KR20180032664A - 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제 및 그를 제조하고 사용하는 방법 - Google Patents

미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제 및 그를 제조하고 사용하는 방법 Download PDF

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에드워드 에이 스텀
쇼운 엠 윌슨
멜리사 에이 페트루스카
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

가스 저장 및 전달 장치, 가스 필터, 가스 정제기 및 다른 적용에 사용하기 위한 가스 흡착제로서 유용성을 갖는 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질이 개시된다. 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질은 셀룰로스 전구체 물질, 예를 들어, 미세결정질 셀룰로스로부터 유래된 마이크로다공성 탄소를 포함한다. 흡착제 적용에서, 가스 저장 및 전달을 최대화하기 위해 고밀도 및 높은 세공 부피를 갖는 셀룰로스계 탄소 열분해물은 예를 들어 미립자 형태 또는 단일체 형태로 생성될 수 있으며, 탄소 열분해물 흡착제의 세공 크기 분포는 관심있는 특정한 가스에 대한 저장 용량 및 전달을 최적화하기 위한 활성화 조건을 통해 조정가능하다. 흡착제 조성물은 다른 비-셀룰로스 열분해물 구성성분을 포함할 수 있다.

Description

미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제 및 그를 제조하고 사용하는 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
2016년 8월 22일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/208,663 (Edward A. Sturm, et al., 발명의 명칭 "미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제 및 그를 포함하는 가스 공급 패키지 (MICROCRYSTALLINE CELLULOSE PYROLYZATE ADSORBENT AND GAS SUPPLY PACKAGES COMPRISING SAME)")의 35 USC 119 하의 이익이 본원에서 주장된다. 미국 특허 가출원 번호 62/208,663의 개시내용은 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
개시내용의 분야
본 개시내용은 일반적으로 탄소 열분해물 물질에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 재생가능한 천연 셀룰로스 공급원으로부터 유래된 탄소 흡착제, 예컨대 고순도 마이크로다공성 탄소 흡착제, 이러한 탄소 흡착제를 제조하는 방법, 및 이러한 탄소 열분해물 물질을 활용하는 시스템 및 공정에 관한 것이다. 이러한 시스템 및 공정은, 예를 들어, 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 태양 패널 등의 제작을 위한 공정 가스를 공급하기 위한, 또는 흡착제-기반 가열 및 냉장 시스템 및 공정을 위한, 또는 가스 또는 공기 여과 및/또는 정제, 가스 포획, 가스 분리 등을 수반하는 시스템 및 공정에서의 용법을 위한, 유체 저장 및 분배 시스템 및 공정을 포함한다.
많은 고압 가스의 패키징, 저장, 수송, 및 사용은 고유의 물리적 또는 질식 위험요인 이외에도 인화성, 독성, 발화성 및 폭발성의 잠재적인 위험에 의해 복잡해진다.
이들 위험 및 연관된 위험요인을 다루기 위해, 위험한 가스가 저장되고, 이러한 가스가 가스의 사용을 위한 분배 조건 하에 공급되는 특수 가스 패키지의 안전성을 증진시키기 위한 다양한 접근법이 이용된 바 있다.
하나의 이러한 접근법은 가스가 가역적으로 흡착되어 있는 물리적 흡착제를 수용하는 가스 저장 및 분배 용기의 제공을 수반하며, 여기서 가스는 낮은, 예를 들어 대기압 미만의 압력에서 흡착제 상에 저장되어 있다. 가스의 이러한 저압 저장은 용기의 수송 및 취급 동안 방출 또는 노출의 가능성을 최소화하고, 산업용으로 매우 안전하고 신뢰가능한 기술로 입증된 바 있다. 이러한 유형의 용기는 반도체 제작 산업에서, 예를 들어 상표명 SDS® (엔테그리스, 아이엔씨.(Entegris, Inc.), 미국 매사추세츠주 빌러리카) 하에, 이온 주입을 위한 히드라이드, 할라이드, 및 유기금속 가스의 격납을 위해 널리 상업화된 바 있다. 이러한 제품의 SDS3® 라인은 물리적 흡착제로서 고순도 합성 중합체 예컨대 PVDF (폴리비닐리덴 플루오라이드), PVDC (폴리비닐리덴 클로라이드), PMA (폴리메틸 아크릴레이트), 및 이들 물질의 공중합체의 제어된 열분해 및 활성화로부터 유래된 고밀도, 고용량, 단일체 마이크로다공성 탄소 흡착제를 활용한다. 이들 특수화된 탄소 흡착제 물질은 낮은 에너지 비용으로 관심 가스의 가역적 물리적 흡착을 수용하는 다공률을 특색으로 한다.
관련 기술분야는 경쟁성 및 지속성의 관심에서 재생가능한 물질의 사용을 확대하려는 동시대 산업에 의한 일반적인 노력의 맥락에서 새로운 흡착제 물질을 계속 추구하고 있다.
따라서 용이하게 이용가능한 재생가능한 물질로부터 경제적으로 제작된 흡착제 물질을 제공하는 것이 관련 기술분야에서 상당한 발전일 수 있으며, 가스가 수착적으로 인벤토리에서 보유되고, 가스가 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 태양 패널 등의 제작에서 사용하기 위한 안전하고 효율적인 방식으로 분배 조건 하에 용이하게 탈착될 수 있는 고용량, 고효율 가스 저장 매질을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 다른 시스템 및 공정, 예를 들어 흡착제-기반 가열 및 냉장 시스템 및 공정에서, 및 가스 또는 공기 여과 및/또는 정제, 가스 포획, 가스 분리 등을 수반하는 시스템 및 공정에서 유용하게 이용되는 이러한 유형의 물질을 제공하는 것이 고도로 유익할 수 있다.
본 개시내용은 일반적으로 가스, 예를 들어, 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 태양 패널 등의 제작을 위한 공정 가스의 저장 및 분배를 위한 탄소 흡착제로서의 유용성, 뿐만 아니라 흡착제-기반 가열 및 냉장 시스템 및 공정에서, 및 가스 또는 공기 여과 및/또는 정제, 가스 포획, 가스 분리 등을 수반하는 시스템 및 공정에서의 유용성을 갖는, 셀룰로스 출발 물질, 예를 들어 미세결정질 셀룰로스로부터 유래된 탄소 열분해물 물질에 관한 것이다.
한 측면에서, 개시내용은 재생가능한 천연 셀룰로스 공급원으로부터 제조된 고순도 마이크로다공성 탄소 흡착제, 이러한 탄소 흡착제를 제조하는 방법, 및 이러한 탄소 흡착제를 활용하는 흡착제-기반 가스 저장 및 분배 시스템 및 공정에 관한 것이다.
다양한 측면에서, 개시내용은 미세결정질 셀룰로스를 포함하는 물질의 블렌드, 예컨대 미세결정질 셀룰로스, 전분, 말토덱스트린 등을 포함하는 블렌드의 탄소 열분해물 흡착제, 및 예를 들어 공정 가스가 저장될 수 있고 공정 가스가 분배 조건 하에 탈착될 수 있는 가스 저장 매질로서, 또는 대안적으로 가스 정제 및/또는 여과 적용에서 이러한 흡착제를 포함하는 반도체 제작 공정 및 장치를 고려한다.
또 다른 측면에서, 개시내용은 탄소 흡착제 물질, 및 이러한 탄소 흡착제 물질을 혼입하는 가스 저장 용기 및 시스템, 뿐만 아니라 이러한 물질, 용기, 및 가스 저장 및 전달 시스템를 제조하고 사용하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 개시내용은 셀룰로스 공급원 물질 예컨대 미세결정질 셀룰로스의 열분해로부터 유래된 마이크로다공성 흡착제 탄소에 관한 것이다.
개시내용의 추가의 측면은 본 개시내용의 흡착제를 수용하는 가스 공급 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 추가의 측면은 하기 단계를 포함하는, 단일체 또는 미립자 탄소 흡착제를 제조하는 방법에 관한 것이다: 전구체 셀룰로스 물질을 최종 형상 근접 예비형성물로 압축하는 단계; 제어된 방식으로 불활성 가스 환경에서 가열하여 셀룰로스 물질을 탄소로 열적으로 분해하는 단계; 및 임의로, 탄소를 (i) 화학적 활성화, 및 (ii) 물리적 활성화 중 하나 이상에 의해 활성화시켜 표면적을 증가시키는 단계.
개시내용은 한 측면에서 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품의 제작을 위한 가스가 가역적으로 흡착되어 있는 셀룰로스계 탄소 열분해물에 관한 것이다.
개시내용은 추가의 측면에서 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 셀룰로스계 탄소 열분해물을 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
개시내용의 추가의 측면은 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하는 방법이며, 본 개시내용의 가스 공급 패키지로부터 상기 제작을 위한 가스를 공급하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 측면은 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하기 위한 가스를 공급하는 방법이며, 본 개시내용의 가스 공급 패키지를 제품을 제작하는 공정에서의 사용을 위해 제공하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 추가의 측면은 패키징된 가스를 사용을 위해 공급하는 방법이며, 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물을 가스 공급 패키지에 패키징하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 측면은 내부 부피를 한정하고 하우징을 통한 가스의 유동에 적합화된 하우징, 및 가스를 수착적으로 정제하기 위해 하우징을 통해 유동되는 가스와의 접촉을 위해 배열된, 하우징의 내부 부피 내의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하는, 가스 정제기에 관한 것이다.
개시내용은 또 다른 측면에서 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 또는 공기 여과 및/또는 정제 장치 및 공정에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 측면은 가스를 흡착된 상태로 가역적으로 보유하고 가스 공급 패키지의 분배 조건 하에 용기로부터의 배출을 위해 가스를 탈착하기 위한 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
개시내용의 다른 측면, 특색 및 실시양태는 이어지는 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 보다 완전하게 명확해질 것이다.
도 1은 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 탄소 열분해물 물질을 활용하여, 공정 라인을 통해 유동되는 가스의 정제를 위한 공정 라인에 배치된 인-라인 가스 정제기의 개략도이다.
도 2는 가스 스트림의 흡착 정제를 위한 가스 정제기 장치의 투시 개략도이다.
도 3은 도 2 가스 정제기 장치에서 개략적으로 제시된 바와 같은 유형의 트레이의 투시도이며, 본 개시내용의 과립상 탄소 열분해물 흡착제로 충전되었지만, 트레이의 부피를 각각 90°의 아크 길이를 갖는 사분면으로 나눈 방사상 벽 어셈블리를 가짐으로써, 도 2에 제시된 트레이의 구조로부터 변형된 트레이를 제시한다.
도 4는 도 3의 트레이의 하부 투시도이며, 탄소 열분해물 흡착제가 4개 섹션에 부하되어 있는 트레이의 바닥을 제시한다.
도 5는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른, 탄소 단일체 흡착제를 활용하는 저장 및 전달 시스템의 개략도이다.
도 6은 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는 가스 공급 패키지의 투시 단면도이며, 개시내용의 추가 실시양태에 따른, 미립자 탄소 흡착제를 함유하고 있는 상태의 이러한 용기의 내부 구조를 제시한다.
도 7은 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 가스 필터 시스템의 부분 정면도이다.
도 8은 도 7의 가스 필터 시스템의 상면도이며, 시스템의 상부 유입구 면을 제시한다.
도 9는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 가스 필터 시스템의 부분 정면도이며, 여기서 모든 부품 및 구성성분은 도 7에 상응하게 넘버링되지만, 여기서 도 7의 가스 정제 시스템과는 대조적으로, 필터 어셈블리는 정제될 가스가 먼저 흡착제와 접촉되고, 이어서 섬유상 필터 물질 층을 통해 유동하도록, 섬유상 필터 물질의 층의 유입구-대향 표면 상의 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제의 과립상 입자의 층을 포함한다.
도 10은 도 9의 가스 필터 시스템의 상면도이며, 시스템의 예시된 유입구 면에 나타낸 필터 어셈블리를 제시한다.
도 11은 물결모양 중합체 필름 시트의 어레이의 개략된 부분 분해 투시도이다.
도 12는 도 11에 제시된 어레이의 융합/결합 및 열분해 후 어레이의 정면도이다.
도 13은 도 11 및/또는 12의 어레이로부터 유래된 활성화된 탄소 벌집형 어레이의 투시도이다.
도 14는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 마이크로다공성 열분해물 탄소 정제기 장치의 분해 부분 단면도이다.
도 15는 도 14의 정제기 장치의 세로축을 횡단하는 평면에서 취한 단면도이며, 하우징의 내부 부피에 배치된 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제를 제시한다.
도 16은 정제기 장치의 중심 세로축을 교차하는 평면에서 취한 도 14의 정제기 장치의 단면도 (수직 배향)이며, 하우징의 내부 부피에 배치된 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제를 제시한다.
도 17은 도 14에 제시된 바와 같은 유형의 정제기 장치의 세로축을 횡단하는 평면에서 취한 정제기 장치의 단면도이며, 정제기 하우징 내의 압출된 채널화 단일체 형태의 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제를 제시한다.
도 18은 압출된 단일체 내의 채널을 예시하기 위한, 정제기 장치의 중심 세로축을 교차하는 평면에서 취한, 도 17의 정제기 장치의 단면도 (수직 배향)를 제시한다.
도 19는 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른, 정제기 장치의 세로축을 횡단하는 평면에서 취한, 도 14에 제시된 바와 같은 유형의 정제기 장치의 단면도이다.
도 20은 정제기 장치의 중심 세로축을 교차하는 평면에서 취한, 도 19의 정제기 장치의 단면도 (수직 배향)이며, 정제기 하우징 내의 벌집형 구조 내 미립자 흡착제 형태의 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제를 제시한다.
도 21은 마이크로전자제품 제작 공정 설비를 위한, 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 가스 전달 시스템의 개략도이다.
도 22는, 첨가된 결합제 없이, 직접 압축에 의해 형성되고 1.32g/cc를 초과하는 원료 밀도를 갖는 천연 탄수화물의 자기-접착성 태블릿의 사진이다.
도 23은 다양한 천연 탄수화물 공급원으로부터 압축된 다양한 크기의 디스크를 제시하는 사진이다.
도 24는 >1.30g/cc의 평균 피스 밀도를 갖는 압착-형성된 미세결정질 셀룰로스 태블릿의 사진이다.
도 25는 탄소로의 열분해에 따른 및 산화성 활성화 후의 압착된 당시의 압착-형성된 미세결정질 셀룰로스 태블릿의 사진이다.
도 26은, 본 개시내용의 한 실시양태에 따른, 미세결정질 셀룰로스로부터 제조된 여러 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품으로서, 이들이 열분해 퍼니스에서 제거된 당시의, > 1.05g/cc의 평균 밀도를 갖는 물품의 사진이다.
도 27은 예비형성 및 제어된 열분해를 통해 제조된 형성된 탄소 열분해물 흡착제 피스의 다양한 형상 및 크기를 제시하는 사진이다.
도 28은 공간-충전 형상을 갖는 탄소 열분해물 흡착제 물품의 한 실시양태의 사진이며, 이는 탄소 열분해물 흡착제 물품의 상응하는 어레이가 탄소 열분해물 흡착제가 수착 친화성을 갖는 가스를 수용하도록 적합화된 흡착제 용기의 에워싸인 부피 내에서 흡착제 밀도를 최대화하기 위해 이용될 수 있도록, 인접한 탄소 열분해물 흡착제 물품이 서로 접촉하도록 배열될 수 있다.
도 29는 0.77g/cc의 밀도, 및 1247sq.m/g의 표면적을 갖는 압축된 미세결정질 셀룰로스로부터 유래된 통합된 탄소 흡착제 단일체의 쪼개진 피스의 증가 배율에서의 일련의 SEM 현미경사진이다.
도 30은 0.77g/cc의 밀도, 및 1247sq.m/g의 표면적을 갖는 압축된 미세결정질 셀룰로스로부터 유래된 도 12의 동일한 통합된 탄소 흡착제 단일체의 표면의 SEM 현미경사진이다.
도 31은 도 29 및 30의 활성화된 탄소 흡착제 단일체에서의 마이크로다공률의 더 높은 배율의 SEM 영상이다.
도 32는 미세결정질 셀룰로스로부터 제조된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한 CO2 중 900℃에서 가공 시간의 함수로서의 번-오프 수준 (%wt)의 그래프이다.
