JP2001113155A - 塩基性ガスの供給方法及び装置 - Google Patents
塩基性ガスの供給方法及び装置Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プロトン親和性が８６６ｋＪ／ｍｏｌ未満の
塩基性ガスを供給する方法と装置を提供する。 【解決手段】 塩基性ガスをプロトン化するのに十分酸
性である少なくとも１種のポリマーを含む担体を塩基性
ガスと接触させて、塩基性ガスをプロトン化する。この
プロトン化した塩基性ガスは凝縮して、担体により収着
される固体の塩を生成する。この固体の塩を脱プロトン
化して塩基性ガスを再生することにより塩基性ガスを分
配供給する。担体の少なくとも１種のポリマーは、塩基
性ガスの共役酸の第二のハメット酸度の値よりも負の第
一のハメット酸度の値を有する。
塩基性ガスを供給する方法と装置を提供する。 【解決手段】 塩基性ガスをプロトン化するのに十分酸
性である少なくとも１種のポリマーを含む担体を塩基性
ガスと接触させて、塩基性ガスをプロトン化する。この
プロトン化した塩基性ガスは凝縮して、担体により収着
される固体の塩を生成する。この固体の塩を脱プロトン
化して塩基性ガスを再生することにより塩基性ガスを分
配供給する。担体の少なくとも１種のポリマーは、塩基
性ガスの共役酸の第二のハメット酸度の値よりも負の第
一のハメット酸度の値を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に言って、
気体化合物が固体の収着媒体に収着する関係でもって保
持されそして分配（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）操作におい
て収着媒体から脱着して放出される、貯蔵容器から気体
化合物、詳しく言えば危険な水素化物及びハロゲン化物
ガスを選択的に分配するための貯蔵及び分配系に関す
る。
気体化合物が固体の収着媒体に収着する関係でもって保
持されそして分配（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）操作におい
て収着媒体から脱着して放出される、貯蔵容器から気体
化合物、詳しく言えば危険な水素化物及びハロゲン化物
ガスを選択的に分配するための貯蔵及び分配系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
製造産業では、ドーピング、エッチング、及び薄膜成長
のために多数の危険な特殊ガスが使用される。例えば、
ホスフィン（ＰＨ3 ）やアルシン（ＡｓＨ3 ）がたくさ
んの半導体製造プロセスのために必要とされるが、それ
らの使用は、それらの毒性と自燃性（すなわち空気中で
の自然の発火性）が高いために、重大な安全及び環境上
の問題を提起する。毒性及び自燃性の高い物質を金属ボ
ンベ内の圧縮ガス又は液化ガスとして貯蔵及び移送する
ことは、傷害あるいは死に至りかねない容器の漏れある
いは破滅的な破裂を生じさせる可能性があるので、受け
入れられないことがよくある。出荷や貯蔵の間はガスを
大気圧又はそれ未満に保持する、これらのガスの信頼の
おける供給源を手に入れることが、好ましかろう。ま
た、特殊ガスを使用する多くの半導体プロセスは周囲圧
力未満で操業するので、正のゲージ圧力のこれらのガス
は、使用の際においても、必要とされないことがある。
製造産業では、ドーピング、エッチング、及び薄膜成長
のために多数の危険な特殊ガスが使用される。例えば、
ホスフィン（ＰＨ3 ）やアルシン（ＡｓＨ3 ）がたくさ
んの半導体製造プロセスのために必要とされるが、それ
らの使用は、それらの毒性と自燃性（すなわち空気中で
の自然の発火性）が高いために、重大な安全及び環境上
の問題を提起する。毒性及び自燃性の高い物質を金属ボ
ンベ内の圧縮ガス又は液化ガスとして貯蔵及び移送する
ことは、傷害あるいは死に至りかねない容器の漏れある
いは破滅的な破裂を生じさせる可能性があるので、受け
入れられないことがよくある。出荷や貯蔵の間はガスを
大気圧又はそれ未満に保持する、これらのガスの信頼の
おける供給源を手に入れることが、好ましかろう。ま
た、特殊ガスを使用する多くの半導体プロセスは周囲圧
力未満で操業するので、正のゲージ圧力のこれらのガス
は、使用の際においても、必要とされないことがある。
【０００３】これらの安全上の問題の一部を軽減するた
めに、そのようなガス類を現場で電気化学的に発生させ
ることが文献に記載されている。例えば、米国特許第４
１７８２２４号、同第５１５８６５６号、同第５４２５
８５７号、及び同第５４７４６５９号明細書を参照。こ
れらのガスを現場で合成するのは難しいことから、ガス
を担体に物理収着又は化学収着し、それによりガスの蒸
気圧を低下させてより安全にする、一層優れた技術が開
発されている。例えば、Ｔｏｍらの米国特許第５５１８
５２８号明細書には、物理的収着剤及び化学的収着剤物
質により、例えば担体中に分散されているがそれと共有
結合はしていない強塩基性吸着剤により、ＰＨ3 及びＡ
ｓＨ3 を吸着するそのような方法が開示されている。こ
れらの強塩基は恐らく、水素化物ガス分子の弱酸性のプ
ロトンと表面で反応する。
めに、そのようなガス類を現場で電気化学的に発生させ
ることが文献に記載されている。例えば、米国特許第４
１７８２２４号、同第５１５８６５６号、同第５４２５
８５７号、及び同第５４７４６５９号明細書を参照。こ
れらのガスを現場で合成するのは難しいことから、ガス
を担体に物理収着又は化学収着し、それによりガスの蒸
気圧を低下させてより安全にする、一層優れた技術が開
発されている。例えば、Ｔｏｍらの米国特許第５５１８
５２８号明細書には、物理的収着剤及び化学的収着剤物
質により、例えば担体中に分散されているがそれと共有
結合はしていない強塩基性吸着剤により、ＰＨ3 及びＡ
ｓＨ3 を吸着するそのような方法が開示されている。こ
れらの強塩基は恐らく、水素化物ガス分子の弱酸性のプ
ロトンと表面で反応する。
【０００４】大量の固体収着剤と化学反応させることに
より危険な特殊ガスを可逆的に固定することができる装
置あるいは系を手に入れることが、より望ましいことで
あろう。このアプローチには、従来技術の表面吸着や化
学収着のアプローチと比べて、収着容量がより大きくな
る可能性がある。収着剤の化学反応性を調節できること
はまた、固体をおおう危険なガスの平衡圧力をずっと大
きく制御するようにもする。ここに引用した全ての文献
は参照によりそれらの全体がここに組み入れられるもの
である。
より危険な特殊ガスを可逆的に固定することができる装
置あるいは系を手に入れることが、より望ましいことで
あろう。このアプローチには、従来技術の表面吸着や化
学収着のアプローチと比べて、収着容量がより大きくな
る可能性がある。収着剤の化学反応性を調節できること
