TW201726246A - 微晶型纖維素熱解吸附劑及其製造與使用方法 - Google Patents

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愛德華 A 史特姆
夏恩 M 威爾森
梅麗莎 A 佩卓斯加
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Abstract

本發明揭示纖維素碳熱解材料，其可用作氣體吸附劑以用於氣體儲存及遞送器件、氣體過濾器、氣體純化器及其他應用中。該纖維素碳熱解材料包含源於纖維素前體材料(例如微晶型纖維素)之微孔碳。在吸附劑應用中，該纖維素碳熱解物可以(例如)微粒形式或單塊體形式產生，其具有高密度及高孔體積以最大化氣體儲存及遞送，且該碳熱解吸附劑之孔徑分佈可經由活化條件調諧以最佳化所關注特定氣體之儲存容量及遞送。該吸附劑組合物可包括其他非纖維素熱解組份。

Description

微晶型纖維素熱解吸附劑及其製造與使用方法
本發明概言之係關於碳熱解材料，且更特定而言係關於碳吸附劑，例如高純度微孔碳吸附劑，其係源於可再生天然纖維素來源，關於製造該等碳吸附劑之方法，且關於利用該等碳熱解材料之系統及製程。該等系統及製程包括流體儲存及分配系統及製程，例如其用於供應用於製造半導體產品、平板顯示器、太陽能面板及諸如此類之製程氣體，或用於基於吸附劑之加熱及冷凍系統及製程，或用於涉及氣體或空氣過濾及/或純化、氣體捕獲、氣體分離及諸如此類之系統及製程中。
許多高壓氣體之包裝、儲存、輸送及使用因除固有物理或窒息危害以外之易燃性、毒性、自燃性及爆炸性潛在風險而變得複雜。 為解決該等風險及相關性危害，已採用各種方法來增強儲存有危險氣體之特種氣體包裝之安全性，且該等氣體係在該氣體所使用之分配條件下自該包裝供應。 一種該方法涉及提供容納物理吸附劑之氣體儲存及分配容器，氣體可逆地吸附於該吸附劑上，且氣體在低壓(例如次大氣壓)下儲存於該吸附劑上。該氣體之低壓儲存可使於輸送及處置容器期間釋放或暴露之可能性降至最低，且已證實其係用於工業之極其安全且可靠之技術。該類型之容器已在半導體製造工業中以商標名SDS® (Entegris, Inc., Billerica, Massachusetts, USA)廣泛商業化，例如用於圍阻用於離子植入之氫化物、鹵化物及有機金屬氣體。該等產品之SDS3® 系列利用源於高純度合成聚合物(例如PVDF(聚二氟亞乙烯)、PVDC (聚二氯亞乙烯)、PMA (聚甲基丙烯酸酯)及該等材料之共聚物)之受控熱解及活化之高密度、高容量、單塊體式微孔碳吸附劑作為物理吸附劑。該等專業碳吸附材料具有以低能量成本適應所關注氣體之可逆物理吸附之孔隙度。 在當代工業為了競爭力及可持續性而擴大可再生材料之使用之一般努力的背景下，業內繼續尋找新穎吸附材料。 因此，提供自易於獲得之可再生材料經濟地製造之吸附材料將係業內之重大進步，且能夠提供高容量、高效率氣體儲存介質，其中氣體吸附地保留在庫存中，且氣體可在分配條件下以安全且有效之方式易於自該介質脫附，以用於製造半導體產品、平板顯示器、太陽能面板及諸如此類中。亦可高度有益地提供可有效地用於其他系統及製程(例如，基於吸附劑之加熱及冷凍系統及製程)及涉及氣體或空氣過濾及/或純化、氣體捕獲、氣體分離及諸如此類之系統及製程中之該類型材料。
本發明概言之係關於源於纖維素起始材料(例如微晶型纖維素)之碳熱解材料，其可用作碳吸附劑用於儲存及分配用於製造半導體產品、平板顯示器、太陽能面板及諸如此類之氣體(例如製程氣體)，以及用於基於吸附劑之加熱及冷凍系統及製程中，及用於涉及氣體或空氣過濾及/或純化、氣體捕獲、氣體分離及諸如此類之系統及製程中。 在一個態樣中，本發明係關於自可再生天然纖維素來源製備之高純度微孔碳吸附劑，關於製造該等碳吸附劑之方法，且關於基於吸附劑之氣體儲存及分配系統及利用該等碳吸附劑之製程。 在各個態樣中，本發明涵蓋包含微晶型纖維素之材料之摻合物(例如包含微晶型纖維素、澱粉、麥芽糊精及諸如此類之摻合物)之碳熱解吸附劑，且關於包含該等吸附劑之半導體製程及裝置，該等吸附劑例如作為氣體儲存介質，其上可儲存製程氣體且製程氣體可在分配條件下自其脫附，或另一選擇為用於氣體純化及/或過濾應用中。 在另一態樣中，本發明係關於碳吸附材料，及納入該等碳吸附材料之氣體儲存容器及系統，以及製造及使用該等材料、容器及氣體儲存及遞送系統之方法。 在再一態樣中，本發明係關於源於纖維素來源材料(例如微晶型纖維素)之熱解之微孔吸附劑碳。 本發明之另一態樣係關於氣體供應包裝，其包含容納本發明吸附劑之氣體供應容器。 本發明之再一態樣係關於製造單塊體或微粒碳吸附劑之方法，其包含：將前體纖維素材料壓縮成近淨形狀預製件；在惰性氣體環境中以受控方式加熱以使纖維素材料熱分解為碳；及，視情況藉由(i) 化學活化及(ii)物理活化中之一或多者活化碳來增加表面積。 在一個態樣中，本發明係關於將用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之氣體可逆地吸附於其上之纖維素碳熱解物。 本發明在另一態樣中係關於氣體供應包裝，其包含含有如本文各種各樣地闡述之纖維素碳熱解物之氣體儲存及分配容器。 本發明之另一態樣係關於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之方法，其包含自本發明之氣體供應包裝為該製造供應氣體。 本發明之另一態樣係關於供應用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之氣體之方法，該方法包含提供本發明之氣體供應包裝以用於製造該產品之製程中。 本發明之再一態樣係關於供應所用經包裝氣體之方法，該方法包含將本發明之纖維素碳熱解物包裝於氣體供應包裝中。 本發明之再一態樣係關於氣體純化器，其包含界定內部體積且適於氣體流經其之外殼，及在外殼之內部體積中之纖維素碳熱解吸附劑，其經佈置以與流經外殼之氣體接觸以吸附地純化該氣體。 在另一態樣中，本發明係關於含有如本文各種各樣地闡述之纖維素碳熱解吸附劑之氣體或空氣過濾及/或純化器件及製程。 本發明之另一態樣係關於氣體供應包裝，其包含含有纖維素碳熱解吸附劑之氣體儲存及分配容器，該解吸附劑用於使氣體以經吸附狀態可逆地保留於其上，並在氣體供應包裝之分配條件下使氣體脫附以自容器排放。 自以下闡述及隨附申請專利範圍將更充分地明瞭本發明之其他態樣、特性及實施例。
