中所使用的碱金属的氧化物或者氢氧化物，本发明中所使用的碱土金属氧化物或者氢氧化物的溶解性较差，因此在水洗过程中，碱金属的氧化物或者氢氧化物则不会出现脱落，同时其多孔结构也不会被水破坏。而碳层表面负载有的铵盐由于其价格便宜，只需通过再次浸渍即可重新将全新的铵盐负载到吸附剂的表面，从而使得其再次拥有完整的吸附效果，从而有效降低了吸附剂的回收利用难度，并且降低了乙硼烷的提纯成本。
作为优选，过渡金属元素与碱土金属元素的物质的质量比大于1:100。
经过本申请发明人的试验发现，当过渡金属元素与碱土金属元素的物质的质量比大于1:100后，能够有效提升碱土金属元素对于杂质气体的吸附效果。当过渡金属元素的添加量过低时，其对于碱土金属元素的吸附效果的提升不明显。
作为优选，所述碱土金属为元素钙、镁中的任意一种或两种的组合。
本发明所使用的碱土金属为钙以及镁，其两者均具有原料易得，吸附效果好的优点。从而能够在保证吸附效果的前提下，能够降低乙硼烷气体的纯化成本。
作为优选，过渡金属为锰、铜、锌、钼、锆中的任意一种或多种的组合。
本发明中所述的锰、铜、锌、钼、锆其能够杂质气体起到络合的作用，从而提升杂质气体吸附剂的吸附效果。尤其需要说明的一点是当过渡金属为锰时，其具有更为出人意料的优异吸附效果。
作为优选，所述铵盐包括硫酸铵、木质素磺酸铵、三氟甲磺酸钠、全氟烷基磺酸铵中的一种或多种的组合。
本发明的第二个目的在于，还提供了一种如上所述杂质气体吸附剂的制备方法，
包括以下步骤：
（1）将碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物与有机硅单体混合均匀，然后将有机硅单体聚合形成硅凝胶，得到包覆有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物的硅凝胶；
（2）将上述硅凝胶进行发泡处理并将其热分解，得到二氧化硅骨架；
（3）向上述二氧化硅骨架表面包覆一层碳层；
（4）将上述包覆有碳层的二氧化硅骨架浸渍于铵盐的溶液中，将铵盐负载于二氧化硅骨架上；
（5）将负载有铵盐的二氧化硅骨架烘干，得到杂质气体吸附剂。
本发明中的杂质气体吸附剂在制备过程中，其首先包括将碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物与有机硅单体进行混合，在混合后通过将有机硅单体进行聚合形成，水凝胶即可将碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物包覆在硅凝胶中，从而通过热分解，即可将碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物负载在硅凝胶热分解所形成的二氧化硅骨架上，同时由于硅凝胶在热分解之前经过了发泡处理，因此制备得到的硅凝胶骨架具有多孔结构，从而有利于对杂质气体的吸附。
需要说明的是，有机硅单体的聚合可采用多种制备方法，例如可通过烷氧基硅烷在酸性或者碱性条件下的水解缩聚形成有机硅凝胶，也可通过环硅氧烷在碱或者其他催化剂的条件下开环聚合，也可通过含有硅氢结构的有机硅单体与含有乙烯结构的单体之间在铂催化剂的催化作用下发生硅氢加成反应支撑，总体的反应较多，再此不再做一一列举。
并且在热裂解的过程中，优先使用空气氛围，这样硅凝胶中的有机结构能够更加彻底地除去，从而形成结构更加疏松的多孔结构。
作为优选，所述步骤（2）中热分解氛围为空气；
热分解温度为600~900℃，热处理时间为3~8h。
此外，本发明在二氧化硅骨架表面包覆一层碳层的过程中可选择使用的方法也有多种，例如我们可以选择将二氧化硅骨浸渍于有机树脂溶液（或者有机树脂的单体中）中，使得有机树脂溶液或单体进入到二氧化硅骨架中，从而实现对于二氧化硅骨架的内外的完全包覆，然后通过煅烧的手段即可形成碳包覆的二氧化硅，总体的反应较多，再此不再做一一列举。