はまた、固体をおおう危険なガスの平衡圧力をずっと大
きく制御するようにもする。ここに引用した全ての文献
は参照によりそれらの全体がここに組み入れられるもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、塩基性ガスを
供給するための方法を提供することにより、少なくとも
前述の問題に対処するものであり、当該方法は、 ・当該塩基性ガスをプロトン化するのに十分酸性である
少なくとも１種のポリマーを含む担体を用意し、 ・この担体を当該塩基性ガスと接触させて、それにより
当該塩基性ガスを上記少なくとも１種のポリマーでプロ
トン化し、且つ凝縮させて、当該担体によって収着され
た固体の塩を生成させ、そして ・この収着された固体の塩を脱プロトン化して当該塩基
性ガスを再生させ、それにより当該再生した塩基性ガス
の供給を行う、ことを含み、当該塩基性ガスが８６６ｋ
Ｊ／ｍｏｌ未満のプロトン親和性を有し、且つ当該少な
くとも１種のポリマーが当該塩基性ガスの共役酸の第二
のハメット酸度の値よりも負の第一のハメット酸度の値
を有するものである。
供給するための方法を提供することにより、少なくとも
前述の問題に対処するものであり、当該方法は、 ・当該塩基性ガスをプロトン化するのに十分酸性である
少なくとも１種のポリマーを含む担体を用意し、 ・この担体を当該塩基性ガスと接触させて、それにより
当該塩基性ガスを上記少なくとも１種のポリマーでプロ
トン化し、且つ凝縮させて、当該担体によって収着され
た固体の塩を生成させ、そして ・この収着された固体の塩を脱プロトン化して当該塩基
性ガスを再生させ、それにより当該再生した塩基性ガス
の供給を行う、ことを含み、当該塩基性ガスが８６６ｋ
Ｊ／ｍｏｌ未満のプロトン親和性を有し、且つ当該少な
くとも１種のポリマーが当該塩基性ガスの共役酸の第二
のハメット酸度の値よりも負の第一のハメット酸度の値
を有するものである。
【０００６】好ましくは、塩基性ガスのプロトン親和性
は約６０７〜約８３７ｋＪ／ｍｏｌ、より好ましくは６
２８〜７９５ｋＪ／ｍｏｌである。
は約６０７〜約８３７ｋＪ／ｍｏｌ、より好ましくは６
２８〜７９５ｋＪ／ｍｏｌである。
【０００７】一定の態様においては、塩基性ガスは水素
化物もしくはハロゲン化物であり、及び／又は、シラ
ン、ゲルマン、ホスフィン、トリフルオロホスフィン、
アルシン、スチビン、硫化水素、セレン化水素及びテル
ル化水素からなる群より選ばれる。好ましくは、塩基性
ガスはホスフィン又はアルシンである。
化物もしくはハロゲン化物であり、及び／又は、シラ
ン、ゲルマン、ホスフィン、トリフルオロホスフィン、
アルシン、スチビン、硫化水素、セレン化水素及びテル
ル化水素からなる群より選ばれる。好ましくは、塩基性
ガスはホスフィン又はアルシンである。
【０００８】好ましくは、第一のハメット酸度の値は−
１７〜６．５であり、より好ましくは−１４〜２、より
一層好ましくは−１２．５〜−７である。一定の態様に
おいては、第一の酸度の値は−１２、又は−１２よりも
負である。
１７〜６．５であり、より好ましくは−１４〜２、より
一層好ましくは−１２．５〜−７である。一定の態様に
おいては、第一の酸度の値は−１２、又は−１２よりも
負である。
【０００９】一定の態様においては、少なくとも１種の
ポリマーは、高分子のスルホン酸、高分子のパーフルオ
ロアルキルスルホン酸、フッ素化したスルホン酸ポリマ
ー、架橋しスルホン化したポリスチレン−ジビニルベン
ゼンマクロレティキュラーコポリマー、カルボン酸ポリ
マー、ハロゲン化したカルボン酸で機能化したポリマ
ー、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる。
ポリマーは、高分子のスルホン酸、高分子のパーフルオ
ロアルキルスルホン酸、フッ素化したスルホン酸ポリマ
ー、架橋しスルホン化したポリスチレン−ジビニルベン
ゼンマクロレティキュラーコポリマー、カルボン酸ポリ
マー、ハロゲン化したカルボン酸で機能化したポリマ
ー、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる。
【００１０】一定の態様においては、少なくとも１種の
ポリマーは、高分子のスルホン酸、高分子のパーフルオ
ロアルキルスルホン酸、フッ素化したスルホン酸ポリマ
ー、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる。
ポリマーは、高分子のスルホン酸、高分子のパーフルオ
ロアルキルスルホン酸、フッ素化したスルホン酸ポリマ
ー、及びそれらの混合物からなる群より選ばれる。
【００１１】一定の態様においては、少なくとも１種の
ポリマーは下記の式（Ｉ）
ポリマーは下記の式（Ｉ）
【００１２】
【化４】
【００１３】で表されるパーフルオロ化したスルホン酸
であり、この式におけるｍは０〜２、好ましくは０〜１
であり、ｎは０．０〜４．０、好ましくは０．０〜２．
０であり、ｘは１０〜１０，０００、好ましくは５００
〜５，０００である。
であり、この式におけるｍは０〜２、好ましくは０〜１
であり、ｎは０．０〜４．０、好ましくは０．０〜２．
０であり、ｘは１０〜１０，０００、好ましくは５００
〜５，０００である。
【００１４】一定の態様においては、少なくとも１種の
ポリマーは下記の式（ＩＩ）
ポリマーは下記の式（ＩＩ）
【００１５】
【化５】
【００１６】で表されるフッ素化したスルホン酸であ
り、この式におけるｑは０．０〜９．０、好ましくは
０．０〜１．０であり、ｙは１０〜１０，０００、好ま
しくは５００〜５，０００である。
り、この式におけるｑは０．０〜９．０、好ましくは
０．０〜１．０であり、ｙは１０〜１０，０００、好ま
しくは５００〜５，０００である。
【００１７】一定の態様においては、少なくとも１種の
ポリマーは下記の式（ＩＩＩ）
ポリマーは下記の式（ＩＩＩ）
【００１８】
【化６】
【００１９】で表される架橋しスルホン化したポリスチ
レン−ジビニルベンゼンマクロレティキュラーコポリマ
ーであり、この式におけるｓは０．０〜０．７５、好ま
しくは０．０〜０．５０、より好ましくは０．０〜０．
１であり、ｔは０．２５〜１．０、好ましくは０．５〜
０．９５、より好ましくは０．８〜０．９３であり、ｕ
は０．０〜０．２５、好ましくは０．０１〜０．１６、
より好ましくは０．０７〜０．０９である。
レン−ジビニルベンゼンマクロレティキュラーコポリマ
ーであり、この式におけるｓは０．０〜０．７５、好ま
しくは０．０〜０．５０、より好ましくは０．０〜０．
１であり、ｔは０．２５〜１．０、好ましくは０．５〜
０．９５、より好ましくは０．８〜０．９３であり、ｕ
は０．０〜０．２５、好ましくは０．０１〜０．１６、
より好ましくは０．０７〜０．０９である。