도 33은 번-오프 수준의 함수로서의, 미세결정질 셀룰로스로부터 제조된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품의 표면적 (중력측정 및 부피측정 둘 다)의 그래프이다.
도 34는 미세결정질 셀룰로스로부터 제조되고 900℃에서 CO2를 사용하여 활성화된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한, 추정된 CH4 부피측정 용량 대 번-오프의 수준의, 확립된 상관관계를 기반으로 한 플롯이다.
도 35는 미세결정질 셀룰로스로부터 제조되고 900℃에서 CO2를 사용하여 활성화된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한, 측정된 마이크로세공 부피 및 계산된 메소+마크로세공 부피 대 번-오프 수준의 그래프이다.
도 36은 번-오프 수준의 함수로서의, 미세결정질 셀룰로스로부터 제조되고 900℃에서 CO2를 사용하여 활성화된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한 밀리세공 부피 대 메소+마크로세공 부피의 추정된 비의 그래프이다.
도 37은 77° 켈빈에서, 미세결정질 셀룰로스로부터 제조된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한 질소 흡착 등온선의 플롯 (압력의 함수로서의, 흡착된 질소의 부피 (cc 질소/그램))이다.
도 38은 0℃에서, 미세결정질 셀룰로스로부터 제조된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한 CO2 흡착 등온선의 플롯 (압력 (torr)의 함수로서의, 흡착된 CO2의 부피 (cc 질소/그램))이다.
도 39는 미세결정질 셀룰로스로부터 제조된 셀룰로스계 탄소 열분해물 물품에 대한 알파-S 플롯 (표준 온도 및 압력 조건에서 cc/g 단위의 흡착된 질소의 부피의 함수로서의, 표준 온도 및 압력 조건에서 cc/g 단위의 흡착된 질소의 부피)이다.
본 개시내용은 일반적으로 탄소 열분해물 물질에 관한 것이다. 특정한 측면에서, 개시내용은 보다 구체적으로 탄소 흡착제, 예컨대 셀룰로스 출발 물질, 예를 들어, 미세결정질 셀룰로스로부터 유래되는 탄소 흡착제에 관한 것이며, 이는 가스의 가역적 흡착에 유용하게 이용되어, 가스가 가스 저장 조건 하에 수착적으로 수용될 수 있고 가스가 분배 및 후속 사용을 위해 용이하게 탈착될 수 있는 가스 저장 매질을 제공한다. 따라서 이러한 탄소 흡착제는 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 태양 패널 등의 제작을 위한 공정 가스를 공급하기 위한 유용성, 및 흡착제-기반 가열 및 냉장 시스템 및 공정에서의 유용성, 뿐만 아니라 가스 또는 공기 여과 및/또는 정제, 가스 포획, 가스 분리 등을 수반하는 시스템 및 공정에서의 유용성을 갖는다.
개시내용은, 그의 특색, 측면 및 실시양태에 관해 본원에 다양하게 제시된 바와 같이, 특정한 구현에서 이러한 특색, 측면 및 실시양태의 일부 또는 모두를 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 그로 본질적으로 이루어진 것으로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 그의 구성요소 및 구성성분은 통합되어 본 개시내용의 다양한 추가의 구현을 구성한다. 본 개시내용은 이러한 특색, 측면 및 실시양태, 또는 그의 선택된 것 또는 것들을 다양한 순열 및 조합으로 본 개시내용의 범주 내인 것으로 상응하게 고려한다.
본원에 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 하기 용어는 하기 의미를 갖는다:
단수 형태는 문맥에서 명확하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다.
본 개시내용의 탄소 열분해물과 관련하여 용어 "고순도"는, ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, 탄소 열분해물이 < 1% 총 회분 함량을 특징으로 하는 것을 의미한다.
용어 "탄수화물"은 탄소 (C), 수소 (H), 및 산소 (O) 원자에 의해 구성되는 큰 생물학적 분자 또는 거대분자를 지칭한다. 이러한 분자는 2:1의 수소:산소 원자 비, 및 CX(H2O)Y의 실험식을 가질 수 있으며, 여기서 X는 Y와 상이할 수 있다. 기술적으로, 이들 분자는 탄소의 수화물이다. 일반적으로 용어 "탄수화물"은 "사카라이드"와 동의어로 간주된다. 탄수화물은 4가지 화학 부류에 속한다: 모노사카라이드, 디사카라이드, 올리고사카라이드, 및 폴리사카라이드.
용어 "당"은 탄소, 수소, 및 산소 원자에 의해 구성된, 단맛의, 단쇄, 가용성 탄수화물에 대해 일반화된 명칭이다. 예는 아라비노스, 프룩토스, 갈락토스, 글루코스 (덱스트로스), 락토스, 말토스, 만노스, 수크로스, 크실로스, 및 그의 유도체를 포함한다.
용어 "미세결정질 셀룰로스"는 더 약하게 결합된 무정형 영역으로부터의 목재 셀룰로스 마이크로섬유의 불용성 3차원으로 결합된 "결정질" 부분의 분리 및 정제화에 의해 제조된 고도로 정련된 목재 펄프 셀룰로스를 지칭한다. 미세결정질 셀룰로스는 가공된 식품의 생산 시 텍스쳐화제, 증량제 또는 벌킹제로서 및 비타민 및 식이 보충물을 위한 부형제 및 태블릿화 보조제로서 광범위한 용도가 밝혀져 있다.
용어 "마크로세공"은 50 nm 초과 크기인 세공을 지칭한다.
용어 "메소세공"은 2 nm 내지 50 nm 크기인 세공을 지칭한다.
용어 "마이크로세공"은 2 nm 미만 크기인 세공을 지칭한다.
용어 "울트라-마이크로세공"은 0.7 nm 미만 크기인 세공을 지칭한다.
용어 "단일체"는 비-단일체 탄소 열분해물 형태 예컨대 비드, 펠릿, 압출물, 분말, 과립 또는 미립자와 구별된 바와 같은, 블록, 브릭, 실린더, 퍽, 로드를 갖는 벌크 형태, 또는 다른 기하학적으로 규칙적이거나 불규칙적인 벌크 형태인 탄소 열분해물 물질을 지칭한다. 본 개시내용의 단일체 탄소 열분해물은 유리하게는, 단일체 탄소 열분해물 생성물에 실질적으로 상응하는 크기 및 형태를 갖는 "최종 형상 근접" 열분해성 전구체 예비형성물의 열분해에 의해 조밀한 고체 물품으로 형성된다. 생성된 벌크 형태 마이크로다공성 탄소 물품은 단일 피스 흡착제로서, 또는 다중 피스의 스택 (예를 들어, 단일체 탄소 열분해물이 디스크-형상 형태의 것이고 이러한 디스크-형상 바디의 스택이 스태킹 시 연속적인 디스크-형상 바디의 면-대-면 접합부에 수직으로 스태킹될 때), 또는 벌크 형태 탄소 열분해물 물품이 그들의 각각 표면의 실질적인 부분(들)에 걸쳐 서로 접촉하여, 이로 인해 이러한 비드, 펠릿, 압출물, 분말, 과립, 또는 미립자를 함유하는 공간 부피의 수착 용량의 감소를 초래한 실질적인 틈새 부피 및 전체 공극이 있는 흡착제의 비드, 펠릿, 압출물, 분말, 과립, 또는 미립자에 의해 충전된 흡착제 용기에서 관찰되는 높은 공극 부피를 제거하는 다른 배열로서 사용될 수 있다. 다양한 구체적 실시양태에서, 단일체 탄소 열분해물은 그의 (x,y,z) 차원 각각이 적어도 1 cm인, 예를 들어, 그의 (x,y,z) 차원 각각이 1 cm 내지 25 cm, 또는 그 초과의 범위인 차원 특징을 가질 수 있다.
용어 "피스 밀도"는 입방 센티미터당 그램의 단위로 표현된, 고체 흡착제의 단일 피스의 단위 부피당 질량을 지칭한다.
열분해성 전구체 물질로부터 형성된 탄소 열분해물과 관련하여 사용된 용어 "무결합제"는 열분해성 전구체 조성물이, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 5 중량% 이하의 결합제 물질을 함유하고, 바람직하게는 동일한 중량 기준에서 2 중량% 이하의 결합제를 함유하고, 가장 바람직하게는 임의의 결합제 물질이 없는 것을 의미한다. 따라서 무결합제는 탄소 열분해물은 압착-몰딩 또는 다른 형상화 작업에 의해 최종 형상 근접 형태로 형성되어 전구체 물질의 열분해 동안 및 그에 후속하여 최종 형상 근접 형태를 보유할 수 있도록 충분히 응집성인 전구체 물질로부터 형성될 수 있다. 이러한 점에서, 밀링 및 패키징과 같은 표준 가공 작업으로부터 생성된 잔류 흡착된 종, 예를 들어, 물 또는 수분은 원료 물질의 일부로 간주되고 원료 물질의 첨가제 또는 결합제 구성성분으로 간주되지 않는다.
용어 "열분해"는 전구체 물질이 실질적으로 탄소 상에 전환되는 조건에서 불활성 가스 커버 하의 전구체 물질의 열 분해를 지칭한다.
열분해되어 탄소 열분해물을 형성하는 열분해성 전구체 물품과 관련하여 용어 "최종 형상 근접"은 전구체 물품이 열분해로부터 생성된 생성물 탄소 열분해물과 형상별로 일치하는 입체형태를 갖는다는 것을 의미한다. 열분해된 생성물 물품과 관련한 열분해성 전구체 물품의 이러한 특징은, 상당히 일치하는 형태 인자가 전구체 물품으로부터 탄소 열분해물 흡착제 생성물로의 진행에 있어서 유지되므로, 이는 탄소 열분해물의 가공 시 물질 제거를 실시하기 위한 광범위한 절단, 분쇄 등에 대한 필요를 제거하기 때문에 매우 유리하다.
용어 "셀룰로스계 탄소 열분해물"은 셀룰로스를 포함하는 전구체 물질의 열분해에 의해 형성된 탄소 열분해물을 지칭한다.
셀룰로스계 탄소 열분해물에 대한 전구체 물질은 단지 셀룰로스 전구체 물질에 의해 구성될 수 있거나, 또는 셀룰로스계 탄소 열분해물에 대한 전구체 물질은 셀룰로스 전구체 물질을 (i) 열분해 공정을 용이하게 하거나 증진시키기 위한 첨가제 (예를 들어, 세공 형성제, 점도 제어제, 계면활성제 등) 또는 공정의 탄소 열분해물 생성물, 및/또는 (ii) 다른 열분해성 전구체 물질(들)과 함께 포함할 수 있다. 이러한 다른 열분해성 전구체 물질(들)은 합성 중합체 물질 (예를 들어, 폴리비닐리덴 클로라이드 중합체 및 공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체 및 공중합체 등), 석유-기재 물질, 석유-유래 물질, 셀룰로스 이외의 탄수화물 (예를 들어, 당, 사카라이드, 전분, 말토덱스트린 등), 및 상기의 조합, 블렌드, 및 혼합물을 포함할 수 있다. 셀룰로스 전구체 물질은 예를 들어 목재 펄프 및 살구씨의 혼합물, 또는 왕겨 및 코튼 린터의 혼합물과 같은 상이한 셀룰로스 구성성분을 포함할 수 있다.
셀룰로스계 탄소 열분해물에 대한 셀룰로스 출발 물질의 바람직한 형태는 미세결정질 셀룰로스이다.
다양한 실시양태에서, 셀룰로스 전구체 물질은 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질을 포함하는 열분해성 전구체 물질 혼합물의 구성성분으로 이용될 수 있고, 이러한 전구체 물질 혼합물에서, 셀룰로스 전구체 물질은, 혼합물 중 셀룰로스 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 5 중량% 내지 98 중량%의 농도로 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 셀룰로스 전구체 물질은, 동일한 총 중량을 기준으로, 적어도 50 중량%의 농도로, 또는 동일한 총 중량을 기준으로, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 90 중량% 및 95 중량% 중 적어도 하나, 최대 98 중량%의 농도로 존재할 수 있다. 예를 들어, 셀룰로스 전구체 물질은, 혼합물 중 셀룰로스 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 55 중량% 내지 98 중량%, 또는 60 중량% 내지 80 중량%, 또는 65 중량% 내지 95 중량%, 또는 70 중량% 내지 90 중량%, 또는 상기 개별 백분율로부터 선택된 종점을 갖는 다른 범위의 농도로 존재하며, 여기서 모든 상기 중량 백분율은 동일한 총 중량을 기준으로 한다.
다양한 측면에서, 개시내용은 셀룰로스계 탄소 열분해물에 관한 것이다.
셀룰로스계 탄소 열분해물은 다양한 실시양태에서 하기를 특징으로 할 수 있다: ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, < 1% 총 회분 함량; 0.50 g/cc 내지 1.40 g/cc 범위의 피스 밀도; 750 m2/gm 초과의 N2 BET 표면적; 및 21℃ 및 35 bar 압력에서 100V/V 초과의 메탄 흡착 용량.
개시내용의 또 다른 측면은 가스가 저장을 위해 흡착될 수 있고, 가스가 분배 조건 하에 탈착되고, 예를 들어 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 태양 패널 등의 생산을 위한 제작 공정 시스템에서, 사용 위치에 가스 공급 패키지로부터 분배될 수 있는 가스 저장 매질로서 셀룰로스계 탄소 열분해물을 함유하는 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
이러한 사용을 위한 탄소 열분해물 흡착제는 활성화된 형태로 존재할 수 있으며, 예를 들어, 여기서 활성화된 형태는 화학적 및/또는 물리적 활성화에 의해 활성화된 것이다. 하나의 구체적 실시양태에서, 활성화된 형태는 산, 예를 들어, 염산, 황산, 인산, 붕산 및 탄산으로 이루어진 군으로부터 선택된 산과의 반응에 의해 화학적으로 활성화된 것이다. 다른 실시양태에서, 활성화된 형태는 나트륨, 리튬, 칼륨, 칼슘 또는 암모늄의 히드록시드와의 반응에 의해 화학적으로 활성화된 것이다. 또 다른 실시양태에서, 활성화된 형태는 600℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 불활성 가스, 예를 들어, 질소 또는 아르곤과의 혼합물로 또는 순수한 가스 스트림으로서 CO2, 공기, 또는 스팀에 대한 노출 시 번-오프에 의해 물리적으로 활성화된 것이다.
개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 구체적 실시양태에서 하기 특징 중 임의의 하나 이상을 특징으로 할 수 있다: ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, 0.5% 미만의 총 회분 함량을 가짐; 0.55g/cc 내지 1.35g/cc의 피스 밀도를 가짐; 0.60g/cc 내지 1.30g/cc의 피스 밀도를 가짐; 0.5 g/cc 내지 1.3 g/cc의 벌크 밀도를 가짐; 흡착제는 무결합제임; 750 내지 3000 m2/그램 범위의 N2 BET 표면적을 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 적어도 40%를 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 적어도 70%를 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 40% 내지 90%, 또는 그 초과를 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 110V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 125V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 140V/V 내지 220V/V 범위의 메탄 흡착 용량을 가짐; 및 35 bar 내지 1 bar에서 적어도 75V/V, 예를 들어, 75 내지 125V/V 범위의 메탄 흡착 작업/델타 용량을 가짐.
개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 다른 실시양태에서 그 상에 히드라이드, 할라이드, 유기금속, 수소, CO2, CO, C2-C4 탄화수소 (예를 들어, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부틸렌), 및 상기 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 가스가 흡착되어 있을 수 있다. 반도체 제작 가스가 상기 중 2종 이상의 가스 혼합물, 또는 상기 중 1종 이상을 공동-유동 가스, 운반 가스 및 희석제 중 1종 이상과 조합하여 포함하는 가스 혼합물을 포함하는 실시양태에서, 가스 혼합물의 각각의 구성성분 가스의 농도는 2 내지 98 부피% 범위일 수 있으며, 여기서 가스 혼합물의 모든 구성성분 가스의 부피 백분율은 총 100 부피 퍼센트이다.