相關申請案之交叉參考 本文在35 USC 119下主張2016年8月22日以Edward A. Sturm等人「MICROCRYSTALLINE CELLULOSE PYROLYZATE ADSORBENT AND GAS SUPPLY PACKAGES COMPRISING SAME」之名稱申請之美國臨時專利申請案第62/208,663號之益處。美國臨時專利申請案第62/208,663號之屆室內係出於所有目的以全文飲用方式併入本文中。 本發明概言之係關於碳熱解材料。在具體態樣中，本發明更特定而言係關於碳吸附劑(例如源於纖維素起始材料(例如微晶型纖維素)之碳吸附劑)，且該等碳吸附劑可有效地用於氣體之可逆吸附，提供氣體儲存介質，氣體可在氣體儲存條件下吸附地保持在該介質上，且氣體可易於自該介質脫附用於分配及後續使用。該等碳吸附劑因此可用於供應用於製造半導體產品、平板顯示器、太陽能面板及諸如此類之製程氣體，且可用於基於吸附劑之加熱及冷凍系統及製程中，以及可用於涉及氣體或空氣過濾及/或純化、氣體捕獲、氣體分離及諸如此類之系統及製程中。 如本文關於本發明之特性、態樣及實施例各種各樣地闡述之本發明在具體實施方案中可經構成為包含該等特性、態樣及實施例中之一部分或全部，由其組成或基本上由其組成，以及其要素及組份經聚集以構成本發明之各種其他實施方案。本發明以各種排列及組合相應地涵蓋在本發明之範圍內之該等特性、態樣及實施例或其所選擇之一者或多者。 如本文及隨附申請專利範圍中所使用，以下術語具有以下含義： 除非上下文另外明確指示，否則單數形式「一(a、an)」及「該(the)」包括複數指示物。 術語「高純度」在提及本發明之碳熱解物時意味著該碳熱解物之特徵在於＜ 1% 總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定。 術語「碳水化合物」係指由碳(C)、氫(H)及氧(O)原子構成之大生物分子或巨分子。該等分子可具有2:1之氫:氧原子比率及CX (H2 O)Y 之經驗式，其中X可能與Y不同。在技術上，該等分子係碳之水合物。通常，術語「碳水化合物」視為與「醣」同意。四種化學類別中之碳水化合物殘基：單醣、二醣、寡醣及多醣。 術語「糖」係由碳、氫及氧原子構成之甜的、短鏈、可溶性碳水化合物之廣義名稱。實例包括阿拉伯糖(arabinose)、果糖、半乳糖、蔗糖(右旋糖)、乳糖、麥芽糖、甘露糖、蔗糖、木糖及其衍生物。 術語「微晶型纖維素」係指藉由使木質纖維素微纖維之不可溶性三維鍵結之「結晶」部分與較弱鍵結之非晶形區分離及純化而製備之高度精製之木漿纖維素。已發現微晶型纖維素可在產生經加工食品中廣泛用作調質劑、增量劑或增積劑且可作為賦形劑及製錠助劑用於維生素及膳食補充劑。 術語「大孔」係指大小大於50 nm之孔。 術語「中孔」係指大小為2 nm至50 nm之孔。 術語「微孔」係指大小小於2 nm之孔。 術語「超微孔」係指大小小於0.7 nm之孔。 術語「單塊體」係指具有方塊、磚塊、圓柱體、圓盤、桿或其他幾何上規則或不規則之整體形式呈整體形式之碳熱解材料，其有別於非單塊體碳熱解形式(例如珠粒、糰粒、擠出物、粉末、顆粒或微粒)。本發明之單塊體碳熱解物有利地藉由具有實質上對應於單塊體碳熱解產品之大小及構型之「近淨形狀」可熱解前體預製件之熱解而形成為緻密實體物件。所得整體形式微孔碳物件可作為以下各項使用：單一碎片吸附劑，或多個碎片之堆疊(例如當單塊體碳熱解物具有盤狀形式，且該等盤狀體之堆疊以堆疊中連續盤狀體之面對面鄰接之方式垂直地堆疊時)，或如下其他佈置：其中整體形式碳熱解物件在其各別表面之實質部分上方彼此接觸，藉此消除在由吸附劑之珠粒、糰粒、擠出物、粉末、顆粒或微粒填充之吸附劑容器中觀察到之高空隙體積，其中存在可使含有該等珠粒、糰粒、擠出物、粉末、顆粒或微粒之空間體積之吸附容量降低之實質間隙體積及總空隙。在各個特定實施例中，單塊體碳熱解物可具有如下維度特徵：其中其(x,y,z)維度中之每一者為至少1 cm，例如其中其(x,y,z)維度中之每一者在1 cm至25 cm之範圍內，或更高。 術語「碎片密度」係指質量/單位體積固體吸附劑之單一碎片，其係以克/立方公分之單位表示。 術語「無結合劑」在提及自可熱解前體材料形成之碳熱解物使用時意味著基於可熱解前體組合物之總重量，該組合物含有不超過5重量%之結合劑材料，較佳基於相同重量含有不超過2重量%結合劑，且最佳無任何結合劑材料。因此，無結合劑碳熱解物可自前體材料形成，該前體材料具有足夠黏合性使得其可藉由模壓或其他成型操作而以近淨形狀形式形成，且在熱解前體材料期間及之後保持該近淨形狀形式。就此而言，由諸如研磨及包裝等標準處理操作產生之殘餘吸附物質(例如水或水分)視為是原始來源材料之一部分，而非原始來源材料之添加劑或黏合劑組分。 術語「熱解」係指前體材料在惰性氣體覆蓋下在其中前體材料基本上轉化為碳之條件下之熱分解。 術語「近淨形狀」在提及經熱解形成碳熱解物之可熱解前體物件時意味著該前體物件具有與由熱解產生之產物碳熱解物形狀一致之構型。可熱解前體物件關於該熱解產物物件之該特徵係高度有利的，乃因其消除了在處理碳熱解物中進行大量切割、研磨等以實現材料去除之需要，因為在自前體物件至碳熱解吸附劑產物之進展中維持了合理一致之形式因素。 術語「纖維素碳熱解物」係指藉由熱解包含纖維素之前體材料而形成之碳熱解物。 用於纖維素碳熱解物之前體材料可僅由纖維素前體材料構成，或用於纖維素碳熱解物之前體材料可包含纖維素前體材料以及(i) 用以促進或增強熱解製程或該製程之碳熱解產品之添加劑(例如孔形成劑、黏度控制劑、表面活性劑等)，及/或(ii) 其他可熱解前體材料。該等其他可熱解前體材料可包括合成聚合材料(例如聚二氯亞乙烯聚合物及共聚物、聚二氟亞乙烯聚合物及共聚物等)、基於石油之材料、石油衍生之材料、除纖維素以外之碳水化合物(例如糖、醣、澱粉、麥芽糊精等)，及上述各項之組合、摻合物及混合物。纖維素前體材料可包含不同纖維素組份，例如木漿及杏核之混合物，或稻殼及棉絨之混合物。 用於纖維素碳熱解物之纖維素起始材料之較佳形式係微晶型纖維素。 在各個實施例中，纖維素前體材料可用作包含纖維素前體材料及非纖維素前體材料之可熱解前體材料混合物之組份，且在該前體材料混合物中，基於該混合物中纖維素及非纖維素前體材料之總重量，纖維素前體材料可以5重量%至98重量%之濃度存在。在其他實施例中，纖維素前體材料可基於相同總重量以至少50重量%之濃度，或基於相同總重量以55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%及95重量%中之至少一者、至多98重量%之濃度存在。例如，基於混合物中纖維素及非纖維素前體材料之總重量，纖維素前體材料可以55重量%至98重量%、或60重量%至80重量%、或65重量%至95重量%、或70重量%至90重量%或在其他具有選自上述個別百分比之端點之範圍內之濃度存在，其中所有該等重量百分比皆基於相同總重量。 在各個態樣中，本發明係關於纖維素碳熱解物。 在各個實施例中，纖維素碳熱解物之特徵可在於：＜ 1%總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；在0.50 g/cc至1.40 g/cc之範圍內之碎片密度；大於750 m2 /gm之N2 BET表面積；及在21℃及35巴壓力下大於100V/V之甲烷吸附容量。 本發明之另一態樣係關於含有纖維素碳熱解物作為氣體儲存介質之氣體供應包裝，氣體可吸附於該介質上用於儲存，且氣體可在分配條件下自該介質脫附並自該氣體供應包裝分配至使用位置，例如在用於產生半導體產品、平板顯示器、太陽能面板等之製程系統中。 用於該用途之碳熱解吸附劑可呈經活化形式，例如其中該經活化形式係藉由化學及/或物理活化經活化。在一個特定實施例中，該經活化形式係藉由與酸(例如選自由鹽酸、硫酸、磷酸、硼酸及碳酸組成之群之酸)之反應經化學活化。在其他實施例中，該經活化形式係藉由與鈉、鋰、鉀、鈣或銨之氫氧化物之反應經化學活化。在再其他實施例中，該經活化形式係藉由在600℃至1200℃範圍內之溫度下在於呈與惰性氣體(例如氮或氬)之混合物或作為純氣體流之CO2 、空氣或蒸汽之暴露中燃燒而經物理活化。 