【００２０】一定の態様においては、固体の塩を加熱し
て脱プロトン化を行う。一定の態様においては、固体の
塩を競合する塩基化合物と接触させて脱プロトン化を行
い、この競合する塩基化合物は当該塩基性ガスのプロト
ン親和性よりも大きいプロトン親和性を有する。これら
の態様のうちの一部では、競合する塩基化合物は少なく
とも８６６ｋＪ／ｍｏｌのプロトン親和性を有し、及び
／又はアンモニアである。
て脱プロトン化を行う。一定の態様においては、固体の
塩を競合する塩基化合物と接触させて脱プロトン化を行
い、この競合する塩基化合物は当該塩基性ガスのプロト
ン親和性よりも大きいプロトン親和性を有する。これら
の態様のうちの一部では、競合する塩基化合物は少なく
とも８６６ｋＪ／ｍｏｌのプロトン親和性を有し、及び
／又はアンモニアである。
【００２１】本発明はまた、上述の方法に従って塩基性
ガスを供給するのに適合した装置であって、 ・前記担体を収容しており、且つ当該塩基性ガスを選択
的に収容するのに適合した容器、及び ・この容器に連通しており、且つ当該塩基性ガスを前記
貯蔵及び分配容器に選択的に出入りさせるのに適合した
弁、を含む装置も提供する。
ガスを供給するのに適合した装置であって、 ・前記担体を収容しており、且つ当該塩基性ガスを選択
的に収容するのに適合した容器、及び ・この容器に連通しており、且つ当該塩基性ガスを前記
貯蔵及び分配容器に選択的に出入りさせるのに適合した
弁、を含む装置も提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明は、ガスをプロトン化する
のに十分酸性の収着剤組成物を用いてガスを収着するこ
とにより、ガスの安全な貯蔵、移送、及び供給（送出）
を可能にする。プロトン化により、ガスと収着剤は一緒
になって固形の塩を生成し、そしてこれはガスよりも容
易に取り扱われ且つ脱プロトン化により転化してガスに
戻すことができる。
のに十分酸性の収着剤組成物を用いてガスを収着するこ
とにより、ガスの安全な貯蔵、移送、及び供給（送出）
を可能にする。プロトン化により、ガスと収着剤は一緒
になって固形の塩を生成し、そしてこれはガスよりも容
易に取り扱われ且つ脱プロトン化により転化してガスに
戻すことができる。
【００２３】本発明は、任意の弱塩基性ガスを貯蔵、移
送及び供給するのに使用することができるが、とは言え
本発明は、少なくとも上述の理由から、弱塩基性の危険
なガスに対して使用するのに特に適している。ここで使
用する「弱塩基性」なる表現は、説明される物質がアン
モニアよりも弱い塩基性であることを意味する。従っ
て、本発明による弱塩基性ガスは、２０７ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ（８６６ｋＪ／ｍｏｌ）未満、好ましくは約１４５
ｋｃａｌ／ｍｏｌ（６０７ｋＪ／ｍｏｌ）〜約２００ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ（８３７ｋＪ／ｍｏｌ）、より好ましく
は１５０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（６２８ｋＪ／ｍｏｌ）〜１
９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（７９５ｋＪ／ｍｏｌ）の気相プ
ロトン親和性を有する。種々の化合物のプロトン親和性
は、Ｐｏｒｔｅｒｆｉｅｌｄ，“Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”の２５２ページの表５．６（Ａｄ
ｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ Ｐｕｂｌ．１９８４）にま
とめられている。本発明で使用するのに特に好適なガス
類には、例えば、水素化物のガス類やハロゲン化物のガ
ス類、シラン、ゲルマン、ホスフィン、トリフルオロホ
スフィン、アルシン、スチビン、硫化水素、セレン化水
素及びテルル化水素といったようなものが含まれる。
送及び供給するのに使用することができるが、とは言え
本発明は、少なくとも上述の理由から、弱塩基性の危険
なガスに対して使用するのに特に適している。ここで使
用する「弱塩基性」なる表現は、説明される物質がアン
モニアよりも弱い塩基性であることを意味する。従っ
て、本発明による弱塩基性ガスは、２０７ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ（８６６ｋＪ／ｍｏｌ）未満、好ましくは約１４５
ｋｃａｌ／ｍｏｌ（６０７ｋＪ／ｍｏｌ）〜約２００ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ（８３７ｋＪ／ｍｏｌ）、より好ましく
は１５０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（６２８ｋＪ／ｍｏｌ）〜１
９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（７９５ｋＪ／ｍｏｌ）の気相プ
ロトン親和性を有する。種々の化合物のプロトン親和性
は、Ｐｏｒｔｅｒｆｉｅｌｄ，“Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”の２５２ページの表５．６（Ａｄ
ｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ Ｐｕｂｌ．１９８４）にま
とめられている。本発明で使用するのに特に好適なガス
類には、例えば、水素化物のガス類やハロゲン化物のガ
ス類、シラン、ゲルマン、ホスフィン、トリフルオロホ
スフィン、アルシン、スチビン、硫化水素、セレン化水
素及びテルル化水素といったようなものが含まれる。
【００２４】本発明は、イオン注入におけるヒ素及びリ
ンの供給源としてよく用いられる気体水素化物のＰＨ3
及びＡｓＨ3 を貯蔵、移送及び供給するのに特に有利で
ある。毒性が極端で蒸気圧が高いことから、ＰＨ3 及び
ＡｓＨ3 の使用、移送及び貯蔵は半導体産業にとって著
しい安全上の懸念を生じさせる。
ンの供給源としてよく用いられる気体水素化物のＰＨ3
及びＡｓＨ3 を貯蔵、移送及び供給するのに特に有利で
ある。毒性が極端で蒸気圧が高いことから、ＰＨ3 及び
ＡｓＨ3 の使用、移送及び貯蔵は半導体産業にとって著
しい安全上の懸念を生じさせる。
【００２５】ＡｓＨ3 やＰＨ3 のような化合物は、弱酸
及び弱塩基の両方として作用することができる。ＡｓＨ
3 及びＰＨ3 の酸としての特性は米国特許第５０３７６
２４号明細書によって活用されており、それにはそれら
の化合物をガス廃棄流から除去するためそれらを不可逆
的に化学吸着する固体の塩基性の基材が記載されてい
る。その一方、ここに記載される発明は、ＡｓＨ3 やＰ