구체적 실시양태에서, 흡착된 가스는 아르신, 포스핀, 게르만, 디보란, 실란, 디실란, 트리메틸 실란, 테트라메틸 실란, C2-C4 탄화수소 (예를 들어, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부틸렌), 아세틸렌, 수소, 스티빈, 삼염화붕소, 삼플루오린화붕소, 사플루오린화이붕소, 삼플루오린화질소, 사플루오린화게르마늄, 사플루오린화규소, 삼플루오린화비소, 오플루오린화비소, 삼플루오린화포스핀, 오플루오린화인, 플루오린, 염소, 플루오린화수소, 황화수소, 셀레늄화수소, 텔루륨화수소, 할로겐화 메탄, 할로겐화 에탄, 알란, 스탄난, 트리실란, 암모니아, 일산화탄소, 이산화탄소, 카르보닐 플루오라이드, 아산화질소, 상기의 동위원소 농축 변형체, 및 상기 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스를 포함한다.
흡착된 가스가 상기 가스 중 1종 이상의 동위원소 농축 변형체를 포함하는 구체적 실시양태에서, 동위원소 농축 변형체를 포함하는 가스는 그의 원소의 적어도 1종의 동위원소의 천연 존재비 수준 초과로 동위원소 농축될 수 있으며, 여기서 천연 존재비 수준 초과의 동위원소 농축 수준은 동위원소 농축 원소의 가스 중 천연 존재비 수준 및 100% 동위원소 농도 사이의 차이의 5% 내지 100% 범위이다. 구체적 실시양태에서, 이러한 차이를 기준으로 하는 동위원소 농축 수준은 이러한 차이의 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9%, 및 100% 중 적어도 하나이다. 예를 들어, 가스는 동위원소 농축 붕소-함유 가스, 또는 동위원소 농축 규소-함유 가스, 또는 동위원소 농축 게르마늄-함유 가스를 포함할 수 있다.
개시내용은 추가의 측면에서 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 수용하는 가스 공급 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다. 용기는 구체적 실시양태에서 용기의 내부 부피의 cc당 흡착제 적어도 0.1 그램의 흡착제 충전, 바람직하게는 용기의 내부 부피의 cc당 흡착제 적어도 0.6 그램의 흡착제 충전, 보다 바람직하게는 용기의 내부 부피의 cc당 흡착제 적어도 0.65 그램의 흡착제 충전, 가장 바람직하게는 용기의 내부 부피의 cc당 흡착제 적어도 0.75 그램의 흡착제 충전, 예를 들어, 용기의 내부 부피의 cc당 흡착제 0.5 내지 0.95, 또는 그 초과의 그램 범위를 특징으로 한다.
또 다른 구체적 실시양태에서, 개시내용은 반도체 제작 가스가 흡착제 상에 흡착되어 있는, 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 가스 공급 패키지에 관한 것이다. 반도체 제작 가스는 반도체 제작에서 유용성을 갖는 임의의 가스 종을 포함할 수 있고, 이온 주입을 위한 도펀트 가스, 증착 공정 예컨대 화학 증착 또는 원자 층 침착을 위한 전구체, 에천트, 세정 시약 등, 뿐만 아니라 상기 가스를 공동-유동 가스, 운반 가스, 희석제 등과 조합하여 포함하는 가스 혼합물을 포함할 수 있다.
개시내용은 또 다른 측면에서 하기 단계를 포함하는, 셀룰로스계 탄소 열분해물을 제조하는 방법에 관한 것이다: 셀룰로스 전구체 물질을 최종 형상 근접 예비형성물로 압축하는 단계; 제어된 방식으로 불활성 가스 환경에서 가열하여 탄수화물을 탄소로 열적으로 분해하는 단계; 및 임의로, 탄소를 (i) 화학적 활성화 및 (ii) 물리적 활성화 중 하나 이상에 의해 활성화시켜 표면적을 증가시키는 단계.
흡착된 가스 저장 및 전달을 위한 실용적 유용성의 높은 수준을 달성하기 위해, 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 유리하게는 높은 중력측정 (저장/그램) 및 부피측정 (저장/리터) 가스 저장 밀도 둘 다를 제공하는 고밀도, 단일체 또는 미립자, 형상화된 공간-충전 형태 물질로서 제조된다. 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 마이크로다공성이며, 유리하게는 적용을 위한 표적화된 흡착제 가스에 매칭된 효과적인 세공 직경을 갖는 다공률을 포함한다. 다공률은 바람직하게는 메소세공 (2nm 초과지만 50nm 미만의 직경을 갖는 세공) 및/또는 마크로세공 (50nm 초과 직경의 세공)에서 세공 부피의 60% 미만을 포함한다. 보다 바람직하게는, 이러한 세공 (메소세공 + 마크로세공)의 백분율은 45% 미만이고, 가장 바람직하게는 이러한 세공 (메소세공 + 마크로세공)의 백분율은 30% 미만이다.
개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는, 예를 들어, 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 적어도 100 V/V, 바람직하게는 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 110 V/V 초과, 보다 바람직하게는 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 125 V/V 초과, 가장 바람직하게는 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 140 V/V 초과, 예를 들어, 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 100 내지 250 V/V 범위, 보다 바람직하게는 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 125 내지 220 V/V 범위의 높은 메탄 흡착 용량을 보유한다.
셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 또한 흡착제가 흡착 및 탈착 동안 열 효과를 관리하고 온도 변화를 최소화하도록 허용하는 낮은 열의 흡착 및 높은 열 용량을 갖는, 빠른 흡착/탈착 속도를 나타낸다. 흡착제는 유리하게는 소수성 특징을 갖는다. 흡착제는 다양한 실시양태에서 단일체 형태로 제조되고 본원에 기재된 전구체 물질로부터 다양한 형상으로 몰딩될 수 있다. 다른 실시양태에서, 흡착제는 미립자 형태로 제조된다. 다양한 실시양태에서, 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 1.1 g/cc 이상의 밀도를 나타내고, 35 bar 압력 및 21℃의 온도에서 적어도 140 V/V의 메탄 용량을 갖는 소수성이다. 이러한 유형의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 유리하게는 열 방산을 제공하기 위한 적당한 열 용량 (예를 들어, 대략 1 J/g-K) 및 높은 열 전도율 (예를 들어, ~0.8 W/m-K)을 보유한다.
따라서 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 고밀도 단일체 형태의 높은 표면적, 마이크로다공성 탄소 흡착제로서 제공될 수 있고 생성물 탄소 열분해물 흡착제의 최종 용도를 위해 목적하는 대로 형상화될 수 있다. 낮은 가공 비용 및 최종 생성물 순도를 유지하기 위해, 셀룰로스 전구체 물질은 바람직하게는 무기 오염물 예컨대 전이 금속, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 할라이드, 염 등을 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는다. 셀룰로스계 탄소 열분해물은, 구체적 실시양태에서 750 m2/g 초과인 표면적, 0.75 g/cc 초과인 피스 밀도, 및 0.5 g/cc 초과인 벌크 밀도를 포함하는 특징을 갖는, 가스의 저장을 위한 저비용의, 고도로 효율적인 흡착제를 제공한다.
셀룰로스 전구체 물질은 후속 탄화 및 활성화를 겪기 전에, 목적하는 형상 또는 형상들, 예를 들어 미립자 또는 단일체 형상으로 용이하게 형성되거나 압착될 수 있다. 탄수화물의 비-산화성 열분해의 부산물은 주로 낮은 수준의 이산화탄소 및/또는 일산화탄소를 갖는 수증기이다. 이들은 용이하게 관리된 공정 유출물이다.
셀룰로스계 탄소 열분해물에 대한 전구체 물질은 불활성 분위기에서, 임의의 적합한 온도, 예를 들어, 적어도 400℃ 및 최대 1200℃, 또는 그 초과의 온도에서 열분해될 수 있다. 활성화는 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있고, 화학적 및/또는 물리적 활성화 기술, 예를 들어 (1) 실온에서 열분해된 탄소와 KOH, LiOH, NaOH, NH4OH, NaHCO3, (NH4)2SO4, H2SO4, HCl, 또는 H3PO4의 반응, 이후에 가열, 및 이어서 적절한 산 또는 염기 중화 세척/물 린스 여과 및 건조에 의한 임의의 잔류 활성화 화학의 제거에 의한 화학적 활성화; 또는 (2) 스팀, CO2, 공기, 또는 다른 산화 가스에 대한 탄소의 고온 노출에 의한 물리적 활성화에 의해, 또는 이들 다양한 기술의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.
다양한 흡착제 실시양태에서, 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 흡착제가 가스 저장 및 분배 매질로서 전개될 용기 또는 다른 격납 구조에 대해 형상-충전 형태인 무결합제, 고밀도 탄소 단일체를 포함한다. 이러한 문맥에 사용된 바와 같이, 용어 "고밀도"는 탄소 열분해물이 예를 들어, 적어도 0.50 g/cc, 바람직하게는 적어도 0.70 g/cc, 가장 바람직하게는 0.75 g/cc 초과, 예를 들어, 0.50 g/cc 내지 1.70 g/cc 범위의 피스 밀도를 갖는다는 것을 의미한다. 대안적으로, 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 미립자 형태, 예를 들어, 분말, 과립, 펠릿, 또는 다른 미립자 형태일 수 있다.
셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 적어도 750 m2/g, 바람직하게는 적어도 900m2/g; 가장 바람직하게는 1000 m2/g 초과, 예를 들어, 750 m2/g 내지 3000 m2/g 범위의 N2 BET 표면적을 제공하도록 제조될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 개시내용의 마이크로다공성 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질은 0.3 nm 내지 2.0 nm 크기의 세공에 의해 구성된 그의 세공 부피의 적어도 50%, 바람직하게는 0.3 nm 내지 2.0 nm 크기의 세공에 의해 구성된 그의 세공 부피의 적어도 70%, 보다 바람직하게는 75% 초과, 예를 들어 최대 95% 또는 그 초과를 가질 수 있다.
개시내용의 다른 실시양태는 단일체 형태 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제에 관한 것이며, 여기서 흡착제는 21℃ 및 35 bar에서 적어도 100V/V, 바람직하게는 적어도 110V/V, 보다 바람직하게는 적어도 125V/V, 예를 들어, 140 내지 220V/V 범위의 메탄 흡착 용량을 갖는다.
다른 측면에서, 본 개시내용은 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 공급 용기에 관한 것이며, 여기서 용기 내 탄소 흡착제 충전 밀도는 탄소 흡착제 적어도 0.1g/흡착제에 의해 점유된 용기 부피 cc, 바람직하게는 적어도 0.6g/cc, 보다 바람직하게는 0.65g/cc, 가장 바람직하게는 적어도 0.75g/cc, 예를 들어, 0.5 g/cc 내지 1.0 g/cc 또는 그 초과의 범위이다.
본 개시내용의 추가의 측면은 (i) 히드라이드, (ii) 할라이드, (iii) 유기금속, (iv) 수소, (v) 이산화탄소, (vi) 일산화탄소, (vii) 메탄, (viii) 천연 가스, (ix) 에탄, (x) 에틸렌, (xi) 프로판, (xii) 프로필렌, (xiii) 부탄, (xiv) 부틸렌, 및 이들 가스 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스가 흡착되어 있는 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 공급 용기에 관한 것이다.
본 개시내용의 또 다른 추가의 측면은 아르신, 포스핀, 게르만, 디보란, 실란, 디실란, 트리메틸 실란, 테트라메틸 실란, C2-C4 탄화수소 (예를 들어, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부틸렌), 아세틸렌, 수소, 스티빈, 삼염화붕소, 삼플루오린화붕소, 사플루오린화이붕소, 삼플루오린화질소, 사플루오린화게르마늄, 사플루오린화규소, 삼플루오린화비소, 오플루오린화비소, 삼플루오린화포스핀, 오플루오린화인, 플루오린, 염소, 플루오린화수소, 황화수소, 셀레늄화수소, 텔루륨화수소, 할로겐화 메탄, 할로겐화 에탄, 알란, 스탄난, 트리실란, 암모니아, 일산화탄소, 이산화탄소, 카르보닐 플루오라이드, 아산화질소, 상기의 동위원소 농축 변형체, 및 상기 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스가 흡착되어 있는 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 공급 용기에 관한 것이다.
다른 측면에서, 개시내용은 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는, 상기 기재된 유형의 용기(들)를 혼입하는 가스 흡착, 저장, 수송 및/또는 전달 시스템에 관한 것이다.
다양한 구체적 실시양태에서, 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물은 하기 중 적어도 하나를 특징으로 할 수 있다: 단일체 형태를 가짐; ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, < 1% 총 회분 함량을 가짐; 0.50g/cc 내지 1.70g/cc의 단일체 형태 피스 밀도를 가짐; 750m2/g 초과의 N2 BET 표면적을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 100V/V 초과, 예를 들어, 110V/V 초과, 125V/V 초과, 또는 100 내지 220V/V 범위의 메탄 흡착 용량을 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 세공 크기를 갖는, 마이크로세공에 의해 구성된 그의 다공률의 적어도 40%, 예를 들어 그의 다공률의 50%, 60%, 70%, 또는 80% 초과, 최대 90% 또는 그 초과를 가짐; >0.6 W/mK의 열 전도율을 가짐; 및 21℃에서 35 bar 및 21℃에서 1 bar에서 75V/V 이상의 메탄 흡착 작업/델타 용량을 가짐 (메탄 흡착 작업/델타 용량은 둘 다가 21℃의 온도에서 측정될 때 더 높은 압력 (35 bar)에서 탄소 흡착제 상에 흡착되고 후속적으로 더 낮은 압력 조건 (1 bar)에서 탈착에 의해 탄소 흡착제로부터 방출될 수 있는 소르베이트 가스의 부피임).
개시내용은 또 다른 측면에서 열 분해 전에, 4,000 psi 이상, 바람직하게는 5,000 psi 내지 50,000 psi의 압축력 하에 최종 형상 근접 예비형성물로 압축된 셀룰로스 전구체 물질에 관한 것이다.
개시내용은 추가의 또 다른 측면에서 셀룰로스계 탄소 열분해물을 산출하기 위한 600℃ 내지 1200℃ 온도로의 처리에 의한 통합된 최종 형상 근접 셀룰로스 예비형성물의 탄소로의 열 전환에 관한 것이다.
개시내용은 추가의 측면에서 표면적 및 그의 마이크로세공 부피를 증진시키기 위한 화학적 또는 물리적 수단에 의한 형성된 셀룰로스계 탄소 열분해물의 활성화에 관한 것이다.
본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질은 비교적 높은 수율, 저비용, 고순도, 및 최소화된 환경적 위험요인으로 만들어질 수 있다. 셀룰로스 전구체 물질의 압축된 예비형성물을 제조하는 것은 탄소 열분해물의 고밀도 단일체 형태의 생산을 가능하게 한다. 이러한 물질의 열분해는 용이하게 관리되는 부산물을 생성한다. 승온에서 불활성 퍼지 가스 예컨대 질소 또는 아르곤과 조합된, 스팀, CO2, 또는 공기로의 물리적 활성화는 새로운 불순물 또는 오염물을 도입하지 않으면서, 표면적, 벌크 밀도, 및 세공-크기 분포와 같은 특성에 대하여 매우 정밀한 제어를 달성하기 위해 활용될 수 있다. 자기-접착성 (응집성) 셀룰로스 전구체 물질은 탄소 열분해물의 목적하는 특성을 변경할 수 있는 결합제의 사용 없이 가공을 가능하게 할 수 있으면서, 여전히 고밀도, 우월한 강도 및 내구성, 높은 열 용량, 및 우수한 열 전도율의 탄소 열분해물 물품을 달성한다. 결과로서, 높은 가스 흡착 용량, 빠른 가스 충전을 가능하게 하는 흡착 동안의 낮은 가열, 선반 저장 및 수송 안정성을 위한 흡착된 가스와의 최소화된 화학적 반응성 및 최대화된 가스 전달, 및 지속가능한 높은 사용 속도 및 지속가능한 공급 체인을 가능하게 하는 가스 전달 시 낮은 냉각으로 고체 흡착제 탄소 열분해물을 생산하는 것이 가능하다.
본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제는 상기 기재된 임의의 다양한 특징 및 특색, 및 이러한 특징 및 특색 중 2종 이상의 임의의 조합을 혼입할 수 있는 것으로 인지될 것이다.