需要说明的是，在碳包覆过程中由于同样需要经过煅烧步骤，在煅烧过程中为了保持碳层的稳定性，因此煅烧过程中的气体氛围应该保持在还原性气体或者惰性气体中。
本发明第三个目的在于，提供了所述杂质气体吸附剂在乙硼烷纯化中的应用。
尤其需要说明的是，本发明所述的杂质气体吸附剂主要用于吸附的杂质气体为三氟化硼、三氯化硼、二氧化碳以及其他一些烷烃类气体。
本发明第四个目的在于，还提供了一种电子级乙硼烷的纯化方法，
包括以下步骤：
（S.1）将所述杂质气体吸附剂填充于吸附塔中；
（S.2）将吸附塔抽负处理，除去杂质气体吸附剂中的空气，然后通入高纯乙硼烷气体；
（S.3）向吸附塔中通入乙硼烷原料气，使得乙硼烷原料气与杂质气体吸附剂接触，收集从吸附塔中流出的气体，得到电子级乙硼烷气体。
本发明在降低乙硼烷原料气中杂质气体的过程中只需将原料气通入到含有上述杂质气体吸附剂的吸附塔中即可，使用过程简单方便，经过实际测试，在经过吸附之后，乙硼烷气体中的杂质气体含量能够降至ppb级别，效果十分优异。
作为优选，所述步骤（S.3）中乙硼烷原料气与杂质气体吸附剂接触温度为-65~-45℃。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在多孔二氧化硅骨架上负载有碱土金属的氧化物或氢氧化物，能够对乙硼烷中的杂质气体通过物理以及化学的方式进行吸附，有效提升了乙硼烷的纯度；
（2）同时在多孔二氧化硅骨架上还负载有过渡金属化合物，其能够进一步提升碱土金属氧化物或者氢氧化物对于杂质气体的吸附效果；
（3）本发明在多孔二氧化硅骨架外包覆一层碳层，并且在碳层的外侧负载有铵盐，其能够有效提升杂质气体吸附剂的吸附效果，同时还能够延长杂质气体吸附剂的使用寿命；
（4）本发明中的杂质气体吸附剂的使用方法简单，同时经过简单的吸附处理后的乙硼烷中氧气的浓度能够达到ppb级别。
附图说明
图1 为本发明实施例1中制备得到对的杂质气体吸附剂的电镜图。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种杂质气体吸附剂，其制备方法包括以下步骤：
（1）将10g氧化镁、0.5g氧化锰以及100g四乙氧基硅烷溶于100ml 50%乙醇溶液中，混合均匀后用盐酸调节pH值为1~2，回流搅拌水解3h后，反应结束，蒸除溶剂，得到包覆有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物的硅凝胶；
（2）将上述硅凝胶进行采用超临界二氧化碳发泡法进行发泡，其具体步骤如下：
将上述硅凝胶置于高压反应釜内，先用超临界流体吹洗，排净空气，然后升温至75℃后注入二氧化碳流体，使得其饱和压力在10~15MPa，饱和时间3h，然后快速泄压并置于冰水浴中冷却定型，得到发泡硅凝胶；
将上述发泡硅凝胶置于马弗炉中，并在在空气氛围中升温至800℃，热处理时间为5h，得到二氧化硅骨架；
（3）将上述二氧化硅骨架浸渍于含有3%多巴胺盐酸盐的水溶液30min，然后过滤后置于空气中，使得上述二氧化硅骨架表面包覆一层聚多巴胺层，然后在氮气保护下，升温至650℃，持续3h后，得到表面包覆有层碳层的多孔二氧化硅骨架；
（4）将上述包覆有碳层的多孔二氧化硅骨架浸渍于含有1%木质素磺酸铵的水溶液中1h，将铵盐负载于二氧化硅骨架上；
（5）将负载有铵盐的二氧化硅骨架过滤后，80℃下烘干，得到杂质气体吸附剂。
实施例1中制备得到对的杂质气体吸附剂的电镜图如图1所示。
实施例2
实施例2与实施例1的步骤基本相同，区别在于，氧化锰的添加量为0.1g。
实施例3
实施例3与实施例1的步骤基本相同，区别在于，氧化锰的添加量为1g。
实施例4