在特定實施例中，本發明之纖維素碳熱解吸附劑之特徵可能在於以下特徵中之任一者或多者：具有小於0.5%之總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；具有0.55g/cc至1.35g/cc之碎片密度；具有0.60g/cc至1.30g/cc之碎片密度；具有0.5 g/cc至1.3 g/cc之整體密度；吸附劑係無結合劑的；具有在750m2 /克至3000 m2 /克範圍內之N2 BET表面積；其孔體積之至少40%呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；其孔體積之至少70%呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；其孔體積之40%至90%或更高呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；具有在21℃及35巴壓力下大於110V/V之甲烷吸附容量；具有在21℃及35巴壓力下大於125V/V之甲烷吸附容量；具有在21℃及35巴壓力下在140V/V至220V/V範圍內之甲烷吸附容量；及具有在35巴與1巴之間至少75V/V(例如在75V/V至125V/V之範圍內)之甲烷吸附工作/δ容量。 在其他實施例中，本發明之纖維素碳熱解吸附劑可使選自由以下組成之群之氣體吸附於其上：氫化物、鹵化物、有機金屬、氫、CO2 、CO、C2 -C4 烴(例如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)，及上述各項中之兩者或更多者之混合物。在其中半導體製造氣體包含上述各項中之兩者或更多者之氣體混合物或包括上述各項中之一或多者以及共流氣體、載氣及稀釋劑中之一或多者之氣體混合物的實施例中，該氣體混合物之每一組份氣體之濃度可在2體積%至98體積%之範圍內，其中該氣體混合物之所有組份氣體之體積百分比總計為100體積%。 在特定實施例中，所吸附氣體包含選自由以下組成之群之氣體：胂、膦、鍺烷、二硼烷、矽烷、二矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、C2 -C4 烴(例如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)、乙炔、氫、銻化氫、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、三氟化氮、四氟化鍺、四氟化矽、三氟化砷、五氟化砷、三氟化膦、五氟化磷、氟、氯、氟化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫、鹵化甲烷、鹵化乙烷、鋁烷(allane)、錫烷、三矽烷、氨、一氧化碳、二氧化碳、羰基氟化物、一氧化二氮、上述各項之同位素富集之變體，及上述各項中之兩者或更多者之組合。 在其中所吸附氣體包含上述氣體中之一或多者之同位素富集之變體之特定實施例中，包含同位素富集之變體之氣體之同位素富集程度可高於其元素之至少一種同位素之天然豐度水準，其中高於天然豐度水準之同位素富集程度在天然豐度水準與同位素富集元素在氣體中100%同位素濃度間之差異的5%至100%範圍內。在特定實施例中，基於該差異之同位素富集程度為該差異之5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、99%、99.5%、99.9%及100%中之至少一者。例如，氣體可包含含有同位素富集之硼之氣體、或含有同位素富集之矽之氣體、或含有同位素富集之鍺之氣體。 在另一態樣中，本發明係關於氣體供應包裝，其包含容納如本文各種各樣地闡述之本發明之纖維素碳熱解吸附劑之氣體供應容器。在特定實施例中，該容器之特徵在於每cc容器內部體積至少0.1克吸附劑之吸附劑填料，較佳每cc容器內部體積至少0.6克吸附劑之吸附劑填料，更佳每cc容器內部體積至少0.65克吸附劑之吸附劑填料，且最佳每cc容器內部體積至少0.75克吸附劑之吸附劑填料，例如每cc容器內部體積在0.5克至0.95克之範圍內或更多克吸附劑。 在另一特定實施例中，本發明係關於如本文各種各樣地闡述之氣體供應包裝，其使半導體製造氣體吸附於該吸附劑上。半導體製造氣體可包含可用於半導體製造中之任何氣體物質，且可包括用於離子植入之摻雜氣體、用於氣相沈積製程(例如化學氣相沈積或原子層沈積)之前體、蝕刻劑、清潔試劑等，以及包括上述氣體以及共流氣體、載氣、稀釋劑等之氣體混合物。 在另一態樣中，本發明係關於製造纖維素碳熱解物之方法，其包含：將纖維素前體材料壓縮成近淨形狀預製件；在惰性氣體環境中以受控方式加熱以使碳水化合物熱分解為碳；及，視情況，藉由(i) 化學活化及(ii)物理活化中之一或多者活化該碳以增加表面積。 為達成所吸附氣體儲存及遞送之高水準實際效用，本發明之纖維素碳熱解吸附劑可有利地製造為提供高重量性(儲存/克)及體積性(儲存/公升)氣體儲存密度之高密度、單塊體或微粒形狀之空間填充形式材料。纖維素碳熱解吸附劑係微孔的，且有利地包括具有與用於應用之目標被吸附物氣體匹配之有效孔徑之孔隙度。孔隙度較佳在中孔(具有大於2nm但小於50nm之直徑之孔)及/或大孔(大於50nm直徑之孔)中包括孔體積之小於60%。更佳地，該等孔(中孔 + 大孔)之百分比小於45%，且最佳地該等孔(中孔 + 大孔)之百分比小於30%。 本發明之纖維素碳熱解吸附劑具有高甲烷吸附容量，例如在35巴(508 psig)及21℃下至少100 V/V，較佳在35巴(508 psig)及21℃下大於110 V/V，更佳在35巴(508 psig)及21℃下大於125 V/V，且最佳在35巴(508 psig)及21℃下大於140 V/V，例如在35巴(508 psig)及21℃下在100 V/V至250 V/V之範圍內，且更佳在35巴(508 psig)及21℃下在125 V/V至220 V/V之範圍內。 纖維素碳熱解吸附劑亦展現快速吸附/脫附速率，且低吸附熱量及高熱容量允許吸附劑管控熱量效應並將吸附及脫附期間之溫度變化降至最低。吸附劑有利地具有疏水特徵。在各個實施例中，吸附劑係以單塊體形式製備且可自本文所闡述之前體材料模製為各種形狀。在其他實施例中，吸附劑係以微粒形式製備。在各個實施例中，纖維素碳熱解吸附劑展現1.1 g/cc或更高之密度且係疏水的，其中在35巴壓力及21℃之溫度下之甲烷容量為至少140 V/V。該類型之纖維素碳熱解吸附劑有利地具有中等熱容量(例如大約1 J/g-K)及高導熱度(例如約0.8 W/m-K)以提供散熱。 因此，本發明之纖維素碳熱解吸附劑可以高密度單塊體形式作為高表面積之微孔碳吸附劑提供且可如產品碳熱解吸附劑之終端使用所期望來成型。為保持處理成本較低且最終產品較純，纖維素前體材料較佳不含或實質上不含無機污染物(例如過渡金屬、鹼金屬或鹼土金屬、鹵化物、鹽等)。纖維素碳熱解物提供低成本、高效率吸附劑用於儲存氣體，其中在特定實施例中特徵包括大於750 m2 /g之表面積、大於0.75 g/cc之碎片密度及大於0.5 g/cc之整體密度。 纖維素前體材料可易於形成或壓製為一或多種期望形狀或形狀(例如微粒或單塊體形狀)，之後進行後續碳化及活化。碳水化合物之非氧化熱解之副產物主要係水蒸汽以及低含量之二氧化碳及/或一氧化碳。該等係易於管控之製程流出物。 