Ｈ3 といったような化合物の気相での弱い塩基性の特性
を利用して、これらの種を酸性の固体基材に可逆的に結
合させ、それゆえ一時的に貯蔵する。ＡｓＨ3 とＰＨ3
が弱塩基であることは、１７５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（７３
２ｋＪ／ｍｏｌ）及び１８５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（７７４
ｋＪ／ｍｏｌ）というそれらのそれぞれのプロトン親和
性によって証明される。無水系に当てはまるわけではな
いが、水中でのＰＨ3 のｐＫb の値は−２７であり、ｐ
Ｋa の値は−２９である。ＰＨ3 の弱い塩基の特性は、
それが無水ＨＣｌ（ｐＫa ＝−５．７）と反応してホス
ホニウム塩［ＰＨ4 ］+ Ｃｌ - を生成することで明らか
である。ＡｓＨ3 も強酸のＨＩ（ｐＫa ＝−１０．７）
とＨＢｒ（ｐＫa ＝−７．７）でプロトン化することが
できるが、よりわずかに弱い酸類、ＨＣｌ及びＨＦ（ｐ
Ｋa ＝＋３．５）ではできない。ｐＫa が高いにもかか
わらず、無水のＨＦはハメット酸度指数（Ｈ0 ）が−１
０．２と比較的大きく、非水系においてかなり酸の特性
を示すことに注目されたい。
及び弱塩基の両方として作用することができる。ＡｓＨ
3 及びＰＨ3 の酸としての特性は米国特許第５０３７６
２４号明細書によって活用されており、それにはそれら
の化合物をガス廃棄流から除去するためそれらを不可逆
的に化学吸着する固体の塩基性の基材が記載されてい
る。その一方、ここに記載される発明は、ＡｓＨ3 やＰ
Ｈ3 といったような化合物の気相での弱い塩基性の特性
を利用して、これらの種を酸性の固体基材に可逆的に結
合させ、それゆえ一時的に貯蔵する。ＡｓＨ3 とＰＨ3
が弱塩基であることは、１７５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（７３
２ｋＪ／ｍｏｌ）及び１８５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（７７４
ｋＪ／ｍｏｌ）というそれらのそれぞれのプロトン親和
性によって証明される。無水系に当てはまるわけではな
いが、水中でのＰＨ3 のｐＫb の値は−２７であり、ｐ
Ｋa の値は−２９である。ＰＨ3 の弱い塩基の特性は、
それが無水ＨＣｌ（ｐＫa ＝−５．７）と反応してホス
ホニウム塩［ＰＨ4 ］+ Ｃｌ - を生成することで明らか
である。ＡｓＨ3 も強酸のＨＩ（ｐＫa ＝−１０．７）
とＨＢｒ（ｐＫa ＝−７．７）でプロトン化することが
できるが、よりわずかに弱い酸類、ＨＣｌ及びＨＦ（ｐ
Ｋa ＝＋３．５）ではできない。ｐＫa が高いにもかか
わらず、無水のＨＦはハメット酸度指数（Ｈ0 ）が−１
０．２と比較的大きく、非水系においてかなり酸の特性
を示すことに注目されたい。
【００２６】アルシン及びホスフィンのプロトン化によ
り生成されたプロトン化したピニクチドオニウムイオン
（すなわちＡｓＨ4 + 及びＰＨ4 + ）は、対応する水素
化物ガス類の可能性ある供給源である。例えば、ＰＨ4
Ｉへの熱又は水性ＮａＯＨの作用によりＰＨ3 が遊離す
る。水素化物ガスのその酸性団（ａｃｉｄ ｆｕｎｃｔ
ｉｏｎａｌｉｔｙ）への十分な拡散を可能にする適切な
酸収着剤組成物を選ぶことによって、固形のオニウム塩
を生成するための可逆反応を行わせることができる。収
着剤組成物の酸度とその酸性団は、水素化物ガスの遊離
に通じる可逆反応が所定の刺激に応じて、例えば温度を
所定の値まで上昇させるとか塩を最初の水素化物ガスよ
りも強い塩基（例としてアンモニア）と接触させるとか
いった刺激に応じて、起きることができるように選ばれ
る。
り生成されたプロトン化したピニクチドオニウムイオン
（すなわちＡｓＨ4 + 及びＰＨ4 + ）は、対応する水素
化物ガス類の可能性ある供給源である。例えば、ＰＨ4
Ｉへの熱又は水性ＮａＯＨの作用によりＰＨ3 が遊離す
る。水素化物ガスのその酸性団（ａｃｉｄ ｆｕｎｃｔ
ｉｏｎａｌｉｔｙ）への十分な拡散を可能にする適切な
酸収着剤組成物を選ぶことによって、固形のオニウム塩
を生成するための可逆反応を行わせることができる。収
着剤組成物の酸度とその酸性団は、水素化物ガスの遊離
に通じる可逆反応が所定の刺激に応じて、例えば温度を
所定の値まで上昇させるとか塩を最初の水素化物ガスよ
りも強い塩基（例としてアンモニア）と接触させるとか
いった刺激に応じて、起きることができるように選ばれ
る。
【００２７】ホスフィン、アルシン又は同様のガスを、
Ｈ+ の形態にあるイオンポリマーと直接接触させること
により、オニウム錯体を作ることができる。好ましく
は、ポリマーは、ポリマーと平衡している水の蒸気圧が
低くなり、より好ましくは０．１０１ＭＰａ（１気圧）
の全圧で１ｐｐｍ未満となる点まで、最初に乾燥させ
る。とは言え、この乾燥処理はポリマーのガス種に対す
る多孔性をすっかり破壊させないことが重要である。十
分に乾燥したときにより大きな多孔度を保持するよう
に、マクロレティキュラー又は大いに架橋したポリマー
を使用してもよい。これらのイオン交換されたポリマー
を調製するその他の手段を考えてもよいが、とは言え強
酸性のポリマーを弱塩基性のガスと直接組み合わせるの
が、簡単であるためより好ましい。
Ｈ+ の形態にあるイオンポリマーと直接接触させること
により、オニウム錯体を作ることができる。好ましく
は、ポリマーは、ポリマーと平衡している水の蒸気圧が
低くなり、より好ましくは０．１０１ＭＰａ（１気圧）
の全圧で１ｐｐｍ未満となる点まで、最初に乾燥させ
る。とは言え、この乾燥処理はポリマーのガス種に対す
る多孔性をすっかり破壊させないことが重要である。十
分に乾燥したときにより大きな多孔度を保持するよう
に、マクロレティキュラー又は大いに架橋したポリマー
を使用してもよい。これらのイオン交換されたポリマー
を調製するその他の手段を考えてもよいが、とは言え強
酸性のポリマーを弱塩基性のガスと直接組み合わせるの
が、簡単であるためより好ましい。
【００２８】本発明による収着剤組成物において使用す
るのに適した化合物には、収着される弱塩基性ガスをプ
ロトン化するのに十分酸性の固形物が含まれる。従っ
て、ハメット酸度パラメーターが当該弱塩基性ガスの共
役酸のハメット酸度パラメーターよりも負である化合物
がより好ましい。Ｈ0 は一般に−１７〜６．５、好まし
くは−１４〜２、より好ましくは−１２．５〜−７であ
る。好適な収着剤組成物の構成成分として特に好ましい
のは、イオノマー類、例えば、高分子スルホン酸や高分
子パーフルオロアルキルスルホン酸、及びそれらの混合
物等、である。Ｎａｆｉｏｎ−Ｈ（商標）は、デュポン
社により市販されるパーフッ素化スルホン酸樹脂の商標