实施例4与实施例1的步骤基本相同，区别在于，加工氧化锰替换成乙酰丙酮锰。
实施例5
实施例5与实施例1的步骤基本相同，区别在于，加工氧化锰替换成氯化锰。
实施例6
实施例6与实施例1的步骤基本相同，区别在于，将氧化锰替换成氧化铜。
实施例7
实施例7与实施例1的步骤基本相同，区别在于，将氧化锰替换成氧化锌。
实施例8
实施例8与实施例1的步骤基本相同，区别在于，将氧化锰替换成氧化钼。
实施例9
实施例9与实施例1的步骤基本相同，区别在于，将氧化锰替换成氧化锆。
实施例10
实施例10与实施例1的步骤基本相同，区别在于，将氧化镁替换成氢氧化钙。
实施例11
一种杂质气体吸附剂，其制备方法包括以下步骤：
（1）将100g八甲基环四硅氧烷以及50ml甲苯置于反应釜中，向其中加入四甲基氢氧化铵0.5g，80℃下搅拌反应30min后，加入10g氢氧化钙以及0.5g氧化锰，继续反应3h后，蒸除溶剂后，继续升温至135℃保持30min后，分解四甲基氢氧化铵冷却至室温后得到包覆有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物的硅凝胶；
（2）将上述硅凝胶进行采用超临界二氧化碳发泡法进行发泡，其具体步骤如下：
将上述硅凝胶置于高压反应釜内，先用超临界流体吹洗，排净空气，然后升温至75℃后注入二氧化碳流体，使得其饱和压力在10~15MPa，饱和时间3h，然后快速泄压并置于冰水浴中冷却定型，得到发泡硅凝胶；
将上述发泡硅凝胶置于马弗炉中，并在在空气氛围中升温至800℃，热处理时间为5h，得到二氧化硅骨架；
（3）将上述二氧化硅骨架浸渍于含有3%单宁酸的水溶液30min，然后过滤后置于空气中，使得上述二氧化硅骨架表面包覆一层单宁酸，然后在氮气保护下，升温至600℃，持续5h后，得到表面包覆有层碳层的多孔二氧化硅骨架；
（4）将上述包覆有碳层的多孔二氧化硅骨架浸渍于含有2%硫酸铵的水溶液中1h，将铵盐负载于二氧化硅骨架上；
（5）将负载有铵盐的二氧化硅骨架过滤后，80℃下烘干，得到杂质气体吸附剂。
实施例12
实施例12与实施例9步骤基本一致，区别在于：
步骤（2）中马弗炉温度为600℃，热处理时间为8h；
步骤（4）中将硫酸铵替换成三氟甲磺酸铵。
对比例1
对比例1与实施例1步骤基本一致，区别在于，没有添加氧化锰。
对比例2
对比例2与实施例1步骤基本一致，区别在于，没有添加氧化镁，且调整氧化锰的添加量为10g。
对比例3
对比例3与实施例1步骤基本一致，区别在于，氧化锰的添加量为0.01g。
对比例4
对比例4与实施例1步骤基本一致，区别在于，将氧化镁替换成氢氧化钠。
对比例5
对比例5与实施例1步骤基本一致，区别在于，没有在多孔二氧化硅骨架表面包覆碳层。
对比例6
对比例6与实施例1步骤基本一致，区别在于，没有在碳层表面负载有铵盐。
对比例7
将100g聚丙乙烯与10g氧化镁、0.5g氧化锰混合均匀后后造粒，得到发泡母粒，将发泡母粒通过超临界发泡发制备成聚苯乙烯泡沫，将聚苯乙烯泡沫在氮气保护下800℃热分解3h，得到负载有氧化镁以及氧化锰的多孔碳，将其浸渍于含有1%木质素磺酸铵的水溶液中1h，从而将铵盐负载于多孔碳上，80℃下烘干，得到杂质气体吸附剂。
对比例8
对比例8采用纯氢氧化钠作为杂质气体吸附剂。
对比例9
对比例9采用纯氢氧化钙作为杂质气体吸附剂。
【性能测试】
比表面积分析：
采用低温氮气吸附法考察杂质气体吸附剂的比表面积。
杂质气体吸附性能：
配制标准气体：使用电子级乙硼烷气体钢瓶的标准添加方法，将乙硼烷、三氟化硼以及二氧化碳添加到钢瓶中，制造含有200ppm三氟化硼以及100ppm的二氧化碳的标准气体。
一种电子级乙硼烷的纯化方法，包括以下步骤：
（S.1）将实施例1~12以及对比例1~8中的杂质气体吸附剂填充于吸附塔中；