可在任一適宜溫度(例如至少400℃且高達1200℃或更高之溫度)下在惰性氣氛中熱解纖維素碳熱解物之前體材料。活化可以任一適宜方式實施，且可藉由化學及/或物理活化技術實施，例如(1) 藉由以下進行化學活化：在室溫下使經熱解碳與KOH、LiOH、NaOH、NH4 OH、NaHCO3 、(NH4 )2 SO4 、H2 SO4 、HCl或H3 PO4 反應，隨後加熱，且然後藉由適當酸或鹼中和洗滌/水沖洗過濾及乾燥去除任一殘餘活化化學品；或(2)藉由以下進行物理活化：使碳高溫暴露於蒸汽、CO2 、空氣或其他氧化氣體，或藉由該等各種技術之任一組合實施。 在各個吸附劑實施例中，纖維素碳熱解吸附劑包含關於容器或其他圍阻體結構呈形狀填充形式之無結合劑之高密度碳單塊體，其中吸附劑係部署為氣體儲存及分配介質。如在上下文中所使用，術語「高密度」意味著碳熱解物之碎片密度為至少0.50 g/cc，較佳至少0.70 g/cc，且最佳大於0.75 g/cc，例如在0.50 g/cc至1.70 g/cc之範圍內。另一選擇為，纖維素碳熱解吸附劑可呈微粒形式，例如呈粉末、顆粒、糰粒或其他微粒形式。 纖維素碳熱解吸附劑可經製備以提供至少750 m2 /g、較佳至少900m2 /g；且最佳大於1000 m2 /g(例如在750 m2 /g至3000 m2 /g之範圍內)之N2 BET表面積。 在各個實施例中，本發明之微孔纖維素碳熱解材料之孔體積之至少50%可由大小在0.3 nm及2.0 nm之間之孔構成，較佳其中其孔體積之至少70%且更佳大於75%(例如高達95%或更高)由大小在0.3 nm及2.0 nm之間之大小之孔構成。 本發明之其他實施例係關於單塊體形式纖維素碳熱解吸附劑，其中該吸附劑具有在21℃及35巴下至少100V/V、較佳至少110V/V且更佳至少125V/V(例如在140V/V至220V/V之範圍內)之甲烷吸附容量。 在其他態樣中，本發明係關於含有纖維素碳熱解吸附劑之氣體供應容器，其中該容器內之碳吸附劑填料密度為至少0.1g碳吸附劑/cc由吸附劑佔據之容器體積，較佳至少0.6g/cc，更佳0.65g/cc，且最佳至少0.75g/cc，例如在0.5 g/cc至1.0 g/cc之範圍內或更高。 本發明之其他態樣係關於含有纖維素碳熱解吸附劑之氣體供應容器，該吸附劑使選自由以下組成之群之氣體吸附於其上：(i) 氫化物、(ii) 鹵化物、(iii) 有機金屬、(iv) 氫、(v)二氧化碳、(vi)一氧化碳、(vii) 甲烷、(viii)天然氣、(ix) 乙烷、(x) 乙烯、(xi) 丙烷、(xii) 丙烯、(xiii) 丁烷、(xiv) 丁烯及該等氣體中之兩者或更多者之組合。 本發明之再其他態樣係關於含有纖維素碳熱解吸附劑之氣體供應容器，該吸附劑使選自由以下組成之群之氣體吸附於其上：胂、膦、鍺烷、二硼烷、矽烷、二矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、C2 -C4 烴(例如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)、乙炔、氫、銻化氫、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、三氟化氮、四氟化鍺、四氟化矽、三氟化砷、五氟化砷、三氟化膦、五氟化磷、氟、氯、氟化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫、鹵化甲烷、鹵化乙烷、鋁烷、錫烷、三矽烷、氨、一氧化碳、二氧化碳、羰基氟化物、一氧化二氮、上述各項之同位素富集之變體，及上述各項中之兩者或更多者之組合。 在其他態樣中，本發明係關於納入含有本發明之纖維素碳熱解吸附劑之上述類型容器之氣體吸附、儲存、輸送及/或遞送系統。 在各個特定實施例中，本發明之纖維素碳熱解物之特徵可能在於以下中之至少一者：具有單塊體形式；＜ 1%之總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；0.50g/cc至1.70g/cc之單塊體形式碎片密度；大於750m2 /g之N2 BET表面積；在21℃及35巴壓力下大於100V/V之甲烷吸附容量，例如大於110V/V、大於125V/V或在100V/V至220V/V之範圍內；其孔隙度之至少40%(例如其孔隙度之大於50%、60%、70%或80%)、高達90%或更高由具有在0.3 nm與2.0 nm間之孔徑之微孔構成；＞0.6 W/mK之導熱度；及在35巴及21℃下與在1巴及21℃下之間75V/V或更大之甲烷吸附工作/δ容量(當二者均在21℃之溫度下量測時，甲烷吸附工作/δ容量為在較高壓力(35巴)下可吸附於碳吸附劑上且隨後藉由在較低壓力條件(1巴)下脫附而自碳吸附劑釋放之吸著物氣體之體積)。 在另一態樣中，本發明係關於纖維素前體材料，其在4,000 psi或更大、較佳在5,000 psi與50,000 psi之間之壓縮力下壓縮成近淨形狀預製件，之後進行熱分解。 在再一態樣中，本發明係關於固結近淨形狀纖維素預製件至碳之熱轉化，其係藉由處理至在600℃至1200℃範圍內之溫度達成以得到纖維素碳熱解物。 在另一態樣中，本發明係關於藉由化學或物理方式活化所形成之纖維素碳熱解物以提高其表面積及微孔體積。 本發明之纖維素碳熱解材料可以相對高之產率、低成本、高純度及最小化之環境危害製造。製備纖維素前體材料之經壓縮預製件使得能夠產生碳熱解物之高密度單塊體形式。該等材料之熱解產生易於管控之副產物。在升高之溫度下利用與惰性吹掃氣體(例如氮或氬)組合之蒸汽、CO2 或空氣物理活化可用於極精確控制諸如表面積、整體密度及孔徑分佈等性質，而不引入新雜質或污染物。自黏著(黏合性)纖維素前體材料使得能夠在不使用可改變碳熱解物之期望性質之結合劑之情況下進行處理，同時仍達成高密度、優良強度及耐久性、高熱容量及良好導熱度之碳熱解物件。因此，可產生具有高氣體吸附容量、在吸附期間之加熱較低以使得能夠快速充氣、使與所吸附氣體之化學反應性最小化以用於上架儲存及輸送穩定性、且使氣體遞送最大化、且在氣體遞送時之冷卻較低之固體吸附劑碳熱解物，以使得能夠達成可持續之高利用率及可持續供應鏈。 將認識到本發明之纖維素碳熱解吸附劑可納入上文所闡述之各種特徵及特性中之每一者及該等特徵及特性中之兩者或更多者之任何組合。 本發明之纖維素碳熱解物可以任一適宜大小、形狀及形式提供。例如，在各個實施例中纖維素碳熱解物之特徵可為微粒，且在特定實施例中粒子之大小(直徑或主要尺寸)可在0.3 nm至4 mm之範圍內，且具有大於0.8 g/cc之碎片密度，或具有任何其他適宜值之大小及密度。在其他實施例中，纖維素碳熱解物可呈單塊體形式。可用於本發明之廣泛實踐之碳熱解單塊體在特定實施例中可包括粗磚、方塊、錠劑及鑄錠形式作為整體形式。在各個實施例中，碳熱解單塊體可具有三維(x, y, z)特徵，其中該等維度中之每一者大於1.5且較佳大於2公分。 在各個碳熱解吸附劑實施例中，碳熱解物係作為碳熱解吸附劑單塊體提供，呈具有相同直徑之盤狀物件形式，使得該等物件能夠在氣體儲存及分配容器中以垂直堆疊方式堆疊以用於在其上可逆地儲存氣體。 因此，在一個態樣中本發明涵蓋將用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之氣體可逆地吸附於其上之纖維素碳熱解物。 