名である。この物質は、下記の提案反応式（反応式Ｉ）
の左辺に示した式（Ｉ）の化学構造を有する。
るのに適した化合物には、収着される弱塩基性ガスをプ
ロトン化するのに十分酸性の固形物が含まれる。従っ
て、ハメット酸度パラメーターが当該弱塩基性ガスの共
役酸のハメット酸度パラメーターよりも負である化合物
がより好ましい。Ｈ0 は一般に−１７〜６．５、好まし
くは−１４〜２、より好ましくは−１２．５〜−７であ
る。好適な収着剤組成物の構成成分として特に好ましい
のは、イオノマー類、例えば、高分子スルホン酸や高分
子パーフルオロアルキルスルホン酸、及びそれらの混合
物等、である。Ｎａｆｉｏｎ−Ｈ（商標）は、デュポン
社により市販されるパーフッ素化スルホン酸樹脂の商標
名である。この物質は、下記の提案反応式（反応式Ｉ）
の左辺に示した式（Ｉ）の化学構造を有する。
【００２９】
【化７】
【００３０】Ｎａｆｉｏｎ−Ｈ（商標）は、ハメット酸
度パラメーターが少なくとも約−１２．０であり、これ
は９６〜１００％Ｈ2 ＳＯ4 のそれと等しいかそれより
強く（Ｏｌａｈ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｅｒｆｌｕｏｒｉ
ｎａｔｅｄ Ｒｅｓｉｎｓｕｌｆｏｎｉｃ Ａｃｉｄ
（Ｎａｆｉｏｎ−Ｈ（Ｒ）） Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ｉ
ｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”，７ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
５１３（１９８６））、従って反応式Ｉに示したよう
に、ＰＨ3 をプロトン化することができる。スルホン酸
基の有効酸度は、電子求引基をポリマー主鎖に加え又は
それより取り除くことにより、予測できるやり方でもっ
て変更することができる。同様に、コポリマーのフラク
ション（すなわち式中のｎ、ｍ及びｘ）を変えて担体の
物理的及び化学的特性を変更することもできる。次の表
に、ｎ、ｍ及びｘについての実験値を示す。
度パラメーターが少なくとも約−１２．０であり、これ
は９６〜１００％Ｈ2 ＳＯ4 のそれと等しいかそれより
強く（Ｏｌａｈ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｅｒｆｌｕｏｒｉ
ｎａｔｅｄ Ｒｅｓｉｎｓｕｌｆｏｎｉｃ Ａｃｉｄ
（Ｎａｆｉｏｎ−Ｈ（Ｒ）） Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ｉ
ｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”，７ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
５１３（１９８６））、従って反応式Ｉに示したよう
に、ＰＨ3 をプロトン化することができる。スルホン酸
基の有効酸度は、電子求引基をポリマー主鎖に加え又は
それより取り除くことにより、予測できるやり方でもっ
て変更することができる。同様に、コポリマーのフラク
ション（すなわち式中のｎ、ｍ及びｘ）を変えて担体の
物理的及び化学的特性を変更することもできる。次の表
に、ｎ、ｍ及びｘについての実験値を示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】このように、収着剤の収着特性は収着され
るガス及び実施される作業のそのほかの側面に適合させ
ることができる。
るガス及び実施される作業のそのほかの側面に適合させ
ることができる。
【００３３】下記の式（ＩＩ）
【００３４】
【化８】
【００３５】（この式のｑは０．０〜９．０、好ましく
は０．０〜１．０であり、ｙは１０〜１０，０００、好
ましくは５００〜５，０００である）で表されるものの
ような、その他のフッ素化スルホン酸ポリマーも、本発
明において好適に使用することができる。化学的にそれ
ほど不活性ではないものの、より弱酸性のポリマーも、
水素化物とより弱く結合することにより有効であること
ができる。弱酸性ポリマーの一般的な例は、下記の式
（ＩＩＩ）で表される架橋したスルホン化ポリスチレン
−ジビニルベンゼンマクロレティキュラーコポリマーで
ある。
は０．０〜１．０であり、ｙは１０〜１０，０００、好
ましくは５００〜５，０００である）で表されるものの
ような、その他のフッ素化スルホン酸ポリマーも、本発
明において好適に使用することができる。化学的にそれ
ほど不活性ではないものの、より弱酸性のポリマーも、
水素化物とより弱く結合することにより有効であること
ができる。弱酸性ポリマーの一般的な例は、下記の式
（ＩＩＩ）で表される架橋したスルホン化ポリスチレン
−ジビニルベンゼンマクロレティキュラーコポリマーで
ある。
【００３６】
【化９】
【００３７】この式における丸付きのＰは別のポリマー
との架橋結合を表し、そしてｓ、ｔ及びｕについての実
験値は次の表に示される。
との架橋結合を表し、そしてｓ、ｔ及びｕについての実
験値は次の表に示される。
【００３８】
【表２】
【００３９】そのようなポリマーの商業的に入手可能な
例はＡｍｂｅｒｌｙｓｔ−１５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａ
ｓ社より入手可能）である。典型的にもっと一層酸性の
弱いものは、カルボン酸ポリマー又はハロゲン化したカ
ルボン酸で機能化したポリマーである。
例はＡｍｂｅｒｌｙｓｔ−１５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａ
ｓ社より入手可能）である。典型的にもっと一層酸性の
弱いものは、カルボン酸ポリマー又はハロゲン化したカ
ルボン酸で機能化したポリマーである。
【００４０】式（ＩＩＩ）は、重合度が事実上無限であ
る架橋ポリマーを表しているので、重合度を規定してい
ない。例えば、Ｗｈｉｔｔｉｎｇｔｏｎ’ｓ Ｄｉｃｔ
ｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｔｅｃｈｎｏ
ｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ １９９３）の「架橋
（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）」の定義、及びＥｎｃ
ｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅ
ｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．
４，ｐ．３５１（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ
Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）の架橋ポリマーの解説を参
照。このように、式（ＩＩＩ）の状況において重合度
は、たとえ態様によっては架橋したマトリックスに有限
分子量の鎖が多少取り込まれるとしても、意味のあるパ
ラメーターではない。
る架橋ポリマーを表しているので、重合度を規定してい
ない。例えば、Ｗｈｉｔｔｉｎｇｔｏｎ’ｓ Ｄｉｃｔ
ｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｔｅｃｈｎｏ
ｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ １９９３）の「架橋
（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）」の定義、及びＥｎｃ
ｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅ
ｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．
４，ｐ．３５１（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ
Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）の架橋ポリマーの解説を参
照。このように、式（ＩＩＩ）の状況において重合度
は、たとえ態様によっては架橋したマトリックスに有限
分子量の鎖が多少取り込まれるとしても、意味のあるパ
ラメーターではない。
【００４１】ガスの供給系に関するものではないが、Ｔ
ｏｍらの米国特許第５０３７６２４号明細書には、半導
体製造設備により排出される気体流出物から、例えばア
ンモニアのような、強塩基性ガスを除去するために、本
発明で使用するのに適したものを含めた酸性ポリマーを
使用することができることが開示されている。本発明の
態様においては、例えばＮＨ3 あるいはＭｅＮＨ2 とい
ったような強塩基性ガスを使って、最初に収着剤に貯蔵
された、より弱く結合した弱塩基性ガス（例えばＡｓＨ
3 又はＰＨ3 ）を収着剤から競合的に置換する。本発明
のそのような態様では、供給速度又は圧力を高めるため
に収着剤を加熱しなくてもよく、これは収着剤の安定性
のためにも系の固有の簡素性及び安全性のためにも好都
合である。
ｏｍらの米国特許第５０３７６２４号明細書には、半導
体製造設備により排出される気体流出物から、例えばア
ンモニアのような、強塩基性ガスを除去するために、本
発明で使用するのに適したものを含めた酸性ポリマーを
使用することができることが開示されている。本発明の
態様においては、例えばＮＨ3 あるいはＭｅＮＨ2 とい
ったような強塩基性ガスを使って、最初に収着剤に貯蔵
された、より弱く結合した弱塩基性ガス（例えばＡｓＨ
3 又はＰＨ3 ）を収着剤から競合的に置換する。本発明
のそのような態様では、供給速度又は圧力を高めるため
に収着剤を加熱しなくてもよく、これは収着剤の安定性
のためにも系の固有の簡素性及び安全性のためにも好都
合である。
【００４２】公表された、温度を関数とするＰＨ4 Ｉの
解離圧力（ＮＩＳＴ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｆｅｒｅ
ｎｃｅ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｎｕｍｂｅｒ ６９，Ｅｄ
ｓ．Ｍａｌｌａｒｄ ｅｔ ａｌ．，Ｆｅｂｒｕａｒｙ
１９９７，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ ＭＤ，２０８９９のＢ
ｒｏｗｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｐｏｉｎ
ｔ Ｄａｔａ”中に編纂された、Ｓｔｕｌｌ，“Ｖａｐ
ｏｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ Ｐｕｒｅ Ｓｕｂｓｔ
ａｎｃｅｓ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ”，
３９ Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．，５１７−５４０
（１９４７））から、次の反応 ＰＨ3 ＋ ＨＩ → ＰＨ4 Ｉ のエネルギーを、クラウジウス−クラペイロンの式を使
って見積もることが可能である。２０℃で６．７ｋＰａ
（５０ｔｏｒｒ）及び６２．５℃で１０１ｋＰａ（７６
０ｔｏｒｒ）の平衡圧力を基にして、この発熱反応のエ
ンタルピー変化はΔＨ＝−１０４．４ｋＪ／ｍｏｌと計
算される。
解離圧力（ＮＩＳＴ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｒｅｆｅｒｅ
ｎｃｅ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｎｕｍｂｅｒ ６９，Ｅｄ
ｓ．Ｍａｌｌａｒｄ ｅｔ ａｌ．，Ｆｅｂｒｕａｒｙ
１９９７，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ ＭＤ，２０８９９のＢ
ｒｏｗｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｐｏｉｎ
ｔ Ｄａｔａ”中に編纂された、Ｓｔｕｌｌ，“Ｖａｐ
ｏｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ Ｐｕｒｅ Ｓｕｂｓｔ
ａｎｃｅｓ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ”，
３９ Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．，５１７−５４０
（１９４７））から、次の反応 ＰＨ3 ＋ ＨＩ → ＰＨ4 Ｉ のエネルギーを、クラウジウス−クラペイロンの式を使
って見積もることが可能である。２０℃で６．７ｋＰａ
（５０ｔｏｒｒ）及び６２．５℃で１０１ｋＰａ（７６
０ｔｏｒｒ）の平衡圧力を基にして、この発熱反応のエ
ンタルピー変化はΔＨ＝−１０４．４ｋＪ／ｍｏｌと計
算される。
【００４３】固体の酸の相対酸性度の変化は主として、
所定のガスについての反応の対応するΔＨの大きさに影
響を及ぼす。対照的に、これらの反応のエントロピー変
化（ΔＳ）は主として、ガスが凝縮相に取り込まれる際
の転移エントロピー（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｅ
ｎｔｒｏｐｙ）の喪失から生じるものであり、固体の酸