본 개시내용에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물은 임의의 적합한 크기, 형상 및 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 셀룰로스계 탄소 열분해물은 다양한 실시양태에서 특징 상 미립자일 수 있고, 구체적 실시양태에서 입자는 0.3 내지 4 mm의 크기 (직경 또는 주요 치수) 범위와 0.8 g/cc 초과인 피스 밀도, 또는 임의의 다른 적합한 값의 크기 및 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 셀룰로스계 탄소 열분해물은 단일체 형태일 수 있다. 본 개시내용의 광범위한 실시에 유용한 탄소 열분해물 단일체는 구체적 실시양태에서 벌크 형태로서 전체 브릭, 블록, 태블릿, 및 잉곳 형태를 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 탄소 열분해물 단일체는 3차원적 (x, y, z) 특징을 가질 수 있으며 여기서 이러한 차원 각각은 1.5 초과이고, 바람직하게는 2 센티미터 초과이다.
다양한 탄소 열분해물 흡착제 실시양태에서, 탄소 열분해물은 동일한 직경의 디스크-형상 물품의 형태로, 탄소 열분해물 흡착제 단일체로서 제공되며, 이러한 물품을 가스의 가역적 저장을 위한 가스 저장 및 분배 용기에서 수직 스택으로 스태킹될 수 있게 한다.
따라서, 본 개시내용은 한 측면에서 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품의 제작을 위한 가스가 가역적으로 흡착되어 있는 셀룰로스계 탄소 열분해물을 고려한다.
이러한 셀룰로스계 탄소 열분해물은 다양한 실시양태에서 목재 펄프, 톱밥, 신문용지, 코코넛 쉘, 올리브씨, 복숭아씨, 살구씨, 비스코스, 비스코스-레이온, 코튼, 코튼 린터, 아르간 넛쉘, 마카다미아 넛쉘, 셀룰로스 아세테이트, 박테리아성 셀룰로스, 리그닌, 블랙손씨, 호두 쉘, 대추씨, 왕겨, 커피 내과피, 커피 앙금, 바가스, 수수 기장 짚, 대나무 목재, 망고씨, 아몬드 쉘, 옥수수속대, 체리씨 및 포도씨 중 1종 이상의 열분해물을 포함한다. 구체적 측면에서, 셀룰로스계 탄소 열분해물은 미세결정질 셀룰로스의 열분해물을 포함한다.
상기 논의된 셀룰로스계 탄소 열분해물에서, 가스는 히드라이드, 할라이드, 유기금속, 수소, CO2, CO, C2-C4 탄화수소, 및 상기 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 가스는 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄 및 부틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다. 다른 실시양태에서, 가스는 아르신, 포스핀, 게르만, 디보란, 실란, 디실란, 트리메틸 실란, 테트라메틸 실란, C2-C4 탄화수소, 아세틸렌, 수소, 스티빈, 삼염화붕소, 삼플루오린화붕소, 사플루오린화이붕소, 삼플루오린화질소, 사플루오린화게르마늄, 사플루오린화규소, 삼플루오린화비소, 오플루오린화비소, 삼플루오린화포스핀, 오플루오린화인, 플루오린, 염소, 플루오린화수소, 황화수소, 셀레늄화수소, 텔루륨화수소, 할로겐화 메탄, 할로겐화 에탄, 알란, 스탄난, 트리실란, 암모니아, 일산화탄소, 이산화탄소, 카르보닐 플루오라이드, 아산화질소, 상기의 동위원소 농축 변형체, 및 상기 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.
구체적 실시양태에서 가스는 히드라이드 가스, 할라이드 가스 또는 가스상 유기금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스는 구체적 구현에서 (i) 히드라이드, (ii) 할라이드, (iii) 유기금속, (iv) 수소, (v) 이산화탄소, (vi) 일산화탄소, (vii) 메탄, (viii) 천연 가스, (ix) 에탄, (x) 에틸렌, (xi) 프로판, (xii) 프로필렌, (xiii) 부탄, (xiv) 부틸렌, 및 이들 가스 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스를 포함할 수 있다.
가스는 반도체 제작 가스, 예를 들어, 이온 주입을 위한 도펀트 가스, 증착 공정을 위한 전구체, 에천트, 세정 시약, 상기 중 2종 이상의 가스 혼합물, 및 상기 가스 중 1종 이상을 공동-유동 가스, 운반 가스 및 희석제 중 1종 이상과 조합하여 포함하는 가스 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 가스를 포함할 수 있다.
반도체 제작 가스가 상기 중 2종 이상의 가스 혼합물, 또는 상기 중 1종 이상을 공동-유동 가스, 운반 가스 및 희석제 중 1종 이상과 조합하여 포함하는 가스 혼합물을 포함하는 다양한 실시양태에서, 가스 혼합물의 각각의 구성성분 가스의 농도는 2 내지 98 부피% 범위의 농도일 수 있으며, 여기서 가스 혼합물의 모든 구성성분 가스의 부피 백분율은 총 100 부피 퍼센트이다. 예를 들어, 가스 농도는 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97% 및 98% 중 적어도 하나일 수 있고, 그의 상한치 및 하한치에서 임의의 상기 숫자에 의해 한정된 범위 내일 수 있으며, 여기서 상한치는 예를 들어 10% 내지 65% 범위, 40% 내지 75% 범위, 또는 수반된 특정한 적용을 위한 다른 적절한 범위와 같은 하한치 초과이다.
상기 셀룰로스계 탄소 열분해물은 구체적 실시양태에서 하기 특징 중 임의의 하나 이상을 특징으로 한다: ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, 0.5% 미만의 총 회분 함량을 가짐; 0.55g/cc 내지 1.35g/cc의 피스 밀도를 가짐; 0.60g/cc 내지 1.30g/cc의 피스 밀도를 가짐; 0.5 g/cc 내지 1.3 g/cc의 벌크 밀도를 가짐; 흡착제가 무결합제임; 750 내지 3000 m2/그램 범위의 N2 BET 표면적을 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 적어도 40%를 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 적어도 70%를 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 40% 내지 90%, 또는 그 초과를 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 110V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 125V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 140V/V 내지 220V/V 범위의 메탄 흡착 용량을 가짐; 및 35 bar 내지 1 bar에서 적어도 75V/V, 예를 들어, 75 내지 125V/V 범위의 메탄 흡착 작업/델타 용량을 가짐.
다른 실시양태에서, 셀룰로스계 탄소 열분해물은 ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, < 1% 총 회분 함량; 0.50 g/cc 내지 1.40 g/cc 범위의 피스 밀도; 750 m2/gm 초과의 N2 BET 표면적; 및 21℃ 및 35 bar 압력에서 100V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 특징으로 할 수 있다. 셀룰로스계 탄소 열분해물의 다른 실시양태는 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 적어도 100 V/V의 메탄 흡착 용량을 특징으로 할 수 있다.
셀룰로스계 탄소 열분해물은 단일체 형태, 또는 미립자 형태, 또는 이들 또는 상이한 형태의 조합일 수 있다. 셀룰로스계 탄소 열분해물은 구체적 실시양태에서 메소세공 및/또는 마이크로세공에서 세공 부피의 60% 미만을 포함하는 다공률을 포함할 수 있다. 셀룰로스계 탄소 열분해물은 또 다른 실시양태에서 하기 중 임의의 것을 특징으로 할 수 있다: 적어도 1.1 g/cc의 밀도, 및 35 bar 압력 및 21℃의 온도에서 적어도 140 V/V의 메탄 용량; 750 m2/g 초과인 표면적, 0.8 g/cc 초과인 피스 밀도, 및 0.5 g/cc 초과인 벌크 밀도; 적어도 750 m2/g의 N2 BET 표면적; 0.3 nm 내지 2.0 nm 크기의 세공에 의해 구성된 세공 부피의 적어도 50%를 포함하는 다공률.
개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물은 다양한 실시양태에서 셀룰로스 전구체 물질 및 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질은 합성 중합체 물질, 석유-기재 물질, 석유-유래 물질, 셀룰로스 이외의 탄수화물, 및 상기의 조합, 블렌드, 및 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 추가의 구체적 예로서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질은 폴리비닐리덴 클로라이드 중합체 및 공중합체, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 추가의 구체적 예로서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질은 전분 및 말토덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 추가의 또 다른 예로서, 셀룰로스계 탄소 열분해물은 2종 이상의 상이한 셀룰로스 물질을 포함하는 셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함할 수 있다. 셀룰로스계 탄소 열분해물이 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함할 때, 셀룰로스 전구체 물질의 농도는 구체적 실시양태에서, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%일 수 있다.
개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물은 활성화될 수 있고, 화학적 및/또는 물리적 활성화에 의해 활성화된 열분해물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 여기서 열분해물은 600℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 불활성 가스와의 혼합물로 또는 순수한 가스 스트림으로서 CO2, 공기, 또는 스팀에 대한 노출 시 번-오프에 의해 활성화된 것이다.
예를 들어, 번-오프 가스는 불활성 가스와의 혼합물로 CO2를 포함할 수 있고, 다양한 실시양태에서, CO2는, 번-오프 가스의 총 부피를 기준으로 하여, 30 부피% 내지 98 부피% 범위의 농도로 번-오프 가스에 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 번-오프 가스 중 CO2의 농도는 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97% 및 98% 중 적어도 하나일 수 있고, 그의 상한치 및 하한치에서 임의의 상기 숫자에 의해 한정된 범위 내일 수 있으며, 여기서 상한치는 예를 들어 40% 내지 65% 범위, 50% 내지 85% 범위, 또는 수반된 특정한 적용을 위한 다른 적절한 범위와 같은 하한치 초과이다.
또 다른 예로서, 번-오프 가스는 불활성 가스와의 혼합물로 공기를 포함할 수 있고, 다양한 실시양태에서, 공기는 번-오프 가스의 총 부피를 기준으로 하여, 30 부피% 내지 98 부피% 범위의 농도러 번-오프 가스에 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 번-오프 가스 중 공기의 농도는 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97% 및 98% 중 적어도 하나일 수 있고, 그의 상한치 및 하한치에서 임의의 상기 숫자에 의해 한정된 범위 내일 수 있으며, 여기서 상한치는 예를 들어 40% 내지 65% 범위, 50% 내지 85% 범위, 또는 수반된 특정한 적용을 위한 다른 적절한 범위와 같은 하한치 초과이다.
추가의 또 다른 예로서, 번-오프 가스는 불활성 가스와의 혼합물로 스팀을 포함할 수 있고, 다양한 실시양태에서, 스팀은 번-오프 가스의 총 부피를 기준으로 하여, 30 부피% 내지 98 부피% 범위의 농도러 번-오프 가스에 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 번-오프 가스 중 스팀의 농도는 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97% 및 98% 중 적어도 하나일 수 있고, 그의 상한치 및 하한치에서 임의의 상기 숫자에 의해 한정된 범위 내일 수 있으며, 여기서 상한치는 예를 들어 40% 내지 65% 범위, 50% 내지 85% 범위, 또는 수반된 특정한 적용을 위한 다른 적절한 범위와 같은 하한치 초과이다.
개시내용은 추가의 측면에서 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 셀룰로스계 탄소 열분해물을 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
개시내용의 추가의 측면은 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하는 방법이며, 본 개시내용의 가스 공급 패키지로부터 상기 제작을 위한 가스를 공급하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 측면은 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하기 위한 가스를 공급하는 방법이며, 본 개시내용의 가스 공급 패키지를 제품을 제작하는 공정에서의 사용을 위해 제공하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 추가의 측면은 패키징된 가스를 사용을 위해 공급하는 방법이며, 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물을 가스 공급 패키지에 패키징하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용은 또 다른 측면에서 내부 부피를 한정하고 하우징을 통한 가스의 유동에 적합화된 하우징, 및 가스를 수착적으로 정제하기 위해 하우징을 통해 유동되는 가스와의 접촉을 위해 배열된, 하우징의 내부 부피 내의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하는, 가스 정제기를 고려한다.
본 개시내용은 또 다른 측면에서 1개 이상의 가스 정제기 장치를 이용하는 가스 정제 시스템 및 방법이며, 가스가 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 1종 이상의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제에 의해 흡착적으로 접촉될 수 있고, 이로 인해 이러한 접촉은 원래 가스 공급원보다 더 높은 순도의 가스 스트림을 산출하는 상기 정제기의 내부 부피를 통해 가스가 동시에 또는 교차적으로 유동될 수 있도록 하는 가스 정제 시스템 및 방법에 관한 것이다.
추가의 측면에서 개시내용은 필터/정제기를 통해 인도된 공기 스트림으로부터의 불순물의 빠른 흡착을 위해 미립자 형태로 본원에 다양하게 기재된 바와 같은 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하도록 증진된 주름형 여과 매질을 수용하는 하우징을 포함하는, 공기 필터 및/또는 공기 정제기 어셈블리, 시스템 및 방법을 고려한다.
이제 도면을 참조하여, 도 1은 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질을 활용하여, 공정 라인을 통해 유동되는 가스의 정제를 위한 공정 라인에 배치된 인-라인 가스 정제기(10)의 개략도이다.
예시된 바와 같이, 정제기(10)는, 용기의 제1 단부에서 가스 유입구 라인(18)과의 가스 유동 관계로 결합되고, 그의 제1 단부 반대편 용기의 제2 단부에서 가스 배출구 라인(20)과의 가스 유동 관계로 결합된, 실린더형 세장 형상의 정제기 용기(12)를 포함한다. 정제기 용기(12)는 용기의 제1 및 제2 단부에서 단부 벽에 의해 결합된, 그 내의 에워싸인 내부 부피를 한정하는 외접 실린더형 벽(14)을 포함한다. 내부 부피에 본 개시내용에 따른 미립자 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제가 배치된다. 이러한 흡착제는 이러한 구성성분이 정제기를 통해 유동되는 가스 혼합물로부터 선택적으로 제거되어 이러한 구성성분이 고갈된 정제된 가스를 생산하도록 용기(12)의 내부 부피를 통해 가스 유입구 라인(18)으로부터 가스 배출구 라인(20)까지 유동되는 가스 혼합물의 1종 이상의 구성성분에 대한 선택적 흡착 친화성을 갖는다.
가스 유입구 라인(18) 및 가스 배출구 라인(20)은 반도체 제작 설비에서 유동 회로의 일부일 수 있으며, 여기서 가스 유입구 라인(18)로부터 정제기로 유동되는 가스 혼합물은 선택적으로 제거가능한 구성성분으로 정제되는 것이 바람직하다. 따라서 정제기는 반도체 제작 설비에서 특정한 가스-활용 작동에서 활용될 가스를 정제할 수 있거나, 또는 정제기는 설비로부터 유출물로서 그의 방출 전에 가스로부터 잔류 독성 또는 달리 위험한 구성성분을 제거하는데 사용될 수 있다. 정제기는 클린 룸 및 리소그래피 트랙 적용에서 전개될 수 있다. 따라서 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제 물질은 분말, 비드, 펠릿, 압출물, 과립 등으로서 미립자 형태로 정제기에서 활용될 수 있다. 대안적으로, 정제기에서의 압력 강하가 충분히 낮은 경우에, 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제 물질은 단일체 형태로 또는 좁은 가스 유동 채널을 함유하는 단일체 또는 블록, 예를 들어 벌집형으로 제공될 수 있다. 다양한 실시양태에서 또 다른 추가의 배열로서, 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제 물질은 지지체 물질 또는 배팅 상에 제공되어 바람직하지 않은 구성성분이 이러한 접촉에 의해 그로부터 흡착적으로 제거되도록 가스와 흡착제 물질의 접촉을 실시할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 2개 이상의 가스 정제기는 최적 정제를 위한 공정 가스의 동시 또는 교대 처리를 위해 유사한 또는 변경된 셀룰로스 탄소 열분해물 흡착제를 함유하여 병렬로 또는 직렬로 사용될 수 있는 것을 추가로 나타낸다.
도 2는 가스 스트림의 흡착 정제를 위한 가스 정제기 장치(50)의 투시 개략도이다.
가스 정제기 장치(50)는, 예시된 바와 같은, 방사상 벽 어셈블리(60)에 의해 3개의 별개 트레이 섹션(54, 56 및 58)으로 구획화된 회전가능한 디스크-형상 트레이(52)를 포함하며, 이러한 섹션 각각은 섹션 각각이 동일 부피를 갖도록, 120°의 원주형 정도를 갖는다. 섹션의 각각에서 과립상 형태의 흡착제에 배치된다. 트레이(52)는 샤프트(76)에 탑재된 드라이브 롤러(74)에 의해 화살표 A로 표시된 방향으로의 회전에 적합화되고 이러한 드라이브 롤러에 의해 구동될 때 디스크(52)의 회전 방향 A에 대하여, 화살표 B로 표시된 방향으로 반대-방향 회전 운동을 위해 배열된다.