在各個實施例中，該纖維素碳熱解物包含以下各項中之一或多者之熱解物：木漿、鋸屑、新聞用紙、椰子殼、橄欖核、桃核、杏核、黏液纖維、黏液嫘縈、棉花、棉絨、摩洛哥堅果殼(argan nutshell)、澳洲胡桃殼(macadamia nutshell)、乙酸纖維素、細菌纖維素、木質素、黑刺李核、胡桃殼、棗核、稻殼、咖啡殼、咖啡渣、蔗渣、高粱秸稈、竹材、芒果核、杏核殼、玉米穗軸、櫻桃核及葡萄籽。在特定態樣中，纖維素碳熱解物包含微晶型纖維素之熱解物。 在上述纖維素碳熱解物中，氣體可包含一或多種選自由以下組成之群之氣體：氫化物、鹵化物、有機金屬、氫、CO2 、CO、C2 -C4 烴及上述各項中之兩者或更多者之混合物。 在各個實施例中，氣體包含一或多種選自由以下組成之群之氣體：乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷及丁烯。在其他實施例中，氣體包含一或多種選自由以下組成之群之氣體：胂、膦、鍺烷、二硼烷、矽烷、二矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、C2 -C4 烴、乙炔、氫、銻化氫、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、三氟化氮、四氟化鍺、四氟化矽、三氟化砷、五氟化砷、三氟化膦、五氟化磷、氟、氯、氟化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫、鹵化甲烷、鹵化乙烷、鋁烷、錫烷、三矽烷、氨、一氧化碳、二氧化碳、羰基氟化物、一氧化二氮、上述各項之同位素富集之變體，及上述各項中之兩者或更多者之組合。 在特定實施例中，氣體可包含氫化物氣體、鹵化物氣體或氣態有機金屬。例如，在特定實施方案中氣體可包含選自由以下組成之群之氣體：(i) 氫化物、(ii) 鹵化物、(iii) 有機金屬、(iv) 氫、(v)二氧化碳、(vi)一氧化碳、(vii) 甲烷、(viii)天然氣、(ix) 乙烷、(x) 乙烯、(xi) 丙烷、(xii) 丙烯、(xiii) 丁烷、(xiv) 丁烯，及該等氣體中之兩者或更多者之組合。 氣體可包含半導體製造氣體，例如選自由以下組成之群之氣體：用於離子植入之摻雜氣體、用於氣相沈積製程之前體蝕刻劑、清潔試劑、上述各項中之兩者或更多者之氣體混合物，及包括上述氣體中之一或多者以及共流氣體、載氣及稀釋劑中之一或多者之氣體混合物。 在其中半導體製造氣體包含上述各項中之兩者或更多者之氣體混合物或包括上述各項中之一或多者以及共流氣體、載氣及稀釋劑中之一或多者之氣體混合物的各個實施例中，該氣體混合物之每一組份氣體之濃度均可在2體積%至98體積%範圍內之濃度內，其中該氣體混合物之所有組份氣體之體積百分比總計為100體積%。例如，氣體濃度可為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%及98%中之至少一者，且可在由上述數值中之任一者作為其數值上限及下限界定之範圍內，其中該上限大於該下限，例如10%至65%之範圍、40%至75%之範圍，或針對所涉及特定應用之其他適當範圍。 在特定實施例中，上述纖維素碳熱解物之特徵可能在於以下特徵中之任一或多者：具有小於0.5%之總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；具有0.55g/cc至1.35g/cc之碎片密度；具有0.60g/cc至1.30g/cc之碎片密度；具有0.5 g/cc至1.3 g/cc之整體密度；吸附劑係無結合劑的；具有在750m2 /克至3000 m2 /克範圍內之N2 BET表面積；其孔體積之至少40%呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；其孔體積之至少70%呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；其孔體積之40%至90%或更高呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；具有在21℃及35巴壓力下大於110V/V之甲烷吸附容量；具有在21℃及35巴壓力下大於125V/V之甲烷吸附容量；具有在21℃及35巴壓力下在140V/V至220V/V範圍內之甲烷吸附容量；及具有在35巴與1巴之間至少75V/V(例如在75V/V至125V/V之範圍內)之甲烷吸附工作/δ容量。 在其他實施例中，纖維素碳熱解物之特徵可能在於總灰分含量＜ 1%，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；碎片密度在0.50 g/cc至1.40 g/cc之範圍內；N2 BET表面積大於750 m2 /gm；及在21℃及35巴壓力下大於100V/V之甲烷吸附容量。纖維素碳熱解物之其他實施例之特徵可能在於在35巴(508 psig)及21℃下至少100 V/V之甲烷吸附容量。 纖維素碳熱解物可呈單塊體形式，或呈微粒形式，或該等或不同形式之組合。在特定實施例中，纖維素碳熱解物可包含包括孔體積之小於60%呈中孔及/或呈微孔中之孔隙度。在再其他實施例中，纖維素碳熱解物之特徵可能在於以下中之任一者：至少1.1 g/cc之密度，及在35巴壓力及21℃之溫度下至少140 V/V之甲烷容量；大於750 m2 /g之表面積，大於0.8 g/cc之碎片密度，及大於0.5 g/cc之整體密度；至少750 m2 /g之N2 BET表面積；孔隙度包括孔體積之至少50%由大小在0.3 nm與2.0 nm之間之孔構成。 在各個實施例中，本發明之纖維素碳熱解物可包含纖維素前體材料及一或多種非纖維素前體材料之熱解物。例如，一或多種非纖維素前體材料可選自由以下組成之群：合成聚合材料、基於石油之材料、石油衍生之材料、除纖維素以外之碳水化合物，及上述各項之組合、摻合物及混合物。作為另一特定實例，一或多種非纖維素前體材料可選自由聚二氯亞乙烯聚合物及共聚物及聚二氟亞乙烯聚合物及共聚物組成之群。作為再一特定實例，一或多種非纖維素前體材料可選自由澱粉及麥芽糊精組成之群。作為再一實例，纖維素碳熱解物可包含包括兩種或更多種不同纖維素材料之纖維素前體材料之熱解物。當纖維素碳熱解物包含纖維素前體材料及非纖維素前體材料之熱解物時，在特定實施例中基於纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，纖維素前體材料之濃度可為至少50重量%。 本發明之纖維素碳熱解物可經活化，且可包含藉由化學及/或物理活化而活化之熱解物，例如其中該熱解物係藉由在600℃至1200℃範圍內之溫度下在於呈與惰性氣體之混合物或作為純氣體流之CO2 、空氣或蒸汽之暴露中燃燒而經活化。 例如，該燃燒氣體可包含CO2 與惰性氣體之混合物，且在各個實施例中，基於燃燒氣體之總體積，CO2 可以30%至98體積%範圍內之濃度存於燃燒氣體中。在其他實施例中，燃燒氣體中CO2 之濃度可為35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%及98%中之至少一者，且可在由上述數值中之任一者在其數值上限及下限處界定之範圍內，其中該上限大於該下限，例如40%至65%之範圍、50%至85%之範圍或針對所涉及特定應用之其他適當範圍。 