（S.2）将吸附塔抽负处理，除去杂质气体吸附剂中的空气，然后通入高纯乙硼烷气体；
（S.3）向吸附塔中通入上述含有200ppm三氟化硼以及100ppm的二氧化碳的乙硼烷标准气体，在0.8 MPa气压下，流速为2 slm，使得标准气体与杂质气体在-55℃温度下与吸附剂接触，收集从吸附塔中流出的气体检测纯化后的乙硼烷中杂质气体含量。
通过测试乙硼烷标准气体在纯化前后杂质气体含量，比较杂质气体吸附剂的吸附效果。
【性能测试结果】
表1氧气吸附剂的比表面积以及吸附效果比较
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
从上述数据中可知，通过本发明制备得到的杂质气体吸附剂其具有较高的比表面积，以及良好的杂质气体吸附能力，经过吸附处理后的乙硼烷气体中的杂质气体含量大幅下降，能够达到ppb级别。
将实施例1、实施例4~5与实施例6~9进行比较后发现，当过渡金属化合物为锰化合物时，其对于杂质气体吸附剂的吸附效果的提升最为明显。
将实施例1与对比例1以及对比例2进行比较后发现，仅仅添加碱土金属氧化物或者仅仅添加过度金属化合物后，会导致杂质气体吸附剂对于杂质气体的吸附效果下降非常明显，
表明过渡金属化合物的加入能够明显提升杂质气体吸附剂对于杂质气体的吸附效果。
同时，将实施例1与对比例3进行比较后我们发现，当碱土金属氧化物的添加量过低时，不利于杂质气体吸附剂对对于杂质气体的吸附。
将实施例1与对比例4进行比较后，我们发现，氢氧化钠虽然碱性比氧化镁强，但是在由于其水溶性更好，因此在后续的浸渍过程中氢氧化钠会存在比较明显的损失，导致其对于杂质气体的吸附效果大幅下降。
将实施例1与对比例5进行比较后，我们发现，在多孔二氧化硅表面包覆碳层之后，能够明显提升对于杂质气体的吸附效果，表明碳层的疏松结构以及较高的表面粗糙度，能够与多孔二氧化硅骨架相配合，形成两种尺寸结构不同的多孔结构，从而使得本发明所述的杂质气体吸附剂能够形成多级多孔材料，进一步提升了对于杂质气体的吸附效果。
同理，将实施例1与对比例7进行比较后，我们发现，单纯的碳结构能够无法提升对于杂质气体的吸附效果。
将实施例1与对比例6进行比较后，我们发现，铵盐的加入同样对于杂质气体的吸附有着明显的影响。
将实施例1与对比例8~9比较后，我们发现，将采用纯氢氧化钠或者纯氢氧化钙作为杂质气体吸附剂，其虽然对杂质气体有一定的吸附效果，但是其仅仅依靠化学吸附，且其比较面积较低，导致其吸附效果较差。
【杂质气体吸附剂的再生性能研究】
杂质气体吸附剂的再生过程如下：
（1）将使用过后的杂质气体吸附剂在1%氢氧化钠溶液中浸渍12h后，水洗至中性后过滤烘干；
（2）然后将杂质气体吸附剂在氩气保护下，升温至800热分解3h；
（3）将经过热分解的杂质气体吸附剂再次浸渍于含有1%木质素磺酸铵的水溶液中1h，再次将铵盐负载于杂质气体吸附剂上；
（4）将负载有铵盐的杂质气体吸附剂过滤后，80℃下烘干，得到再生的杂质气体吸附剂。
以实施例1以及对比例5中的杂质气体吸附剂为例，以初次使用时的吸附效果定相对吸附率为100%，测试不同使用次数下，再生后的杂质吸附效果，计算相对吸附率。
【性能测试结果】
表2实施例1与对比例5中的杂质气体吸附剂再生性能表
Figure 446240DEST_PATH_IMAGE002
。
通过上表数据可知，本发明中制备得到的杂质气体吸附剂的再生性能优良，在循环再生50次后，仍然保留有85%以上的相对吸附率。表明本发明中所使用的杂质气体吸附剂在吸附了三氟化硼或者二氧化碳之后，在后续的回收过程中只需要先经过水洗处理然后再经过热处理即可重新还原其原本的吸附效果。因此在水洗过程中，碱金属的氧化物或者氢氧化物则不会出现脱落，同时其多孔结构也不会被水破坏。而碳层表面负载有的铵盐由于其价格便宜，只需通过再次浸渍即可重新将全新的铵盐负载到吸附剂的表面，从而使得其再次拥有完整的吸附效果，从而有效降低了吸附剂的回收利用难度，并且降低了乙硼烷的提纯成本。