나타낸 바와 같은 드라이브 롤러는 샤프트(76)에 탑재되고 차례로 드라이브 모터(78)와 결합되고 차례로 선택된 속도로 드라이브 모터(78)를 구동시키기 위한 가변형 드라이브 액추에이터와 결합된다. 가변형 드라이브 액추에이터 및 모터는 전력 라인(82)에 의해서 전력이 공급된다.
트레이(52)는 회전 트레이의 상하에 슈라우드(64)가 배열되고, 각각 상부 및 하부 슈라우드 섹션은 서로 정합하면서, 정제될 가스가 가스 공급 라인(70)에 도입된 내부 부피를 한정한다. 이러한 배열에 의해, 도입된 가스는 가스가 통과하고 트레이의 섹션(56)에서 흡착제와 접촉되도록 상부 슈라우드 섹션으로부터 하부 슈라우드 섹션으로, 슈라우드에서 아래쪽으로 유동한다. 이러한 접촉의 결과로서, 도입된 가스는 섹션(56)에서 흡착제 상에 흡착되어 그 내의 오염물이 정제되고, 생성된 오염물-고갈된 가스는 슈라우드의 하부 섹션으로부터 정제된 가스로서, 화살표(72)로 표시된 방향으로 배출된다.
트레이(52)는 또한 회전 트레이의 상하에 열 재생 슈라우드(62)가 배열되고, 각각 상부 및 하부 열 재생 슈라우드 섹션은 서로 정합하면서 재생 가스가 통과하고 트레이의 섹션(54)에서 흡착제와 접촉되도록, 재생 가스가 승온에서 하부 슈라우드 부분의 상부 슈라우드 부분으로부터 슈라우드에서 아래쪽으로 유동하 위해 재생 가스 라인(66)으로 도입된 내부 부피를 한정한다. 이러한 접촉의 결과로서, 이들이 열 재생 가스 스트림 내에 연행되고 열 재생 슈라우드의 하부 슈라우드 섹션으로부터 배출되고 배출 라인(68)에서 배출되도록, 슈라우드(64)를 통과하는 것의 결과로서 흡착된 오염물로 이전에 부하된 흡착제는 재생 가스에 의해 가열되어 오염물이 탈착된다.
오염물-함유 재생 가스는 가스 정제 시스템으로부터 유출물로 배출될 수 있거나, 또는 이러한 오염물-함유 재생 가스는 재생 가스가 이어서 시스템에서 재순환되고 재사용되도록 열 재생 가스로부터 오염물의 제거를 위해 가공 유닛 (제시되지 않음)으로 유동될 수 있다.
도 2에서, 섹션(58)의 흡착제는 재생 가스의 열 재생 슈라우드 유동 중에서 단지 열적으로 재생된 것이고, 이로 인해 추가의 흡착 정제 사용을 위해 재이용된 것이다.
따라서, 트레이(52)가 회전함에 따라, 섹션(54, 56 및 58) 각각에서의 흡착제는 가스 정제를 실시하기 위해 가스 접촉 슈라우드(64)를 통해 연속적으로 통과하고, 이어서 열 재생 가스와 접촉함으로써 열 재생 슈라우드(62)에서 열적으로 재생되고, 이어서 열 재생 슈라우드(62)로부터 정제 활용을 재이용한 가스 접촉 슈라우드(64)까지 통과한다. 이 방식으로, 트레이가 그의 완전 360° 회전 경로를 통해 움직임에 따라, 연속 가스 정제는 가스 정제를 위한 오염물의 연속 흡착, 및 흡착제로부터의 오염물의 연속 탈착으로 달성된다.
도 2 가스 정제기 장치에서 활용된 흡착제는 본 개시내용의 흡착제를 포함한다. 예를 들어, 흡착제는 미세결정질 셀룰로스로부터 유래된 고순도 마이크로다공성 탄소 열분해물 흡착제, 또는 미세결정질 셀룰로스와 다른 열분해성 물질 예컨대 전분 및/또는 말토덱스트린의 블렌드를 포함할 수 있다. 따라서, 흡착제는 미세결정질 셀룰로스를 포함한 2종 이상의 열분해성 물질의 조합, 예를 들어, 블렌드 또는 혼합물의 열분해물을 포함할 수 있거나, 또는 흡착제는 서로와의 블렌드 또는 혼합물 중 2종 이상의 별개의 열분해물 흡착제를 포함한 복합 열분해물 흡착제를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 미세결정질 셀룰로스-기재 열분해물 흡착제는 조성물 및 임의의 추가의 열분해성 공급원 물질 및 열분해된 생성물에서 널리 변경될 수 있는 것으로 인지될 것이다.
도 3은 도 2 가스 정제기 장치에서 도식적으로 제시된 바와 같은 유형의 트레이(52)의 투시도이며, 본 개시내용의 과립상 탄소 열분해물 흡착제로 충전된 트레이를 제시한다. 도 2에 제시된 트레이와 대조적으로, 도 3에 제시된 트레이(52)는 트레이의 부피를 각각 90°의 아크 길이를 갖는 사분면으로 나눈 방사상 벽 어셈블리를 갖는다. 도 4는 도 3의 트레이(52)의 하부 투시도이며, 탄소 열분해물 흡착제가 4개 섹션에 부하된 4개의 트레이를 제시한다.
도 5는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른, 셀룰로스계 탄소 열분해물 단일체 흡착제를 활용하는 가스 공급 패키지를 포함하는 저장 및 전달 시스템(200)의 개략도이다.
제시된 바와 같이, 저장 및 전달 시스템(200)은 실린더 상의 밸브 헤드를 위한 수동 액추에이터(208)를 포함한 분배 어셈블리의 부분을 포함하는 밸브 헤드(206)에 그의 상부 일부에서 접합된 저장 및 분배 용기(204)를 포함한다. 이러한 수동 액추에이터 대신에, 자동 밸브 액추에이터, 예컨대 공압 밸브 액추에이터 또는 다른 적합한 유형의 액추에이터가 이용될 수 있다.
밸브 헤드는 완전이 개방된 위치와 완전히 폐쇄된 위치 사이에, 밸브가 개방되었을 때 용기(204)로부터 가스를 배출하거나, 또는 밸브가 완전히 폐쇄된 위치에 있을 때 용기(204) 내에 저장된 가스를 보유하도록 병진운동될 수 있다. 밸브가 배출을 위해 개방되었을 때, 가스는 용기 내 압력보다 낮은 압력이 유지되는 회로를 유동시키기 위해 용기를 연결하는 것을 포함한, 임의의 적합한 양식에 의해 용기로부터 배출될 수 있으므로, 가스는 이러한 배출 작동에 의해 탈착되고 용기로부터 분배된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 용기는 이러한 분배를 위해 개방되는 밸브를 갖는 용기로부터 가스를 분배하는 경우에, 가스의 탈착을 실시하기 위해 가열될 수 있다. 작동 모드의 또 다른 추가적 또는 대안적 모드로서, 운반 가스는 용기 내에 운반 가스와 탄소 열분해물 흡착제 물질에 흡착된 가스 사이에 생성된 질량 전달 농도 구배에 의해 탈착을 실시하기 위해, 용기의 내부 부피를 통해 유동될 수 있다.
용기(204)는, 예를 들어, 물질 예컨대 금속, 유리, 세라믹, 유리체 물질, 중합체, 및 복합 물질을 포함한, 구성물의 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 목적을 위해 예시된 금속은 강철, 스테인레스강, 알루미늄, 구리, 황동, 청동, 및 그의 합금을 포함한다. 밸브 헤드는 압력 트랜스듀서(214) 내에 배치된 분배 도관(212), 불활성 가스를 갖는 분배 어셈블리를 퍼징하기 위한 불활성 퍼징 유닛(216), 분배 작동 동안 분배 도관(212)을 통해 일정한 유동 속도를 유지하기 위한 질량 유동 제어기(220), 분배 어셈블리로부터 그의 배출 전에 분배 가스로부터 미립자를 제거하기 위한 필터(222)에 결합부(210)에 의하여 접합된다.
분배 어셈블리는 탈착된 가스의 사용 장소와 회합된 하류 배관, 밸브, 또는 다른 구조를 갖는 분배 어셈블리, 예를 들어, 화학적 합성 반응기 또는 마이크로전자 제품 제작 툴을 교합하여 맞물리도록 하기 위해, 결합부(224)를 추가로 포함한다. 가스 저장 및 분배 용기(204)는, 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질을 구성할 수 있는, 적합한 다공률 및 물리적 특징을 갖는, 디스크(205)의 수직적으로 확장하는 스택을 포함하는 내부 단일체 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 제시하기 위해 부분적으로 박리되어 제시된다. 디스크(205)는 면-대-면 접촉 시 서로 인접한 스택에서 연속적으로 인접한 스태킹된 디스크와 동일하거나 유사한 직경 (용기(204)의 세로축과 수직인 횡치수)의 것일 수 있다.
용기 내부 부피에서 디스크의 스태킹된 어레이의 연속 디스크는 각각이 스택의 인접한 디스크의 원형 단면에 완전히 인접하는 원형 단면을 갖는, 실린더형 형태의 것일 수 있거나, 또는 디스크는 대안적으로는 그들의 말단에서 비스듬하게 될 수 있거나, 또는 흡착제 물품의 스택을 통해 가스 유입 및 배출을 용이하게 하기 위해 그의 주변에 채널을 갖는다.
도 6은 가스 저장 및 분배 용기(302)를 포함하는 가스 공급 패키지의 투시 단면도이며, 개시내용의 추가의 실시양태에 따른, 미립자 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 상태의 이러한 용기의 내부 구조를 제시한다.
제시된 바와 같이, 용기(302)는 용기의 내부 부피(352)를 에워싸고, 본 개시내용에 따라, 예를 들어, 흡착제의 궤 비드 형태로 미립자 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제(350)를 함유하는 벽(346)을 포함한다. 용기의 상부 단부에서, 밸브 헤드(304)가 접합된 포트에서, 다공성 소결된 튜브(360) 또는 다른 가스-투과성 구조가 제공될 수 있으며, 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제 물질의 베드로부터 미립자 고형물의 분배 가스에서의 연행을 방지하는데 역할을 준다. 밸브 헤드(304)는 수동 밸브 액추에이터 휠(306)과 결합되며, 이에 의해 밸브 헤드(304)의 밸브 (제시되지 않음)는 개방 위치에서 분배하고 완전 폐쇄된 위치에서 용기 중에 가스 저장을 위해, 완전 개방되고 완전 폐쇄된 위치 사이에 수동으로 옮겨질 수 있다.
따라서, 개시내용은 가스를 흡착된 상태로 가역적으로 보유하고 가스 공급 패키지의 분배 조건 하에 용기로부터의 배출을 위해 가스를 탈착하기 위한 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지를 고려한다.
도 7은 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 가스 필터 시스템(400)의 단면 정면도이다. 제시된 바와 같은 가스 필터 시스템(400)은 정화될 가스가 상부 화살표로 표시된 방향으로 유동하여, 하우징(403)의 내부 부피(402)를 통해 유동하고 이러한 도면에서 하부 영역 화살표로 표시된 방향으로 하우징의 개방 하부 면에서 배출되는 개방 상부 면을 포함한다. 내부 부피(402)에서 본 개시내용에 따라 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(405)의 층인 섬유상 필터 물질, 중간체의 상부 및 하부 층(404)을 포함하는 필터 어셈블리(401)가 배치된다. 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제는, 섬유상 충전제 물질의 각각 상부 및 하부 층(404) 사이에 끼어 있고 임의로 섬유상 필터 물질의 흡착제-접촉 면 상에 박막 접착제 층에 의해 제자리에 유지된, 흡착제의 과립상 입자의 층을 포함할 수 있다. 흡착제의 세공 부피 및 수착 표면적이 가스-정제 서비스를 위해 최대화되기 위해, 이러한 특징의 것이어야 하는 임의의 이러한 박막 접착제 층은 흡착제의 다공률을 현저하게 폐색하지 않는다.
도 8은 도 7의 가스 필터 시스템(400)의 상면도이며, 시스템의 상부 유입구 면을 제시한다. 도 7 및 8의 가스 필터 시스템에 제시된 배열에 의해, 정제될 가스는 개방 유입구 면을 통하여 내부 부피로 유동하고 섬유상 필터 물질의 층(404)과 접촉하여 정제되는 가스의 물리적 여과를 제공하면서, 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제는 정제되는 가스로부터 흡착가능한 오염물을 수착적으로 제거하도록 기능하여 오염물-고갈된 가스를 산출하고 이어서 하우징으로부터 배출되고 순환되거나 또는 달리 그의 의도된 목적을 위해 활용될 수 있다.
도 9는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 가스 필터 시스템(400)의 단면 정면도이며, 여기서 모든 부품 및 구성성분은 도 7에 상응하게 넘버링되지만, 여기서 도 7의 가스 정제 시스템과 대조적으로, 필터 어셈블리(401)는 정제될 가스기 먼저 흡착제와 접촉되고, 이어서 섬유상 필터 물질 층(404)을 통해 유동하도록 섬유상 필터 물질의 층(404)의 유입구-대향 표면 상에 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(405)의 과립상 입자의 층을 포함한다. 도 9 실시양태에서, 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제는 섬유상 필터 물질 층의 유입구-대향 표면 상에 코팅될 수 있고, 상기 언급된 바와 같이, 섬유상 필터 물질 층은 섬유상 필터 물질 층의 유입구-대향 표면 상에 미립자 열분해물 흡착제를 고정하기 위해 그 상에 접착제의 박막 층을 가질 수 있다.
도 10은 도 9의 가스 필터 시스템(400)의 상면도이며, 시스템의 예시된 유입구 면에 제공된 필터 어셈블리를 제시한다.
도 11은 물결모양 중합체 필름 시트의 어레이(500)의 부분 분해 투시도이다. 각각의 시트는 서로 수직으로 대체되고 각지게 배향된 측벽에 의해 서로 연결된 평평한 상부 및 하부 패널을 포함하여 제시된 입체형태를 갖는다. 따라서 각각의 이러한 시트는 각각의 시트의 동일한 크기의 하부 및 상부 패널이 합체되고 서로 동연하도록 제1 상부 시트의 하부 패널을 제2 하우 시트의 상부 패널과 맞물리도록 인접하게 위치시킴으로써 이러한 시트의 또 다른 시트와 교합하여 맞물릴 수 있다.
도 12는 도 11에 제시된 어레이(500)의 융합/결합 및 열분해 후 어레이(502)의 정면도이며, 이러한 어레이(502)는 임의로 다른 열분해성 물질과 혼합물로 또는 조합하여 열분해성 미세결정질 셀룰로스 물질로 충전되고, 이어서 이러한 충전된 어레이는 열분해되고 활성화되어 도 13에 제시된 활성화된 탄소 벌집형 어레이(504)를 형성할 수 있다. 대안적으로, 그의 교합 후에 물결모양 중합체 필름 시트의 어레이(500)는 임의로 다른 열분해성 물질과 혼합물로 또는 조합하여 열분해성 미세결정질 셀룰로스 물질로 충전될 수 있고, 전체 충전된 어레이는 첫번째 경우에 동시에 열분해되고 탄소 열분해물의 활성화로 이어질 수 있다.
도 14는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 마이크로다공성 열분해물 탄소 정제기 장치의 분해 부분 단면도이다. 정제기 장치(510)는 하우징(518)의 내부 부피에 배치된 본 개시내용의 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(520)를 함유하는 실린더형 하우징(518)을 포함한다. 실린더형 하우징(518)은 장치의 유입구 및 유출구 구성성분을 수용하기 위해, 양쪽 단부에서 그의 내부 표면에 스레딩한다. 유입구(512)는 정제될 가스를 장치에 공급하는 유동 회로에 도관, 파이프, 또는 다른 결합 연결로 결합하기 위해 유입구 튜브(514)와 함께 제공된다. 유입구(512)는 실린더형 하우징의 회합된 단부의 내부에 스레딩을 갖는 스레딩가능한 맞물림을 위해 스레딩 부분(516)과 함께 제공된다. 유사한 방식으로, 유출구(522)는 장치로부터 정제된 가스의 배출을 위해 유동 회로와 결합하기 위한 유출구 튜브(526)와 함께 제공된다. 유출구(522)는 실린더형 하우징의 회합된 단부의 내부에 스레딩을 갖는 스레딩가능한 맞물림을 위한 스레딩 부분(524)과 함께 제공된다.