作為另一實例，燃燒氣體可包含空氣與惰性氣體之混合物，且在各個實施例中，基於燃燒氣體之總體積，空氣可以30%至98體積%範圍內之濃度存於燃燒氣體中。在其他實施例中，燃燒氣體中空氣之濃度可為35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%及98%中之至少一者，且可在由上述數值中之任一者在其數值上限及下限處界定之範圍內，其中該上限大於該下限，例如40%至65%之範圍、50%至85%之範圍或針對所涉及特定應用之其他適當範圍。 作為再一實例，燃燒氣體可包含蒸氣與惰性氣體之混合物，且在各個實施例中，基於燃燒氣體之總體積，蒸氣可以30體積%至98體積%範圍內之濃度存於燃燒氣體中。在其他實施例中，燃燒氣體中蒸氣之濃度可為35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%及98%中之至少一者，且可在由上述數值中之任一者在其數值上限及下限處界定之範圍內，其中該上限大於該下限，例如40%至65%之範圍、50%至85%之範圍或針對所涉及特定應用之其他適當範圍。 本發明在另一態樣中係關於氣體供應包裝，其包含含有如本文各種各樣地闡述之纖維素碳熱解物之氣體儲存及分配容器。 本發明之另一態樣係關於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之方法，其包含自本發明之氣體供應包裝為該製造供應氣體。 本發明之另一態樣係關於供應用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之氣體的方法，該方法包含提供本發明之氣體供應包裝以用於製造該產品之製程中。 本發明之再一態樣係關於供應所用經包裝氣體之方法，該方法包含將本發明之纖維素碳熱解物包裝於氣體供應包裝中。 在另一態樣中，本發明涵蓋氣體純化器，其包含界定內部體積且適於氣體流經期之外殼，及在外殼之內部體積中之如本文各種各樣地闡述之纖維素碳熱解吸附劑，其經佈置以與流經外殼之氣體接觸以吸附地純化該氣體。 在另一態樣中，本發明係關於採用一或多個氣體純化器器件之氣體純化系統及方法，使得氣體可同時或交替地流經該等純化器之內部體積，在其中該氣體可與一或多種如本文各種各樣地闡述之纖維素碳熱解吸附劑吸附地接觸，且藉此該接觸產生具有較初始氣體來源更高之純度之氣體流。 在另一態樣中，本發明涵蓋空氣過濾及/或空氣純化器總成、系統及方法，其包含容納起褶過濾介質之外殼，該介質經增強以包含呈微粒形式之如本文各種各樣地闡述之纖維素碳熱解吸附劑，用於快速吸附經引導穿過過濾/純化器之空氣流之雜質。 現參考各附圖，圖1係置於製程線中之在線氣體純化器10之示意性代表，該純化器用於利用本發明之一個實施例之纖維素碳熱解材料純化流經其之氣體。 如所圖解說明，純化器10包含圓柱形伸長形狀之純化器容器12，其在容器之第一端以氣體流動關係與氣體入口管線18耦合，且在與容器之第一端相對之其第二端以氣體流動關係與氣體出口管線20耦合。純化器容器12包括界定其內經包封內部體積之外接圓柱形壁14，其在容器之第一端及第二端係由端壁界定。在內部體積中，放置本發明之微粒纖維素碳熱解吸附劑16。該吸附劑對自氣體入口管線18經由容器12之內部體積流動至氣體出口管線20之氣體混合物之一或多種組份具有選擇性吸附親和力，使得可自流經純化器之氣體混合物選擇性地去除該等組份，以產生該等組份空乏之經純化氣體。 氣體入口管線18及氣體出口管線20可為半導體製造設施中之流動線路之一部分，其中期望純化自氣體入口管線18流動至純化器之氣體混合物以可選擇性地去除組份。因此，純化器可純化用於半導體製造設施中之特定氣體利用操作中之氣體，或純化器可用於去除氣體之殘餘毒性或換言之危險的組份，之後該氣體自設施作為流出物釋放。可將純化器部署在清潔室及微影軌跡應用中。因此，纖維素碳熱解吸附材料可以微粒形式、以粉末、珠粒、糰粒、擠出物、顆粒或諸如此類之形式用於純化器中。另一選擇為，若純化器中之壓力降足夠低，則纖維素碳熱解吸附材料可以單塊體形式或以含有窄氣流通道之單塊體或方塊形式(例如蜂巢)提供。在各個實施例中作為再一佈置，可將纖維素碳熱解吸附材料提供於支撐材料或棉絮上，以實現氣體與吸附材料之接觸，使得藉由該接觸自其吸附地去除不期望組份。 此處進一步表示如圖1中所繪示之兩個或更多個含有類似或不同之纖維素碳熱解吸附劑之氣體純化器可平行或串聯使用，以同時或交替處理製程氣體以進行最佳純化。 圖2係用於吸附純化氣體流之氣體純化器裝置50之透視示意圖。 氣體純化器裝置50包括可旋轉盤狀托盤52，該托盤係由徑向壁總成60分為三個離散托盤部分54、56及58，如所圖解說明，該等部分中之每一者具有120°之圓周範圍，使得該等部分中之每一者具有相等體積。在該等部分中之每一者中，放置顆粒形式之吸附劑。托盤52適於在由箭頭A指示之方向上由安裝於軸76上之驅動輥74旋轉，且經佈置以在由該驅動輥驅動時關於盤52之旋轉方向A在由箭頭B指示之方向上反方向旋轉移動。 如所指示之驅動輥安裝於軸76上，該軸又與驅動馬達78耦合，該驅動馬達又與可變驅動致動器80耦合用於以所選速度驅動驅動馬達78。可變驅動致動器及馬達藉助電源線82供應電功率。 托盤52在旋轉托盤之上方及下方佈置有護罩64，且各別上部及下部護罩部分彼此對齊，界定一內部體積，在氣體進給管線70中將欲純化之氣體引入該內部體積。藉由該佈置，所引入氣體在護罩中自上部護罩部分向下流動至下部護罩部分，使得該氣流流經且接觸托盤之部分56中之吸附劑。作為該接觸之結果，所引入氣體中之污染物藉由部分56中之吸附劑上之吸附經純化，且所得污染物空乏之氣體作為經純化氣體自護罩下部部分在由箭頭72指示之方向上排放。 托盤52亦在旋轉托盤之上方及下方佈置有熱再生護罩62，且各別上部及下部熱再生護罩部分彼此對齊，界定一內部體積，在升高溫度下在再生氣體管線66中將再生氣體引入該內部體積，以在該護罩中自上部護罩部分向下流動至下部護罩部分，使得其流經並接觸托盤之部分54中之吸附劑。作為該接觸之結果，先前由於穿過護罩64而加載有經吸附污染物之吸附劑由再生氣體加熱以使該等污染物脫附，使得其夾帶於熱再生氣體流中並自熱再生護罩之下部護罩部分排放且在排放管線68中排放。 可將含有污染物之再生氣體自氣體純化系統排放至流出物中，或可使該含有污染物之再生氣體流動至處理單元(未顯示)以自熱再生氣體去除污染物，使得再生氣體然後可在系統中再循環及再使用。 在圖2附圖中，部分58中之吸附劑剛剛在再生氣體之熱再生護罩流中熱再生，且藉此更新以供進一步吸附純化使用。 因此，隨著托盤52旋轉，部分54、56及58中之每一者中之吸附劑連續穿過氣體接觸護罩64以實現氣體純化，此後其藉由與熱再生氣體接觸而在熱再生護罩62中熱再生，此後其自熱再生護罩62通至氣體接觸護罩64以供更新純化利用。以此方式，在托盤經由其完整360°旋轉路徑移動時，達成連續氣體純化，其中連續吸附污染物用於氣體純化，且污染物自吸附劑連續脫附。 圖2氣體純化器裝置中所使用之吸附劑包含本發明之吸附劑。例如，該吸附劑可包含源於微晶型纖維素或微晶型纖維素與其他可熱解材料(例如澱粉及/或麥芽糊精)之摻合物之高純度微孔碳熱解吸附劑。