の性質に依存しないものである。この転移エントロピー
は統計力学により計算することができる。２５℃及び１
０１ｋＰａ（１ａｔｍ）でのＳtrans の値はＮＨ3 、Ｐ
Ｈ3 及びＡｓＨ3 ガスについて、それぞれ０．１４、
０．１５及び０．１６ｋＪ／ｍｏｌ・Ｋと計算される。
所定のガスについての反応の対応するΔＨの大きさに影
響を及ぼす。対照的に、これらの反応のエントロピー変
化（ΔＳ）は主として、ガスが凝縮相に取り込まれる際
の転移エントロピー（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｅ
ｎｔｒｏｐｙ）の喪失から生じるものであり、固体の酸
の性質に依存しないものである。この転移エントロピー
は統計力学により計算することができる。２５℃及び１
０１ｋＰａ（１ａｔｍ）でのＳtrans の値はＮＨ3 、Ｐ
Ｈ3 及びＡｓＨ3 ガスについて、それぞれ０．１４、
０．１５及び０．１６ｋＪ／ｍｏｌ・Ｋと計算される。
【００４４】所定温度における平衡定数はギブスの自由
エネルギーのみに依存するので、エントロピー変化が固
定されるとすれば、収着剤の酸性度を増大させその結果
反応のエンタルピーの大きさを増加させることは必然的
に平衡定数を増大させる。これらの関係は下記の式１と
式２で与えられる。
エネルギーのみに依存するので、エントロピー変化が固
定されるとすれば、収着剤の酸性度を増大させその結果
反応のエンタルピーの大きさを増加させることは必然的
に平衡定数を増大させる。これらの関係は下記の式１と
式２で与えられる。
【００４５】
【数１】
【００４６】所定質量の収着剤からそれを使用すること
ができる分圧の範囲内で供給することができるガスの合
計量を最大限にすることが望ましいので、Ｋの最適値を
決定すべきである。相互作用しない酸性部位のある単一
の凝縮相を仮定すれば、ラングミュアーの等温式（式
３）により吸着されたガスの量を圧力の関数として十分
に説明することができる。
ができる分圧の範囲内で供給することができるガスの合
計量を最大限にすることが望ましいので、Ｋの最適値を
決定すべきである。相互作用しない酸性部位のある単一
の凝縮相を仮定すれば、ラングミュアーの等温式（式
３）により吸着されたガスの量を圧力の関数として十分
に説明することができる。
【００４７】
【数２】
【００４８】こうして、系を一定温度に保持するなら
ば、二つの圧力ａ及びｂ間での容量の最大の変化は、
ば、二つの圧力ａ及びｂ間での容量の最大の変化は、
【００４９】
【数３】
【００５０】のときに起きる。逆に言えば、このＫは
【００５１】
【数４】
【００５２】に等しいギブスの自由エネルギーを必要と
しよう。こうして、酸の部位の密度を増加させることに
より、あるいは圧力が低下し始めるにつれ温度を上昇さ
せることにより、固定された圧力範囲内で追加の貯蔵容
量を得ることができる。
しよう。こうして、酸の部位の密度を増加させることに
より、あるいは圧力が低下し始めるにつれ温度を上昇さ
せることにより、固定された圧力範囲内で追加の貯蔵容
量を得ることができる。
【００５３】式１〜５における符号は次のとおりであ
る。 ΔＧ＝ギブスの自由エネルギーの変化 ΔＨ＝エンタルピー変化 ΔＳ＝エントロピー変化 Θ ＝吸着率（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｌｏａｄｉｎ
ｇ） ｐ ＝分圧 ｐ0 ＝参照圧力 Ｋ ＝平衡定数 Ｒ ＝気体定数 Ｔ ＝絶対温度 ａ ＝最高使用圧力 ｂ ＝最低使用圧力
る。 ΔＧ＝ギブスの自由エネルギーの変化 ΔＨ＝エンタルピー変化 ΔＳ＝エントロピー変化 Θ ＝吸着率（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｌｏａｄｉｎ
ｇ） ｐ ＝分圧 ｐ0 ＝参照圧力 Ｋ ＝平衡定数 Ｒ ＝気体定数 Ｔ ＝絶対温度 ａ ＝最高使用圧力 ｂ ＝最低使用圧力
【００５４】吸着剤を危険なガスの平衡圧力を低下させ
るのに応用することは、現在実用されている。装置類の
一つの問題は、通常の運転条件下では取り出すことがで
きない担体に吸着される特殊ガスが高価なことである。
これらの装置の主要な経費は、在庫を維持しなくてはな
らないが供給のために即座には利用できないこれらのガ
ス分子の費用から生じている。現行の技術は一般に、ガ
スを物理的に吸着するのに微孔質のアルミノケイ酸塩
（ゼオライト）を使用している。特殊ガスとこれらの物
理的吸着剤の壁との結合の親和性を理論的に調節するの
は困難である。本発明の利点は、使用条件下で供給する
ことができる吸着される特殊ガスの率（ｆｒａｃｔｉｏ
ｎ）を最大にするため固体の酸の吸着特性を調節できる
ことである。この最適化は、モノマーの分子工学により
及び酸性のイオンポリマーの調製で使用するコポリマー
比を変えることにより得ることができる酸性度のほぼ切
れ目なしの変化を利用することができる。
るのに応用することは、現在実用されている。装置類の
一つの問題は、通常の運転条件下では取り出すことがで
きない担体に吸着される特殊ガスが高価なことである。
これらの装置の主要な経費は、在庫を維持しなくてはな
らないが供給のために即座には利用できないこれらのガ
ス分子の費用から生じている。現行の技術は一般に、ガ
スを物理的に吸着するのに微孔質のアルミノケイ酸塩
（ゼオライト）を使用している。特殊ガスとこれらの物
理的吸着剤の壁との結合の親和性を理論的に調節するの
は困難である。本発明の利点は、使用条件下で供給する
ことができる吸着される特殊ガスの率（ｆｒａｃｔｉｏ
ｎ）を最大にするため固体の酸の吸着特性を調節できる
ことである。この最適化は、モノマーの分子工学により
及び酸性のイオンポリマーの調製で使用するコポリマー
比を変えることにより得ることができる酸性度のほぼ切
れ目なしの変化を利用することができる。
【００５５】本発明をその具体的な例を参照して詳しく
説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく
様々な変更や改変を行うことができることは当業者に明
らかなことである。
説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく
様々な変更や改変を行うことができることは当業者に明
らかなことである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｂ 25/06 Ｃ０１Ｂ 25/06 25/10 25/10 33/04 33/04 Ｆ１７Ｃ 11/00 Ｆ１７Ｃ 11/00 Ｚ // Ｂ０１Ｊ 20/26 Ｂ０１Ｊ 20/26 Ａ Ｃ０１Ｂ 9/00 Ｃ０１Ｂ 9/00 (72)発明者 ロナルド マーティン パールステイン アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18062, マカンジー，ブルックフィールド ドライ ブ 118 (72)発明者 スティーブン アーサー ロジャーズ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 19510, ブランドン，ロングリーフ ドライブ 287