도 14에 제시된 정제기 장치(510)의 하우징, 유입구 및 유출구는 몰딩되거나, 기계가공되거나, 또는 달리 예를 들어, 금속 예컨대 스테인레스강, 또는 중합체 예를 들어 폴리비닐부티랄 또는 폴리이미드의 임의의 적절한 물질의 구성으로부터 형성될 수 있다.
도 15는 도 14의 정제기 장치(510)의 세로축을 횡단하는 평면에서 취한 단면도이며, 하우징(518)의 내부 부피에 배치된 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(520)를 제시한다.
예시된 바와 같이, 흡착제의 실린더형 로드는 유리한 가스 유동 특징 및 효율적 흡착/탈착 동역학을 위해 하우징의 내부 부피를 충전하는데 사용될 수 있다. 도 16은 정제기 장치의 중심 세로축을 교차하는 평면에서 (수직 배향에서) 취한 정제기 장치의 단면도이며, 하우징(518)의 내부 부피에 배치된 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(520)를 제시한다.
실린더형 로드 대신에, 흡착제는 임의의 적합한 형태 또는 입체형태, 예를 들어, 육각형, 팔각형, 또는 로드의 다른 단면 형상, 또는 별개 흡착제 물품의 다른 형태, 또는 흡착제 및/또는 흡착제 물품의 혼합물 및 조합으로 정제기 하우징의 내부 부피에 제공될 수 있는 것으로 인지될 것이다.
도 17은 도 14에 제시된 바와 같은 유형의 정제기 장치의 세로축을 횡단하는 평면에서 취한 정제기 장치의 단면도이며, 정제기 하우징(518) 내의 압출된 채널화 단일체의 형태로 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(520)을 제시하며, 도 18은 압출된 단일체 내의 채널을 예시하기 위한, 정제기 장치의 중심 세로축을 교차하는 평면에서 (수직 배향에서) 취한 정제기 장치의 단면도를 제시한다. 단일체 내의 세로 채널은 적합한 방식으로, 예를 들어 압출물이 상응하게는 로드 구성요소 어레이를 반영하는 개방 채널을 갖도록 열분해성 물질이 로드 구성요소의 어레이를 통해 통과하는 형성 다이를 통해, 미세결정질 셀룰로스를 다른 열분해성 물질과 임의로 조합하여 압축함으로써 형성될 수 있다. 다른 채널-형성 방법, 예컨대 레이저 절제 또는 마이크로공학적 기계가공이 이용될 수 있다.
도 19는 도 14에 제시된 바와 같은 유형의 정제기 장치의 세로축을 횡단하는 평면에서 취한 정제기 장치의 단면도이며, 도 20은 정제기 장치의 중심 세로축을 교차하는 평면에서 (수직 배향에서) 취한 정제기 장치의 단면도이며, 정제기 하우징(518) 내의 벌집형 구조 내 미립자 흡착제 형태의 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제(520)를 제시한다. 따라서, 미세 채널은 벌집형 구조로서 형성될 수 있고, 후속적으로 도 20에 예시된 바와 같이, 스태킹된 흡착제 물품으로 충전된다.
상기로부터 본 개시내용의 가스 정제기 장치는 임의의 다양한 구성으로 구성되고 배열될 수 있으며, 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제는 분말, 입자, 과립, 비드 등과 같은 분할 형태, 또는 단일체 흡착제 물품과 같은 벌크 형태를 포함한 임의의 적합한 형태로, 정제될 가스와의 가스 접촉을 위한 하우징 내에 제공될 수 있는 것으로 인지될 것이다.
도 21은 마이크로전자제품 제작 공정 설비(624)를 위한, 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 가스 전달 시스템(600)의 개략도이다. 가스 전달 시스템은 퍼지 가스 공급원(602)을 포함하며, 이는 퍼지 가스를 본 개시내용에 따른 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제를 각각 함유하는 정제기 용기(612 및 614)의 어레이와 회합된 유입구 매니폴드(610)에 전달하기 위해, 밸브 헤드 어셈블리가 장착되고, 그 내에 유동 제어 밸브를 함유하는 퍼지 가스 라인(606)과 결합된 유체 저장 및 분배 용기를 포함할 수 있다. 유입구 매니폴드(610)는 선택된 정제기 용기(612 및 614) 중 하나에 매니폴드에서 가스 유동을 전송하기 위해 셀렉터 밸브를 함유한다. 따라서 정제기 용기(612 및 614)는 유입구 매니폴드(610)과 결합되고, 이러한 용기는 또한 가스 전달 시스템의 작동 시, 가스 유동의 전송을 위해 셀렉터 밸브를 유사하게 함유하는 유출구 매니폴드(618)와 결합된다.
가스 전달 시스템은 또한 공정 가스 공급원(604)을 포함하며, 이는 공정 가스를 미세결정질 셀룰로스 열분해물 흡착제를 함유하는 정제기 용기(612 및 614)의 어레이와 회합된 유입구 매니폴드(610)에 전달하기 위해, 퍼지 가스 공급원(602)의 경우와 상응하거나 유사한 방식으로, 밸브 헤드 어셈블리가 장착되고, 그 내에 유동 제어 밸브를 함유하는 가공가스 피드 라인(608)과 결합된 유체 저장 및 분배 용기로 구성될 수 있다.
정제기 용기는 공정 가스 공급원(604)으로부터의 공정 가스의 주기적 교대 정제를 위해 배열되며, 정제기 용기의 온-스트림은 공정 가스 공급원(604)으로부터의 공정 가스로 공급되는 반면, 정제기 용기의 오프-스트림은 퍼지 가스 공급원(602)으로부터의 가스로 재생되며, 이러한 오프-스트림 용기에서 흡착제로부터의 흡착된 오염물의 탈착을 실시하기 위해 오프-스트림 용기를 통해 퍼지 가스를 유동시키고 추가의 정제 서비스를 위해 갱신된 용기의 이러한 재생 후에 공정 가스의 온-스트림 가공처리로 스위칭될 수 있거나, 또는 대안적으로, 재생된 용기는 가스 정제가 다른 정제기 용기에서 완료될 때까지 대기 상태로 둘 수 있다. 가스 정제 단계는 온-스트림 가공처리가 다른 재생된 번-오프 용기로 스위칭되기 전에, 정제기 용기 중 흡착제가 공정 가스 공급원(604)으로부터 공급된 공정 가스로부터 적절한 수준의 오염물에 부하될 때까지 수행될 수 있다. 용기는 오프-스트림 용기의 가열을 실시하기 위해 가열 자켓 또는 다른 열 조절기가 장착될 수 있으며, 이로 인해 이전에 정제기 용기 중 온-스트림 용기로부터의 오염물의 탈착을 보조할 수 있다.
따라서, 밸브 유입구 및 밸브 배출구 매니폴드의 예시된 배열에 의해, 가스 정제기는 정제기 용기의 온-스트림이 공정 가스 공급원(604)으로부터 정제될 공정 가스를 받도록 배열되고, 이어서 온-스트림 용기로부터 생성된 정제된 가스는 유출구 매니폴드로 배출되며, 여기서 셀렉터 밸브의 적절한 설정에 의해, 정제된 공정 가스는 마이크로전자제품 공정 시설(624)로 유동하기 위한 정제된 공정 가스 전달 라인(622)으로 인도된다. 오프-스트림 용기는 퍼지 가스의 유동에 의해 재생되어 임의로 재생되는 용기로의 열 유입에 의해 보조되는 흡착제로부터의 오염물의 탈착을 실시하여, 탈착의 속도 및 정도를 추가로 증진시키고, 이어서 생성된 오염물-함유 퍼지 가스는 오염물-함유 퍼지 가스 라인(622), 재활용/재사용 스크러버(626)로 유동되며, 여기서 오염물은 예를 들어 촉매적 산화에 의해, 그러나 스크러빙, 건식 스크러빙, 화학 반응, 포획, 및 처리 매질 중 가용화, 또는 다른 방식으로 퍼지 가스로부터 제거되어, 시스템에서 회수 및 재사용을 위한 퍼지 가스를 재생할 수 있다. 대안적으로, 스크러버는 퍼지 가스를 단순히 처리하여 그로부터 오염물을 제거할 수 있고, 생성된 세정된 퍼지 가스는 수용 공기 또는 물로 배출되거나, 또를 달리 폐기된다.
퍼지 가스는 임의의 적합한 유형일 수 있고, 공기 또는 불활성 가스 예컨대 질소, 아르곤, 크립톤, 헬륨, 크세논 등, 또는 상기를 함유하는 퍼지 가스로부터 오염물을 제거하는데 효과적인 다른 퍼지 가스를 포함한다.
제시된 배열에 의해, 유입구 및 유출구 매니폴드에서 셀렉터 밸브는 사이클 시간 또는 프로그램에 따라 주기적으로 스위칭되거나 또는 다른 방식으로 조정되어 가스 전달 시스템의 연속적 또는 다른 목적하는 작동 방식을 달성할 수 있다
본원에서 이전에 논의된 바와 같이, 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 물질은 비-셀룰로스계 탄소 열분해물 물질, 예컨대 이하에 나타낸 도 22-23 및 실시예 1-3을 참조하여 제시되고 기재된 것들과 함께 활용될 수 있는 것으로 인지될 것이다.
도 22는, 첨가된 결합제 없이, 직접 압축에 의해 형성되고 1.32g/cc를 초과하는 원료 밀도를 갖는 천연 탄수화물의 자기-접착성 태블릿의 사진이다.
도 23은 다양한 천연 탄수화물 공급원으로부터 다양한 크기의 압축된 디스크를 제시하는 사진이다.
비-셀룰로스계 탄소 열분해물 물질의 특색 및 특징은 하기 비제한적 실시예 1-3에 의해 더욱 완전히 예시된다.
실시예 1
천연 옥수수 전분의 공급물을 수득하고 이 공급물로부터 취한 전분의 샘플을 계량하고 실험실 공기 오븐에서 195℃로 가열하여 이러한 전구체 물질을 건조시키고 안정화시켰다. 이어서 건조된 전분을 유동 질소 하에 튜브 퍼니스에서 600℃에서 열분해하였다. 냉각시킨 후에, 옥수수 전분-유래 탄소 열분해물의 N2 BET 표면적을 마이크로메리틱스 ASAP 2420 세공측정기를 사용하여, 그램당 578 m2로 결정하였다.
동일한 공급물로부터의 옥수수 전분의 또 다른 샘플을 계량하고 대략 0.17 mPa (25,000 psi)의 압력 하에 태블릿 형태로 압축하여 예비형성물 태블릿을 수득하였다. 태블릿을 계량하고 각각에 대한 피스 밀도의 결정이 가능하도록 측정하였다. 압축된 옥수수 전분 태블릿은 1.20 그램/cc의 평균 피스 밀도를 가졌다.
이어서 이들 옥수수 전분 태블릿을 유동 질소 하에 튜브 퍼니스에서 600℃의 온도로 열분해하였다. 냉각시킨 후에, 생성된 탄소 태블릿을 계량하고 측정하고, 그들의 피스 밀도를 계산하였다. 옥수수 전분-유래 탄소 태블릿의 평균 피스 밀도는 0.90그램/cc였다. 옥수수 전분-유래 탄소 태블릿을 N2 BET 표면적에 대해 분석하고 그램당 431 m2의 표면적을 갖는다는 것을 밝혀내었다. 이어서 옥수수 전분-유래 탄소 태블릿을 튜브 퍼니스에 재부하하고 유동 질소 중에서 600℃로 가열하였다. 다음에, 탄소 태블릿을 그들이 20 - 25% 번-오프 (산화성 중량 손실)에 적합하도록 결정된 기간 동안 유동 CO2에 노출되었던 온도에서 735℃로 추가로 가열한 다음, 탄소 태블릿을 질소 중에서 실온으로 냉각시켰다.
이 물리적 산화성 활성화 후에, 탄소 태블릿의 밀도를 0.78그램/cc로서 측정하였다. 이어서 활성화된 탄소 태블릿을 N2 BET 표면적에 대해 측정하고 그램당 890 m2의 표면적을 갖는다는 것을 밝혀내었다.
실시예 2
산업용 옥수수 전분-유래 말토덱스트린의 공급물을 수득하였다. 말토덱스트린의 샘플을 계량하고 실험실 공기 오븐에서 가열하여 235℃의 온도에서 샘플을 건조시키고 안정화시켰다. 이어서 건조된 말토덱스트린을 유동 질소 하에 튜브 퍼니스에서 600℃의 온도에서 열분해하였다. 냉각시킨 후에, 옥수수 전분-유래 말토덱스트린 탄소를 마이크로메리틱스 ASAP 2420 세공측정기를 사용하여 N2 BET 표면적에 대해 분석하였다. 그램당 465 m2의 표면적을 결정하였다.
동일한 옥수수 전분-유래 말토덱스트린의 또 다른 샘플을 계량하고 대략 185.2 MPa (~26,857 psi) 하에 실린더형 태블릿로 압축하여 예비형성물 태블릿을 수득하였다. 태블릿을 계량하고 피스 밀도가 계산될 수 있도록 측정하였다. 압축된 말토덱스트린 태블릿은 1.36 그램/cc의 평균 피스 밀도를 가졌다. 수많은 카사바 전분 태블릿을 유동 질소 하에 튜브 퍼니스 중에서 600℃의 온도에서 열분해하였다. 냉각시킨 후에, 생성된 탄소 태블릿을 계량하고 측정하고, 피스 밀도를 계산하였다. 옥수수 전분-유래 말토덱스트린 탄소 태블릿의 평균 피스 밀도는 1.06 그램/cc이었다. 옥수수 전분-유래 말토덱스트린 탄소 태블릿을 N2 BET 표면적에 대해 분석하고 그램당 588 m2의 표면적을 갖는다는 것을 밝혀내었다.
옥수수 전분-유래 말토덱스트린 탄소 태블릿을 튜브 퍼니스에 재부하하고 유동 질소 중에서 600℃로 가열한 다음, 추가로 950℃로 가열하면서 49.9%wt 번-오프의 수준으로 단지 3시간 동안 유동 CO2에 노출시키고, 그 후에 태블릿을 질소 중에서 실온으로 냉각시켰다. 이 물리적 산화성 활성화 후에, 탄소 태블릿의 밀도는 0.76 그램/cc로 감소하였다. 활성화된 탄소 태블릿을 다시 N2 BET 표면적에 대해 측정하고 표면적을 그램당 1581 m2로 상승한 것으로 결정하였다. 이 흡착제 상의 메탄 흡착의 후속 측정은 21℃ 및 35 bar 압력에서 152.5cc CH4의 용량을 제시하였으며, 이는 35 bar 내지 1 bar 압력에서 121V/V의 절대 CH4 작업 용량을 산출하였다.
실시예 3
실시예 2에 논의된 옥수수 전분-유래 말토덱스트린과 혼합된 실시예 1에 논의된 천연 옥수수 전분의 변경된 비를 조합한 실린더형 태블릿을 28 내지 338 MPa (~4050 psi 내지 49,000 psi)의 압축 조건 범위 하에 형성하여 예비형성물 태블릿을 수득하였다. 태블릿을 계량하고 측정하고 강도 및 다른 중요한 물리적 특성에 대해 여러 방식으로 평가하였다.
블렌딩된 물질은 순수 옥수수 전분 또는 순수 말토덱스트린으로 수득된 특성에 대한 혼합물 관계의 절대 선형 규칙을 따랐다.
600℃로 열분해 시 혼합물의 규칙에 대한 이 부착성을 유지하였다. 따라서 말토덱스트린 및 옥수수 전분, 또는 유사한 임의의 천연 전분을 최적 비에서 배합하는 것은 이들 물질의 각각의 유익한 품질을 이점을 취할 수 있는 것으로 결정되었다. 탁월한 특성 및 성능을 제공하는 것으로 밝혀진 더 많은 통상의 천연 탄수화물 중 일부는 옥수수, 감자, 밀, 및 카사바의 전분을 포함하였다.
하기 표 1은 본원에 기재된 실시양태의 여러 특성을 요약한다.