因此，吸附劑可包含兩種或更多種可熱解材料(包括微晶型纖維素)之組合(例如摻合物或混合物)之熱解物，或吸附劑可包含包括兩種或更多種離散熱解吸附劑彼此之摻合物或混合物之複合熱解吸附劑。將認識到本發明之基於微晶型纖維素之熱解吸附劑在組成及可選添加可熱解來源材料及熱解產物方面可能有很大變化。 圖3係如圖2氣體純化器裝置中示意性顯示之類型之托盤52之透視圖，其顯示填充有本發明之顆粒碳熱解吸附劑之托盤。與圖2中所顯示之托盤相比，圖3中所顯示之托盤52具有將托盤之體積分成象限之徑向壁總成，每一象限具有90°之弧長。圖4係圖3之托盤52之底部透視圖，其顯示托盤之4個部分，碳熱解吸附劑在四個部分中加載於其上。 圖5係根據本發明之另一實施例包含利用纖維素碳熱解單塊體吸附劑之氣體供應包裝226之儲存及遞送系統200之示意性代表。 如所顯示，儲存及遞送系統200包含儲存及分配容器204，該容器在其上部部分接合至閥頭206，該閥頭構成包括用於該圓柱體上閥頭之手動致動器208之分配總成之一部分。代替該手動致動器，可採用自動閥致動器，例如氣動閥致動器或其他適宜類型之致動器。 閥頭含有可在完全開放位置與完全閉合位置之間轉移之閥(未顯示)，以在閥開放時分配來自容器204之氣體，或在閥處於完全閉合位置時保持氣體儲存在容器204中。當閥門開放以進行分配時，可藉由任一適宜方式自容器排放氣體，包括使容器連接至流動線路，其中維持低於容器中壓力之壓力，因此氣體可藉由該分配操作脫附並自容器分配。另外或另一選擇為，可加熱容器以實現氣體之脫附，以自容器分配氣體，其中閥係開放的以進行該分配。作為另一額外或替代操作模式，載氣可流經容器之內部體積，以藉由在載氣與容器中碳熱解吸附材料上所吸附氣體之間之所得質量轉移濃度梯度實現脫附。 容器204可由任一適宜的構造材料形成，例如包含諸如金屬、玻璃、陶瓷、玻璃質材料、聚合物及複合材料等材料。用於該目的之闡釋性金屬包括鋼、不銹鋼、鋁、銅、黃銅、青銅及其合金。閥頭係藉助耦合件210接合至分配導管212，該分配導管在其中放置有壓力轉換器214；惰性吹掃單元216，其用於利用惰性氣體吹掃分配總成；質流控制器220，其用於在分配操作期間藉助分配導管212維持恆定流動速率；及過濾器222，其用於在所分配氣體自分配總成排放之前自該氣體去除微粒。 分配總成進一步包含耦合件224，其用於使分配總成與下游配管、閥調或與所脫附氣體之使用軌跡相關聯之其他結構(例如化學合成反應器或微電子產品製造工具)匹配地嚙合。氣體儲存及分配容器204顯示部分地剖開以顯示包含盤狀物205之垂直延伸堆疊之內部單塊體纖維素碳熱解吸附劑，其可構成具有適宜孔隙度及物理特徵之本發明纖維素碳熱解材料。盤狀物205可具有相同或類似直徑(橫向尺寸，垂直於容器204之縱軸)，其中堆疊中連續毗鄰堆疊之盤狀物以面對面接觸之方式彼此鄰接。 容器內部體積中盤狀物之堆疊陣列中之連續盤狀物可各自具有帶有與堆疊中毗鄰盤狀物之圓形端面充分鄰接之圓形端面之圓柱形形式，或該等盤狀物可另一選擇為在其邊緣上傾斜，或在周邊上具有通道以促進氣體遍及吸附劑物件之堆疊進入及流出。 圖6係根據本發明之另一實施例包括氣體儲存及分配容器302之氣體供應包裝之透視剖面圖，其顯示該容器在含有微粒纖維素碳熱解吸附劑時之內部結構。 如所顯示，容器302包含壁346，其包封該容器之內部體積352，且含有呈(例如)吸附劑之球形珠粒形式之本發明微粒纖維素碳熱解吸附劑350。在容器之上部端，在閥頭304所接合之埠處，可提供多孔燒結管360或其他氣體可滲透結構，用於防止來自纖維素碳熱解吸附材料之床之微粒固體夾帶於所分配氣體中。閥頭304與手動閥致動輪306耦合，藉此閥頭304中之閥門(未顯示)可在充分開放位置與充分閉合位置之間手動平移，以在開放位置中進行分配，並在充分閉合位置中將氣體儲存於容器中。 因此，本發明涵蓋氣體供應包裝，其包含含有纖維素碳熱解吸附劑之氣體儲存及分配容器，該吸附劑用於使氣體以經吸附狀態可逆地保留於其上，並在氣體供應包裝之分配條件下使氣體脫附以自容器排放。 圖7係根據本發明之一個實施例之氣體過濾器系統400之剖面立視圖。如所顯示之氣體過濾器系統400包括開放頂部面，欲純化之氣體在由上部箭頭所指示之方向上流經該開放頂部面，流經外殼403之內部體積402，且在外殼之開放底部面處在由該附圖中之下部區域箭頭所指示之方向上排放。在內部體積402中放置有過濾器總成401，該總成401包含纖維狀過濾器材料之上部層及下部層404，中間為本發明之微晶型纖維素熱解吸附劑之層405。微晶型纖維素熱解吸附劑可包含吸附劑之顆粒狀粒子之層，其夾在纖維狀填充材料之各別上部層與下部層404之間，且視情況藉由纖維狀填充材料之吸附劑接觸面上之薄膜黏著層保持在適當位置。任一該薄膜黏著層應具有不會顯著堵塞吸附劑之孔隙度之特徵，以便吸附劑之孔體積及吸附表面積得到最大化用於氣體純化服務。 圖8係圖7之氣體過濾器系統400之俯視圖，其顯示該系統之頂部入口面。藉由圖7及圖8之氣體過濾器系統中所顯示之佈置，欲純化之氣體經由開放入口面流至內部體積中並接觸纖維狀過濾器材料之層404，以提供所純化氣體之物理過濾，同時微晶型纖維素熱解吸附劑用於自所純化氣體吸附地去除可吸附污染物，以產生污染物空乏之氣體，該污染物空乏之氣體然後可自外殼排放並循環或以其他方式用於其預期目的。 圖9係根據本發明之另一實施例之氣體過濾器系統400之剖面立視圖，其中所有部件及組件皆對應於圖7編號，但其中，與圖7之氣體純化系統相比，過濾器總成401在纖維狀過濾器材料之層404面向入口之表面上包含微晶型纖維素熱解吸附劑之顆粒狀粒子之層405，使得欲純化之氣體首先與吸附劑接觸，其然後流經纖維狀過濾器材料層404。在圖9實施例中，微晶型纖維素熱解吸附劑可塗佈於纖維狀過濾器材料層面向入口之表面上，且如上文所提及，纖維狀過濾器材料層可在其上具有黏著劑之薄膜層以將微粒熱解吸附劑固定於纖維狀過濾器材料層面向入口之表面上。 圖10係圖9之氣體過濾器系統400之俯視圖，其顯示提供至該系統之所圖解說明入口面之過濾器總成。 圖11係波狀聚合物膜片之陣列500之示意性部分分解透視圖。每一薄片均具有所顯示之構型，包括彼此垂直移位且藉由成角度定向之側壁互相連接之平坦頂部及底部面板。因此，該等薄片中之每一者均可藉由將第一上部薄片之底部面板鄰接地定位成與第二下部薄片之頂部面板嚙合，而與該等薄片中之另一者匹配地嚙合，使得各別薄片之大小相同之底部及頂部面板彼此配合且同延。 圖12係在圖11中所顯示陣列500之熔融/鍵結及熱解後之陣列502之正視圖，且該陣列502可利用可熱解微晶型纖維素材料視情況與其他可熱解材料之混合物或組合進行填充，且該經填充陣列然後經熱解及活化以形成圖13中所顯示之經活化碳蜂巢式陣列504。另一選擇為，波狀聚合物膜片在其配合後之陣列500可利用可熱解微晶型纖維素材料視情況與其他可熱解材料之混合物或組合進行填充，且在第一情形下整個經填充陣列可同時熱解，隨後活化碳熱解物。 圖14係根據本發明之一個實施例之微孔熱解碳純化器裝置之經分解之部分剖面圖。純化器裝置510包括圓柱形外殼518，其含有置於外殼518之內部體積中之本發明之微晶型纖維素熱解吸附劑520。圓柱形外殼518在其內部表面上在兩個端部處帶有螺紋，以適應裝置之入口及出口組件。入口512提供有入口管514用於與將欲純化之氣體供應至裝置之流動線路中之導管、管道或其他耦合連接器耦合。入口512提供有帶螺紋部分516用於與圓柱形外殼之相關聯端部之內部上之螺紋進行螺紋嚙合。