而对比你5中由于二氧化硅骨架中缺少了碳层的包覆，导致其在吸附三氟化硼等杂质后，会导致二氧化硅骨架的结构破坏，导致其再生性能较差。
综上所述，本发明在多孔二氧化硅骨架上负载有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物，能够对乙硼烷中的杂质气体通过物理以及化学的方式进行吸附，有效提升了乙硼烷的纯度，同时本发明中的杂质气体吸附剂的使用方法简单，同时经过简单的吸附处理后的乙硼烷中氧气的浓度能够达到ppb级别。同时，本发明在多孔二氧化硅骨架外包覆一层碳层，并且在碳层的外侧负载有铵盐，其能够有效提升杂质气体吸附剂的吸附效果，同时还能够延长杂质气体吸附剂的使用寿命。

Claims (10)

1.一种杂质气体吸附剂，其特征在于，
包括多孔二氧化硅骨架；
所述多孔二氧化硅骨架表面负载有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物；
还包括包覆在多孔二氧化硅骨架外部的碳层；
所述碳层表面负载有铵盐。
2.根据权利要求1所述的一种杂质气体吸附剂，其特征在于，
过渡金属元素与碱土金属元素的物质的质量比大于1:100。
3.根据权利要求1或2所述的一种杂质气体吸附剂，其特征在于，
所述碱土金属为元素钙、镁中的任意一种或两种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的一种杂质气体吸附剂，其特征在于，
过渡金属为锰、铜、锌、钼、锆中的任意一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种杂质气体吸附剂，其特征在于，
所述铵盐包括硫酸铵、木质素磺酸铵、三氟甲磺酸钠、全氟烷基磺酸铵中的一种或多种的组合。
6.一种如权利要求1~5中任意一项所述杂质气体吸附剂的制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
（1）将碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物与有机硅单体混合均匀，然后将有机硅单体聚合形成硅凝胶，得到包覆有碱土金属的氧化物或氢氧化物以及过渡金属化合物的硅凝胶；
（2）将上述硅凝胶进行发泡处理并将其热分解，得到二氧化硅骨架；
（3）向上述二氧化硅骨架表面包覆一层碳层；
（4）将上述包覆有碳层的二氧化硅骨架浸渍于铵盐的溶液中，将铵盐负载于二氧化硅骨架上；
（5）将负载有铵盐的二氧化硅骨架烘干，得到杂质气体吸附剂。
7.根据权利要求6所述的杂质气体吸附剂的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中热分解氛围为空气；
热分解温度为600~900℃，热处理时间为3~8h。
8.如权利要求1~5中任意一项所述杂质气体吸附剂在乙硼烷纯化中的应用。
9.一种电子级乙硼烷的纯化方法，其特征在于，
包括以下步骤：
（S.1）将如权利要求1~5中任意一项所述杂质气体吸附剂填充于吸附塔中；
（S.2）将吸附塔抽负处理，除去杂质气体吸附剂中的空气，然后通入高纯乙硼烷气体；
（S.3）向吸附塔中通入乙硼烷原料气，使得乙硼烷原料气与杂质气体吸附剂接触，收集从吸附塔中流出的气体，得到电子级乙硼烷气体。
10.根据权利要求9所述的一种电子级乙硼烷的纯化方法，其特征在于，
所述步骤（S.3）中乙硼烷原料气与杂质气体吸附剂接触温度为-65~-45℃。
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