표 1. 탄수화물로부터 제조된 활성 탄소 단일체 태블릿의 측정된 특성
Figure pct00001
실시예 4
이 큰 평평한 분자가 마이크로다공성 탄소에서 슬릿-형상 다공률의 우수한 평가를 제공하므로, 전분-유래 탄소의 여러 샘플을 삼플루오린화붕소 흡착 용량의 시험을 위해 선택하였다. 모든 전분-유래 탄소 샘플을 유동 질소 하에 튜브 퍼니스에서 600℃의 온도에 열분해하였다. 이어서 각각을 CO2 중에서 600℃ 내지 1000℃의 온도에서 산화적으로 활성화시켜 그램당 1000 제곱 미터 초과로 표면적을 증가시켰다.
전분-유래 탄소 태블릿을 각각 번-오프의 수준, 태블릿 밀도, 및 N2 BET 표면적에 대해 분석하였다. 이어서 태블릿을, 주입 도펀트 가스 적용이 이용할 수 있는 진공 스윙 작동 시뮬레이팅 조건 하에 21℃에서 삼플루오린화붕소 흡착 용량 및 전달가능성에 대해 시험하였다. 결과를 PVDC-유래 탄소 흡착제의 대표적인 샘플과 비교하였다.
표 2는 이 작업의 결과를 제시한다. 다양한 전분 및 말토덱스트린으로부터 유래된 높은 표면적 탄소 흡착제는 PVDC 탄소에 의해 입증된 바와 같이 BF3에 대해 유사한 중력측정 흡착 용량을 달성할 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 흡착된 BF3중 을 진공 공정, 예컨대 이온 주입기에 많이 전달하기 위한 능력은 또한 작업 용량을 결정하기 위해 21℃의 등온 조건에서 대략 725Torr에서 평형까지 가스를 흡착하고 20Torr까지 다시 내려가게 탈착함으로써 입증되었다.
표 2. 선택된 탄수화물 유래된 탄소 흡착제에 대한 삼플루오린화붕소 용량 데이터
Figure pct00002
유사한 방식으로, 일련의 천연 탄수화물 유래 탄소 샘플을 활성화시키고 아르신 흡착 용량의 시험을 위해 선택하였다. 이어서 모두는 불활성 가스 하에 600℃에서 열분해한 후 700℃ 내지 1000℃의 온도에서 CO2 중에서 활성화시켰다. 샘플의 평가는 삼플루오린화붕소에 대해 기재된 것과 유사한 경로를 따랐다. 아르신 흡착 결과를 표 3에 제시하였다.
표 3. 선택된 탄수화물 유래 흡착제에 대한 아르신 용량 데이터
Figure pct00003
실시예 5
셀룰로스계 뿐만 아니라 비-셀룰로스계 전구체 물질을 흡착제로서 유용한 탄소 열분해물 물질의 형성을 위해 평가하였다. 미세결정질 셀룰로스를, 당, 전분, 키틴, 키토산, 펙틴, 및 말토덱스트린과 함께 전구체 물질로서 평가하였다. 이 노력에서 고려된 미세결정질 셀룰로스 물질은 아크로스 오가닉스(Acros Organics) (써모 피셔 사이언티픽(Thermo Fisher Scientific), http://www.acros.com)으로부터, 및 마이크로크리스탈린 셀룰로스 - 울트라 퓨어 파우더 (아비셀(Avicel)® PH-101, 시그마-알드리치 캄파니, 엘엘씨(Sigma-Aldrich Co., LLC))로부터 상업적으로 입수가능한, 대략 50 μm의 결정 크기를 갖는 무수 미세결정질 셀룰로스 분말을 포함하였다.
미세결정질 셀룰로스를 활용하여 분말 및 태블릿 형태 둘 다에서 마이크로다공성 탄소 열분해물 물질을 제조하였다. 올바른 조건 하에, 물질은 직접 압축 (결합제의 사용 없음)을 통해 강한, 고체 태블릿을 형성하는 것으로 밝혀졌고 태블릿 구조는 열 분해 동안 그 부산물 가스가 형성된 피스를 현저하게 팽창시키거나 손상시키지 않으면서 구조를 용이하게 탈출할 수 있도록 충분히 개방되었다. 생성된 탄소 열분해물 태블릿은 강하였으며, 우수한 가스 투과성을 갖는 것으로 보였고, CO2로 용이하게 활성화된 것으로 밝혀졌다. 대표적인 탄소 열분해물 태블릿은 하기 특성을 나타내었다: 열분해 상태 그대로의 ~400-600m2/g N2 BET 표면적; ~25%-40% 번-오프에서 ~1100-1500m2/g N2 BET 표면적 (~19%-15% 수율); ~0.90-1.15g/cc의 열분해된 밀도; ~0.67-0.90g/cc의 활성화된 밀도; 및 ~1-2X10-14 m2의 투과 상수 K.
미세결정질 셀룰로스를 하기와 같이 처리하였다. 카르버 래보러토리 프레스 및 0.5" 직경 스테인레스 스틸 다이 몰드를 사용하여 원형 태블릿을 제조하였다. 각각의 태블릿을 대략 1.5g이 되도록 제조하고 60초 내지 30분 범위의 유지 시간 동안 대략 14,000-28,000psi 부하 압력 하에 압착하였다. 모든 태블릿이 외관에서 만족스러운 것으로 판단하였다. 이러한 태블릿을 도 24 및 25에 제시하였다. 밀도를 측정하였고 대략 1.00 - 1.35g/cc 범위였다. 압착된 태블릿은 ~8.5-9.5mm의 높이였다. 30분 압착 유지 대 60초 압착 유지에 대해 명백한 이점은 전혀 관찰되지 않았고, 28,000psi 압착 부하 대 14,000psi 압착 부하에 대해서도 명백한 이점은 전혀 관찰되지 않았다.
이들 미세결정질 셀룰로스 태블릿을 유동 N2에서 800℃로 열분해하였으며, 이에 따라 완전히 탄화된 태블릿을 산출하고, 이어서 산화성 활성화를 번-오프의 제어 정도에 대한 변경된 길이의 시간 동안 유동 CO2 중에서 900℃에서 수행하였다. 이러한 태블릿은 도 25-26 및 29-31에 도시되어 있으며, 실린더형 형태의 것이다. 실린더형 이외의 형태가 본 개시내용의 광범위한 실시에서 고려된다. 참조를 위해, 도 27은 예비성형 및 제어된 열분해를 통해 제조된 형성된 탄소 열분해물 흡착제 피스의 다양한 형상 및 크기를 제시하는 사진이고, 도 28은 공간-충전 형상을 갖는 탄소 열분해물 흡착제 물품의 한 실시양태의 사진이며, 이는 탄소 열분해물 흡착제 물품의 상응하는 어레이가 탄소 열분해물 흡착제가 해당 가스에 대해 수착 친화성을 갖는 가스를 수용하도록 적합화된 흡착제 용기의 에워싸인 부피 내에서 흡착제 밀도를 최대화하기 위해 이용될 수 있도록, 인접한 탄소 열분해물 흡착제 물품이 서로 접촉되도록 배열될 수 있다.
열분해된 태블릿의 밀도는 ~0.90 - 1.15g/cc였다. 열분해된 태블릿은 대략 0.86cm 직경 및 0.54cm 높이였다. 열분해된 태블릿에 대한 수율은 ~19%-24%wt였고, CO2 활성화된 태블릿에 대한 수율은 ~8-19%wt였다. 계산된 번-오프는 ~5%-60%wt 범위였다.
탄화되고 활성화된 태블릿을 이후에 완전 N2 및 CO2 등온 세공측정 분석에 적용하였다. 세공측정 결과는 하기 표 4에 제시된다.
표 4. 열분해되고 활성화된 미세결정질 셀룰로스 유래 탄소 태블릿의 세공측정 결과
Figure pct00004
미세결정질 셀룰로스 탄소 태블릿에 대한 번-오프 수준 (%wt)의 그래프는 CO2 중 900℃에서 가공처리 시간의 함수로서 도 15에 제시된다.
900℃에서 번-오프의 비율은 이에 따라 선형 함수로서 나타났으며, 도 32 그래프의 선형성은 경험적 노력의 일관성 및 재현성을 증명하한다. 데이터는 60-분 활성화가 CO2 중 이들 조건 하에 단지 약 5%wt 번-오프를 산출할 수 있는 것으로 시사한다.
미세결정질 셀룰로스 탄소 태블릿의 표면적 (중력측정 및 부피측정 둘 다)은 도 33에 번-오프의 수준의 함수로서 플롯팅된다. 이 그래프로부터, 대략 50%wt의 번-오프는 ~1990 m2/g의 표면적을 산출하고 대략 57.5%wt의 번-오프는 대략 2147m2/g의 표면적을 산출하였다는 것을 알 수 있으며, 부피측정 표면적은 이들 높은 번-오프 수준에서 감소하고 더 높은 활성화 수준의 이익은 최소이거나 또는 수율이 고려될 때 아마도 마이너스이다.
울트라마이크로다공성 흡착제 탄소에 대해 메탄에 대한 부피측정 흡착 용량으로 측정된 밀도 및 중력측정 N2 BET 표면적 사이의 이전에 수립된 매우 강한 상관관계를 사용하여, 추정된 CH4 부피측정 용량을 각각 샘플에 대해 계산하였다. CH4 부피측정 용량 추정치 대 번-오프의 수준은 900℃에서 CO2를 사용하여 활성화된 미세결정질 셀룰로스 탄소 태블릿에 대해 도 34에 플롯팅된다. 이 그래프로부터, 더 높은 번-오프 수준이 ~140 V/V에 접근하는 메탄 용량을 생성한다는 것을 알 수 있다.
측정된 마이크로세공 부피 및 계산된 메소+마크로세공 부피 대 번-오프 수준은 900℃에서 CO2를 사용하여 활성화된 미세결정질 셀룰로스 탄소 태블릿에 대해 도 35에 플롯팅된다. 이 플롯은 35%wt 초과의 번-오프 수준에서, 미세결정질 셀룰로스 탄소 태블릿의 메소- 및 마크로-세공 부피의 양이 증가하기 시작한다는 것을 제시한다. 900℃에서 CO2를 사용하여 활성화된 미세결정질 셀룰로스 탄소 태블릿에 대한 밀리세공 부피 대 메소+마크로세공 부피의 비는 번-오프 수준의 함수로서 도 36에 추정된다. 이들 결과는 최적화된 미세결정질 셀룰로스 탄소가 0.9 +/- 0.05 g/cc의 밀도 및 14 - 17%wt의 수율에서, 메탄 흡착을 위한 밀도 및 마이크로세공 부피에 대해 19% 내지 33%의 번-오프 수준으로 존재한다는 것을 시사한다. 산화성 활성화의 정도가 높을수록 상응하는 이익은 거의 없이 더 큰 세공까지 개방하고 탄소 밀도가 감소하는 것으로 보인다.
도 37은 77° 켈빈에서 미세결정질 셀룰로스 샘플에 대한 질소 흡착 등온선 (압력의 함수로서, 흡착된 질소의 부피 (cc 질소/그램))을 제시한다. 도 38은 0℃에서 미세결정질 셀룰로스 샘플에 대한 CO2 흡착 등온선 (압력 (torr)의 함수로서, 흡착된 CO2의 부피 (cc 질소/그램))을 제시한다. 도 39는 미세결정질 셀룰로스 샘플에 대한 알파-S 플롯 (표준 온도 및 압력 조건에서 cc/g 단위의 흡착된 질소의 부피, 표준 온도 및 압력 조건에서 cc/g 단위의 흡착된 질소의 부피의 함수로서)을 제시한다. 이 일련의 세공측정 플롯으로부터 표면적이 35%wt 초과의 번-오프 수준으로 계속 증가할지라도 등온선의 형상은 이들 더 높은 활성화 수준에서 세공 확장을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 표적화된 흡착 저장 및 탈착 전달을 위해 본원에 논의된 대부분의 가스 분자의 경우에 세공이 넓을수록 이익은 전혀 없을 것이고 부피측정 용량을 희생시킬 것이다.
따라서, 본 개시내용은 패키징된 가스를 사용을 위해 공급하는 방법이며, 셀룰로스계 탄소 열분해물을 가스 공급 패키지에 패키징하는 것을 포함하는 방법을 고려한다. 셀룰로스계 탄소 열분해물은 본원에 다양하게 개시된 바와 같은 임의의 적합한 유형일 수 있다.
또 다른 측면에서, 개시내용은 내부 부피를 한정하고 하우징을 통한 가스의 유동에 적합화된 하우징, 및 가스를 수착적으로 정제하기 위해 하우징을 통해 유동되는 가스와의 접촉을 위해 배열된, 하우징의 내부 부피 내의 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하는, 가스 정제기에 관한 것이다. 개시내용의 추가의 측면은 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하기 위한 정제된 가스를 공급하는 방법이며, 이러한 특징의 1개 이상의 가스 정제기의 사용을 포함하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 측면은 공기 불순물의 흡착 제거를 위해 하우징을 통해 인도된 공기 유동과의 접촉을 위해 배열된 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하는 여과 물질을 수용하는 하우징을 포함하는, 공기 여과 및/또는 정제 장치에 관한 것이다.
개시내용의 또 다른 측면은 가스를 흡착된 상태로 가역적으로 보유하고 가스 공급 패키지의 분배 조건 하에 용기로부터의 배출을 위해 가스를 탈착하기 위한, 본원에 다양하게 기재되어 있는, 본 개시내용의 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
추가의 측면에서, 개시내용은 셀룰로스 전구체 물질 및 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함하는, 흡착제에 관한 것이다. 이러한 흡착제에서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질은 합성 중합체 물질, 석유-기재 물질, 석유-유래 물질, 셀룰로스 이외의 탄수화물, 및 상기의 조합, 블렌드, 및 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질은 예를 들어 폴리비닐리덴 클로라이드 중합체 및 공중합체, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질은 전분 및 말토덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본원에 다양하게 기재된 바와 같은 흡착제에서, 셀룰로스 전구체 물질은 미세결정질 셀룰로스를 포함할 수 있다. 흡착제는 예를 들어 2종 이상의 상이한 셀룰로스 물질을 포함하는 셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 본 개시내용의 흡착제는, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%의 셀룰로스 전구체 물질의 농도를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 흡착제는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어, 화학적 및/또는 물리적 활성화에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 열분해물은 600℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 불활성 가스와의 혼합물로 또는 순수한 가스 스트림으로서 CO2, 공기, 또는 스팀에 대한 노출 시 번-오프에 의해 활성화될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 본 개시내용의 흡착제는 (i) 미세결정질 셀룰로스 열분해물; 및 (ii) (a) 전분 및 (b) 말토덱스트린 중 적어도 1종의 열분해물을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 흡착제는 미세결정질 셀룰로스 열분해물 및 전분의 열분해물을 포함할 수 있거나, 또는 대안적으로, 흡착제는 미세결정질 셀룰로스 열분해물 및 말토덱스트린의 열분해물을 포함할 수 있거나, 또는 대안적으로, 흡착제는 미세결정질 셀룰로스 열분해물, 전분 열분해물 및 말토덱스트린의 열분해물을 포함할 수 있다.
개시내용은 추가의 측면에서 가스의 흡착 저장을 위한 및 가스 공급 패키지의 분배 조건 하에 가스의 탈착을 위한, 본원에 다양하게 기재된 바와 같은, 본 개시내용의 흡착제를 수용하는 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지에 관한 것이다.
개시내용의 추가의 또 다른 측면은 가스가 여과 및/또는 정제를 위해 유동되는 하우징을 포함하는 가스 필터 및/또는 정제기로서, 하우징은 가스와의 접촉을 위한, 본원에 다양하게 기재된 바와 같은, 본 개시내용의 흡착제를 수용하는 것인 가스 필터 및/또는 정제기에 관한 것이다.
본원의 추가의 또 다른 측면은, 본원에 다양하게 기재된 바와 같은, 본 개시내용의 흡착제 상에 가스를 흡착하는 것을 포함하며, 여기서 흡착제는 가스 저장 및 분배 용기에 패키징되는 것인, 가스를 패키징하는 방법에 관한 것이다.
개시내용의 추가의 측면은 가스를, 이러한 가스의 1종 이상의 구성성분에 대한 수착 친화성을 갖는, 본원에 다양하게 기재된 바와 같은, 본 개시내용의 흡착제와 접촉시키는 것을 포함하는, 가스를 여과 및/또는 정제하는 방법에 관한 것이다.