Claims (24)
- 【請求項１】 塩基性ガスを供給するための方法であっ
て、 ・当該塩基性ガスをプロトン化するのに十分酸性である
少なくとも１種のポリマーを含む担体を用意し、 ・この担体を当該塩基性ガスと接触させて、それにより
当該塩基性ガスを上記少なくとも１種のポリマーでプロ
トン化し、且つ凝縮させて、当該担体によって収着され
た固体の塩を生成させ、 ・この収着された固体の塩を脱プロトン化して当該塩基
性ガスを再生させ、それにより当該再生した塩基性ガス
の供給を行う、ことを含み、当該塩基性ガスが８６６ｋ
Ｊ／ｍｏｌ未満のプロトン親和性を有し、且つ当該少な
くとも１種のポリマーが当該塩基性ガスの共役酸の第二
のハメット酸度の値よりも負の第一のハメット酸度の値
を有するものである、塩基性ガスの供給方法。 - 【請求項２】 前記塩基性ガスのプロトン親和性が約６
０７ｋＪ／ｍｏｌ〜約８３７ｋＪ／ｍｏｌである、請求
項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記塩基性ガスのプロトン親和性が６２
８ｋＪ／ｍｏｌ〜７９５ｋＪ／ｍｏｌである、請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 前記塩基性ガスが水素化物又はハロゲン
化物である、請求項１から３までのいずれか一つに記載
の方法。 - 【請求項５】 前記塩基性ガスを、シラン、ゲルマン、
ホスフィン、トリフルオロホスフィン、アルシン、スチ
ビン、硫化水素、セレン化水素及びテルル化水素からな
る群より選ぶ、請求項１から３までのいずれか一つに記
載の方法。 - 【請求項６】 前記塩基性ガスがホスフィン又はアルシ
ンである、請求項１から３までのいずれか一つに記載の
方法。 - 【請求項７】 前記第一のハメット酸度の値が−１７〜
６．５である、請求項１から６までのいずれか一つに記
載の方法。 - 【請求項８】 前記第一のハメット酸度の値が−１４〜
２である、請求項１から６までのいずれか一つに記載の
方法。 - 【請求項９】 前記第一のハメット酸度の値が−１２．
５〜−７である、請求項１から６までのいずれか一つに
記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第一のハメット酸度の値が−１２
以下である、請求項１から６までのいずれか一つに記載
の方法。 - 【請求項１１】 前記少なくとも１種のポリマーを、高
分子のスルホン酸、高分子のパーフルオロアルキルスル
ホン酸、フッ素化したスルホン酸ポリマー、架橋しスル
ホン化したポリスチレン−ジビニルベンゼンマクロレテ
ィキュラーコポリマー、カルボン酸ポリマー、ハロゲン
化したカルボン酸で機能化したポリマー、及びそれらの
混合物からなる群より選ぶ、請求項１から１０までのい
ずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１２】 前記少なくとも１種のポリマーを、高
分子のスルホン酸、高分子のパーフルオロアルキルスル
ホン酸、フッ素化したスルホン酸ポリマー、及びそれら
の混合物からなる群より選ぶ、請求項１から１０までの
いずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１３】 前記少なくとも１種のポリマーが次の
式（Ｉ） 【化１】 （式中のｍは０〜２であり、ｎは０．０〜４．０であ
り、ｘは１０〜１０，０００である）で表されるパーフ
ルオロ化したスルホン酸である、請求項１から１０まで
のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１４】 式中のｍが０〜１であり、ｎが０．０
〜２．０であり、ｘが５００〜５，０００である、請求
項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記少なくとも１種のポリマーが次の
式（ＩＩ） 【化２】 （式中のｑは０．０〜９．０であり、ｙは１０〜１０，
０００である）で表されるフルオロ化したスルホン酸で
ある、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方
法。 - 【請求項１６】 式中のｑが０．０〜１．０であり、ｙ
が５００〜５，０００である、請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 前記少なくとも１種のポリマーが次の
式（ＩＩＩ） 【化３】 （式中のｓは０．０〜０．７５であり、ｔは０．２５〜
１．０であり、ｕは０．０〜０．２５である）で表され
る架橋しスルホン化したポリスチレン−ジビニルベンゼ
ンマクロレティキュラーコポリマーである、請求項１か
ら１０までのいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１８】 式中のｓが０．０〜０．５０であり、
ｔが０．５〜０．９５であり、ｕが０．０１〜０．１６
である、請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 式中のｓが０．０〜０．１であり、ｔ
が０．８〜０．９３であり、ｕが０．０７〜０．０９で
ある、請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 前記固体の塩を加熱して前記脱プロト
ン化を行う、請求項１から１９までのいずれか一つに記
載の方法。 - 【請求項２１】 前記固体の塩を競合する塩基化合物と
接触させて前記脱プロトン化を行い、この競合する塩基
化合物が前記塩基性ガスのプロトン親和性よりも大きい
プロトン親和性を有する、請求項１から１９までのいず
れか一つに記載の方法。 - 【請求項２２】 前記競合する塩基化合物が少なくとも
８６６ｋＪ／ｍｏｌのプロトン親和性を有する、請求項
２１記載の方法。 - 【請求項２３】 前記競合する塩基化合物がアンモニア
である、請求項２１記載の方法。 - 【請求項２４】 請求項１から２３までのいずれか一つ
に記載の方法に従って塩基性ガスを供給するのに適合し
た装置であって、・前記担体を収容しており、且つ当該
塩基性ガスを選択的に収容するのに適合した容器、及び
・この容器に連通しており、且つ当該塩基性ガスを前記
貯蔵及び分配容器に選択的に出入りさせるのに適合した
弁、を含む装置。
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