본 개시내용은, 그의 특색, 측면 및 실시양태에 관해 본원에 다양하게 제시된 바와 같이, 특정한 구현에서 이러한 특색, 측면 및 실시양태의 일부 또는 모두를 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 그로 본질적으로 이루어진 것으로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 그의 구성요소 및 구성성분은 통합되어 본 개시내용의 다양한 추가의 구현을 구성한다. 본 개시내용은 이러한 특색, 측면 및 실시양태, 또는 그의 선택된 것 또는 것들을 다양한 순열 및 조합으로 본 개시내용의 범주 내인 것으로 상응하게 고려한다.
본 개시내용의 흡착제는 그의 임의의 실시양태에서 본원에 다양하게 기재된 바와 같이 형성되고, 제조되고, 활용될 수 있고, 이러한 흡착제는, 본원에 다양하게 기재된 바와 같이, 그의 선택된 것 또는 것들을 포함한, 본원에 기재된 임의의 흡착제 특징에 의해 특징규명될 수 있다.
따라서, 개시내용이 구체적 측면, 특색 및 예시적 실시양태과 관련하여 본원에 제시되었지만, 개시내용의 유용성은 이에 따라 제한되지 않고, 오히려 본원의 기재사항을 기초로 하여, 본 개시내용의 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자체적으로 시사될 바와 같이, 수많은 다른 변경, 변형 및 대안적 실시양태까지 확장되고 포함할 수 있는 것으로 인지될 것이다. 상응하게, 이하에서 청구되는 바와 같은 개시내용은 그의 취지 및 범주 내에서, 이러한 변경, 변형 및 대안적 실시양태를 모두 포함하는 것으로서 광범위하게 이해되고 해석되도록 의도된다.

Claims (75)

  1. 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품의 제작을 위한 가스가 가역적으로 흡착되어 있는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  2. 제1항에 있어서, 목재 펄프, 톱밥, 신문용지, 코코넛 쉘, 올리브씨, 복숭아씨, 살구씨, 비스코스, 비스코스-레이온, 코튼, 코튼 린터, 아르간 넛쉘, 마카다미아 넛쉘, 셀룰로스 아세테이트, 박테리아성 셀룰로스, 리그닌, 블랙손씨, 호두 쉘, 대추씨, 왕겨, 커피 내과피, 커피 앙금, 바가스, 수수 기장 짚, 대나무 목재, 망고씨, 아몬드 쉘, 옥수수속대, 체리씨 및 포도씨 중 1종 이상의 열분해물을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  3. 제1항에 있어서, 미세결정질 셀룰로스의 열분해물을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  4. 제1항에 있어서, 가스가 히드라이드, 할라이드, 유기금속, 수소, CO2, CO, C2-C4 탄화수소, 및 상기 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  5. 제1항에 있어서, 가스가 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 및 부틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  6. 제1항에 있어서, 가스가 아르신, 포스핀, 게르만, 디보란, 실란, 디실란, 트리메틸 실란, 테트라메틸 실란, C2-C4 탄화수소, 아세틸렌, 수소, 스티빈, 삼염화붕소, 삼플루오린화붕소, 사플루오린화이붕소, 삼플루오린화질소, 사플루오린화게르마늄, 사플루오린화규소, 삼플루오린화비소, 오플루오린화비소, 삼플루오린화포스핀, 오플루오린화인, 플루오린, 염소, 플루오린화수소, 황화수소, 셀레늄화수소, 텔루륨화수소, 할로겐화 메탄, 할로겐화 에탄, 알란, 스탄난, 트리실란, 암모니아, 일산화탄소, 이산화탄소, 카르보닐 플루오라이드, 아산화질소, 상기의 동위원소 농축 변형체, 및 상기 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  7. 제1항에 있어서, 가스가 히드라이드 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  8. 제1항에 있어서, 가스가 할라이드 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  9. 제1항에 있어서, 가스가 가스상 유기금속을 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  10. 제1항에 있어서, 가스가 (i) 히드라이드, (ii) 할라이드, (iii) 유기금속, (iv) 수소, (v) 이산화탄소, (vi) 일산화탄소, (vii) 메탄, (viii) 천연 가스, (ix) 에탄, (x) 에틸렌, (xi) 프로판, (xii) 프로필렌, (xiii) 부탄, (xiv) 부틸렌, 및 이들 가스 중 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  11. 제1항에 있어서, 가스가 반도체 제작 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  12. 제11항에 있어서, 반도체 제작 가스가 이온 주입을 위한 도펀트 가스, 증착 공정을 위한 전구체, 에천트, 세정 시약, 상기 중 2종 이상의 가스 혼합물, 및 상기 가스 중 1종 이상을 공동-유동 가스, 운반 가스 및 희석제 중 1종 이상과 조합하여 포함하는 가스 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  13. 제1항에 있어서, 하기 특징 중 임의의 하나 이상을 특징으로 하는 셀룰로스계 탄소 열분해물: ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, 0.5% 미만의 총 회분 함량을 가짐; 0.55g/cc 내지 1.35g/cc의 피스 밀도를 가짐; 0.60g/cc 내지 1.30g/cc의 피스 밀도를 가짐; 0.5 g/cc 내지 1.3 g/cc의 벌크 밀도를 가짐; 흡착제가 무결합제임; 750 내지 3000 m2/그램 범위의 N2 BET 표면적을 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 적어도 40%를 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 적어도 70%를 가짐; 0.3 nm 내지 2.0 nm 범위의 크기를 갖는 마이크로세공에서 그의 세공 부피의 40% 내지 90%, 또는 그 초과를 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 110V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 125V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 가짐; 21℃ 및 35 bar 압력에서 140V/V 내지 220V/V 범위의 메탄 흡착 용량을 가짐; 및 35 bar 내지 1 bar에서 적어도 75V/V, 예를 들어, 75 내지 125V/V 범위의 메탄 흡착 작업/델타 용량을 가짐.
  14. 제1항에 있어서, ASTM D2866-11의 절차에 의해 결정 시, < 1% 총 회분 함량; 0.50 g/cc 내지 1.40 g/cc 범위의 피스 밀도; 750 m2/gm 초과의 N2 BET 표면적; 및 21℃ 및 35 bar 압력에서 100V/V 초과의 메탄 흡착 용량을 특징으로 하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  15. 제1항에 있어서, 35 bar (508 psig) 및 21℃에서 적어도 100 V/V의 메탄 흡착 용량을 특징으로 하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  16. 제1항에 있어서, 단일체 형태인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  17. 제1항에 있어서, 미립자 형태인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  18. 제1항에 있어서, 메소세공 및/또는 마크로세공에서 세공 부피의 60% 미만을 포함한 다공률을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  19. 제1항에 있어서, 적어도 1.1 g/cc의 밀도, 및 35 bar 압력 및 21℃의 온도에서 적어도 140 V/V의 메탄 용량을 특징으로 하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  20. 제1항에 있어서, 750 m2/g 초과인 표면적, 0.75 g/cc 초과인 피스 밀도, 및 0.5 g/cc 초과인 벌크 밀도를 특징으로 하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  21. 제1항에 있어서, 적어도 750 m2/g의 N2 BET 표면적을 특징으로 하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  22. 제1항에 있어서, 0.3 nm 내지 2.0 nm 크기의 세공에 의해 구성된 세공 부피의 적어도 50%를 포함한 다공률을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  23. 제1항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질 및 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  24. 제23항에 있어서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질이 합성 중합체 물질, 석유-기재 물질, 석유-유래 물질, 셀룰로스 이외의 탄수화물, 및 상기의 조합, 블렌드, 및 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  25. 제24항에 있어서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질이 폴리비닐리덴 클로라이드 중합체 및 공중합체, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  26. 제24항에 있어서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질이 전분 및 말토덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  27. 제1항에 있어서, 2종 이상의 상이한 셀룰로스 물질을 포함하는 셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  28. 제23항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질의 농도가, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  29. 제1항에 있어서, 화학적 및/또는 물리적 활성화에 의해 활성화된 열분해물을 포함하는 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  30. 제29항에 있어서, 열분해물이, 600℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 불활성 가스와의 혼합물로 또는 순수한 가스 스트림으로서 CO2, 공기, 또는 스팀에 대한 노출 시 번-오프에 의해 활성화된 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물을 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지.
  32. 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하는 방법이며, 제31항에 따른 가스 공급 패키지로부터 상기 제작을 위한 가스를 공급하는 것을 포함하는 방법.
  33. 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하기 위한 가스를 공급하는 방법이며, 제31항에 따른 가스 공급 패키지를 제품을 제작하는 공정에서의 사용을 위해 제공하는 것을 포함하는 방법.
  34. 패키징된 가스를 사용을 위해 공급하는 방법이며, 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물을 가스 공급 패키지에 패키징하는 것을 포함하는 방법.
  35. 내부 부피를 한정하고 하우징을 통한 가스의 유동에 적합화된 하우징, 및 가스를 수착적으로 정제하기 위해 하우징을 통해 유동되는 가스와의 접촉을 위해 배열된, 하우징의 내부 부피 내의 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하는, 가스 정제기.
  36. 반도체 제품, 평면-패널 디스플레이, 및 태양 패널로 이루어진 군으로부터 선택된 제품을 제작하기 위한 정제된 가스를 공급하는 방법이며, 제35항에 따른 1개 이상의 가스 정제기의 사용을 포함하는 방법.
  37. 공기 불순물의 흡착 제거를 위해 하우징을 통해 인도된 공기 유동과의 접촉을 위해 배열된 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 포함하는 여과 물질을 수용하는 하우징을 포함하는, 공기 여과 및/또는 정제 장치.
  38. 가스를 흡착된 상태로 가역적으로 보유하고 가스 공급 패키지의 분배 조건 하에 용기로부터의 배출을 위해 가스를 탈착하기 위한 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로스계 탄소 열분해물 흡착제를 함유하는 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지.
  39. 셀룰로스 전구체 물질 및 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함하는 흡착제.
  40. 제39항에 있어서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질이 합성 중합체 물질, 석유-기재 물질, 석유-유래 물질, 셀룰로스 이외의 탄수화물, 및 상기의 조합, 블렌드, 및 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 흡착제.
  41. 제40항에 있어서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질이 폴리비닐리덴 클로라이드 중합체 및 공중합체, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체 및 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 흡착제.
  42. 제40항에 있어서, 1종 이상의 비-셀룰로스 전구체 물질이 전분 및 말토덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 흡착제.
  43. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이 미세결정질 셀룰로스를 포함하는 것인 흡착제.
  44. 제39항에 있어서, 2종 이상의 상이한 셀룰로스 물질을 포함하는 셀룰로스 전구체 물질의 열분해물을 포함하는 흡착제.
  45. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질의 농도가, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%인 흡착제.
  46. 제39항에 있어서, 화학적 및/또는 물리적 활성화에 의해 활성화된 열분해물을 포함하는 흡착제.
  47. 제46항에 있어서, 열분해물이, 600℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 불활성 가스와의 혼합물로 또는 순수한 가스 스트림으로서 CO2, 공기, 또는 스팀에 대한 노출 시 번-오프에 의해 활성화된 것인 흡착제.
  48. 제39항에 있어서, 하기를 포함하는 흡착제:
    (i) 미세결정질 셀룰로스 열분해물; 및
    (ii) (a) 전분 및 (b) 말토덱스트린 중 적어도 1종의 열분해물.
  49. 제48항에 있어서, 미세결정질 셀룰로스 열분해물 및 전분의 열분해물을 포함하는 흡착제.
  50. 제48항에 있어서, 미세결정질 셀룰로스 열분해물 및 말토덱스트린의 열분해물을 포함하는 흡착제.
  51. 제48항에 있어서, 미세결정질 셀룰로스 열분해물, 전분 열분해물, 및 말토덱스트린의 열분해물을 포함하는 흡착제.
  52. 가스의 흡착 저장을 위한 및 가스 공급 패키지의 분배 조건 하에 가스의 탈착을 위한 제39항 내지 제51항 중 어느 한 항에 따른 흡착제를 수용하는 용기를 포함하는, 가스 공급 패키지.
  53. 가스가 여과 및/또는 정제를 위해 유동되는 하우징을 포함하는 가스 필터 및/또는 정제기로서, 하우징은 가스와의 접촉을 위한 제39항 내지 제51항 중 어느 한 항에 따른 흡착제를 수용하는 것인 가스 필터 및/또는 정제기.
  54. 제53항에 따른 가스 필터.
  55. 제53항에 따른 가스 정제기.
  56. 제39항 내지 제51항 중 어느 한 항에 따른 흡착제 상에 가스를 흡착하는 것을 포함하며, 여기서 흡착제는 가스 저장 및 분배 용기 중에 패키징되는 것인, 가스를 패키징하는 방법.
  57. 가스를, 상기 가스의 1종 이상의 구성성분에 대해 수착 친화성을 갖는 제39항 내지 제51항 중 어느 한 항에 따른 흡착제와 접촉시키는 것을 포함하는, 가스를 여과 및/또는 정제하는 방법.
  58. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 5 내지 98 중량%의 농도로 존재하는 것인 흡착제.
  59. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%의 농도로 존재하는 것인 흡착제.
  60. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 55 내지 98 중량%의 농도로 존재하는 것인 흡착제.
  61. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 60 내지 80 중량%의 농도로 존재하는 것인 흡착제.
  62. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 65 내지 95 중량%의 농도로 존재하는 것인 흡착제.
  63. 제39항에 있어서, 셀룰로스 전구체 물질이, 셀룰로스 전구체 물질 및 비-셀룰로스 전구체 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 70 내지 90 중량%의 농도로 존재하는 것인 흡착제.
  64. 제6항에 있어서, 가스가 그의 원소의 적어도 1종의 동위원소의 천연 존재비 수준 초과로 동위원소 농축된 동위원소 농축 변형체를 포함하며, 여기서 천연 존재비 수준 초과의 동위원소 농축 수준은 동위원소 농축 원소의 가스 중 천연 존재비 수준 및 100% 동위원소 농도 사이의 차이의 5% 내지 100% 범위인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  65. 제6항에 있어서, 가스가 동위원소 농축 붕소-함유 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  66. 제6항에 있어서, 가스가 동위원소 농축 규소-함유 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  67. 제6항에 있어서, 가스가 동위원소 농축 게르마늄-함유 가스를 포함하는 것인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  68. 제47항에 있어서, 번-오프 가스가 불활성 가스와의 혼합물로 CO2를 포함하는 것인 흡착제.
  69. 제68항에 있어서, CO2가, 번-오프 가스의 총 부피를 기준으로 하여, 30 부피% 내지 98 부피% 범위의 농도로 번-오프 가스에 존재하는 것인 흡착제.
  70. 제47항에 있어서, 번-오프 가스가 불활성 가스와의 혼합물로 공기를 포함하는 것인 흡착제.
  71. 제70항에 있어서, 공기가, 번-오프 가스의 총 부피를 기준으로 하여, 30 부피% 내지 98 부피% 범위의 농도로 번-오프 가스에 존재하는 것인 흡착제.
  72. 제47항에 있어서, 번-오프 가스가 불활성 가스와의 혼합물로 스팀을 포함하는 것인 흡착제.
  73. 제72항에 있어서, 공기가, 번-오프 가스의 총 부피를 기준으로 하여, 30 부피% 내지 98 부피% 범위의 농도로 번-오프 가스에 존재하는 것인 흡착제.
  74. 제4항에 있어서, 가스가 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함하며, 여기서 가스 혼합물의 각각의 구성성분 가스의 농도는 2 내지 98 부피% 범위의 농도로 존재하며, 여기서 가스 혼합물의 모든 구성성분 가스의 부피 백분율은 총 100 부피%인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
  75. 제12항에 있어서, 반도체 제작 가스가 상기 중 2종 이상의 가스 혼합물, 또는 상기 중 1종 이상을 공동-유동 가스, 운반 가스, 및 희석제 중 1종 이상과 조합하여 포함하는 가스 혼합물을 포함하며, 여기서 가스 혼합물의 각각의 구성성분 가스의 농도는 2 내지 98 부피% 범위이며, 여기서 가스 혼합물의 모든 구성성분 가스의 부피 백분율은 총 100 부피%인 셀룰로스계 탄소 열분해물.
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