同樣地，出口522提供有出口管526用於與流動線路耦合以自裝置排放經純化氣體。出口522提供有帶螺紋部分524用於與圓柱形外殼之相關聯端部之內部上之螺紋進行螺紋嚙合。 圖14中所顯示之純化器裝置510之外殼、入口及出口可自(例如)金屬(例如不銹鋼)或聚合物(例如聚乙烯丁醛或聚醯亞胺)之任何適當構造材料進行模製、機械加工或以其他方式形成。 圖15係在橫向於圖14之純化器裝置510之縱軸之平面上獲取之剖面圖，其顯示置於外殼518之內部體積中之微晶型纖維素熱解吸附劑520。 如所圖解說明，吸附劑之圓柱形桿可用於填充外殼之內部體積以達成有利氣流特徵及有效吸附/脫附動力學。圖16係純化器裝置(在垂直定向上)在與純化器裝置之中心縱軸相交之平面上之剖面圖，其顯示置於外殼518之內部體積中之微晶型纖維素熱解吸附劑520。 將瞭解代替圓柱形桿，吸附劑可以任一適宜形式或構型(例如六角形、八角形或其他剖面形狀之桿，或其他形式之離散吸附劑物件，或吸附劑及/或吸附劑物件之混合物及組合)提供於純化器外殼之內部體積中。 圖17係純化器裝置在橫向於如圖14中所顯示類型之純化器裝置之縱軸之平面上獲取之剖面圖，其顯示在純化器外殼518中呈經擠壓通道式單塊體形式之微晶型纖維素熱解吸附劑520，且圖18顯示純化器裝置(在垂直定向上)在與純化器裝置之中心縱軸相交之平面上之剖面圖，以圖解說明經擠壓單塊體中之通道。單塊體中之縱向通道可以適宜方式形式，例如藉由將微晶型纖維素視情況與其他可熱解材料組合藉助成型模具擠出，其中可熱解材料穿過桿狀元件之陣列，使得擠出物相應地具有反映桿狀元件陣列之開放通道。可採用其他通道形成方法，例如雷射剝蝕或微機械加工。 圖19係純化器裝置在橫向於如圖14中所顯示類型之純化器裝置之縱軸之平面上獲取之剖面圖，且圖20係純化器裝置(在垂直定向上)在與純化器裝置之中心縱軸相交之平面上之剖面圖，其顯示在純化器外殼518中之蜂巢式結構中呈微粒吸附劑形式之微晶型纖維素熱解吸附劑520。因此，細小通道可形成為蜂巢式結構，其隨後經堆疊之吸附劑物件填充，如圖20中所圖解說明。 自上述內容將明瞭，本發明之氣體純化器裝置可以各種構形中之任一者進行構造及佈置，且可將微晶型纖維素熱解吸附劑以任一適宜形式(包括分開形式，例如粉末、粒子、顆粒、珠粒或諸如此類，或整體形式，例如單塊體吸附劑物件)提供於外殼中以與欲純化氣體進行氣體接觸。 圖21係根據本發明之一個實施例氣體遞送系統600之示意性代表，其用於微電子裝置製程設施624。氣體遞送系統包括吹掃氣體來源602，其可包含配備有閥頭總成且與在其中含有流動控制閥之吹掃氣體管線606耦合之流體儲存及分配容器，其用於將吹掃氣體遞送至入口歧管610，該入口歧管與各自含有本發明之微晶型纖維素熱解吸附劑之純化器容器612及614之陣列相關聯。入口歧管610含有選擇器閥用於將歧管中之氣流按規定途徑發送至所選純化器容器612及614中之一者。因此，在氣體遞送系統之操作中，使純化器容器612及614與入口歧管610耦合，且使該等容器亦與同樣含有用於按規定途徑發送氣流之選擇器閥之出口歧管618耦合。 氣體遞送系統亦包括製程氣體來源604，其可以對應於或類似於吹掃氣體來源602之方式來構造，其具有配備有閥頭總成且與在其中含有流動控制閥之製程氣體進給管線608耦合之流體儲存及分配容器，其用於將製程氣體遞送至入口歧管610，該入口歧管與含有微晶型纖維素熱解吸附劑之純化器容器612及614之陣列相關聯。 純化器容器經佈置以循環交替純化來自製程氣體來源604之製程氣體，其中將來自製程氣體來源604之製程氣體供應至一個運轉中(on-stream)純化器容器，同時用來自吹掃氣體來源602之氣體使另一停止運轉(off-stream)之純化器容器再生，此係藉由使吹掃氣體流經停止運轉之容器以在該停止運轉之容器中實現所吸附污染物自吸附劑脫附來達成，且在經更新用於進一步純化服務之該容器再生之後，可切換至製程氣體之運轉中處理，或另一選擇為，可將再生容器置於備用狀態直至在另一純化器容器中完成氣體純化為止。可實施氣體純化步驟，直至純化器容器中之吸附劑經加載至適當量之污染物(來自製程氣體來源604所供應之製程氣體)為止，之後將運轉中處理切換至另一經再生純化器容器。容器可配備有加熱套或其他熱控制器，以實現停止運轉之容器之加熱，以藉此輔助污染物自先前運轉中純化器容器脫附。 因此，藉由所圖解說明之閥入口及閥出口歧管佈置，氣體純化器經佈置使得運轉中純化器容器接受來自製程氣體來源604之欲純化製程氣體，且然後將來自運轉中容器之所得經純化氣體排放至出口歧管，從而藉由適當設置選擇器閥將經純化製程氣體引導至經純化製程氣體遞送管線622以流動至微電子裝置製程設施624。停止運轉之容器係藉由使吹掃氣體流經其中以實現污染物自吸附劑脫附來再生，視情況藉由將熱量輸入再生中之容器中進行輔助，以進一步增強脫附之速率及程度，且然後使所得含有污染物之吹掃氣體在含有污染物之吹掃氣體管線620中流動至回收/再利用洗氣器626，在該洗氣器中例如可藉由催化氧化、僅清除、乾燥清除、化學反應、捕獲及溶解於處置介質中或以其他方式自吹掃氣體去除污染物，以使吹掃氣體再生以在系統中再循環及再使用。另一選擇為，洗氣器可僅處理吹掃氣體以去除來自其之污染物，且將所得清潔吹掃氣體排放至接受空氣或水，或以其他方式進行處置。 吹掃氣體可具有任一適宜類型，且可包含(例如)空氣或惰性氣體(例如氮、氬、氪、氦、氙或諸如此類)或自含有污染物之吹掃氣體有效去除該等污染物之其他吹掃氣體。 藉由所顯示佈置，入口及出口歧管中之選擇器閥可根據循環時間或程式循環切換或以其他方式進行調節以達成連續或換言之期望之氣體遞送系統操作模式。 如本文先前所論述，將瞭解本發明之纖維素碳熱解材料可與非纖維素碳熱解材料一起利用，例如參考圖22至圖23及下文所述實例1至3所顯示及闡述之彼等。 圖22係天然碳水化合物藉由直接壓縮形成之自黏著錠劑之照片，其中該自黏著錠劑未添加結合劑且具有超過1.32g/cc之原料密度。 圖23係顯示自各種天然碳水化合物來源壓縮之盤狀物之大小之範圍的照片。 非纖維素碳熱解材料之特性及特徵係由以下非限制性實例1至3進行更充分闡釋。實例 1 獲得天然玉米澱粉之供應，且對取自此供應之澱粉試樣進行稱重，並將其在實驗室空氣烘箱中加熱至195℃以乾燥並穩定該前體材料。然後在流動氮下在管式爐中在600℃下熱解經乾燥澱粉。在冷卻後，使用Micromeritics ASAP 2420孔隙計測得玉米澱粉衍生之碳熱解物之N2 BET表面積為578 m²/克。 對來自同一供應之玉米澱粉之另一試樣進行稱重並在約0.17 mPa (25,000 psi)之壓力下將其壓縮成錠劑形式以獲得預製件錠劑。對錠劑進行稱重並實施量測以使得能夠測定每一者之碎片密度。經壓縮玉米澱粉錠劑具有1.20克/cc之平均碎片密度。 然後在流動氮下在管式爐中在600℃之溫度下熱解該等玉米澱粉錠劑。在冷卻後，對所得碳錠劑進行稱重並實施量測，並計算其碎片密度。玉米澱粉衍生之碳錠劑之平均碎片密度為0.90克/cc。分析玉米澱粉衍生之碳錠劑之N2 BET表面積且發現其具有431 m²/克之表面積。然後將玉米澱粉衍生之碳錠劑再加載至管式爐中並在流動氮中將其加熱至600℃。接下來，將碳錠劑進一步加熱至735℃，在該溫度下將其暴露於流動CO2 達確定足以用於20%至25%燒失率(氧化重量損失)之時段，且然後在氮中使碳錠劑冷卻至室溫。在此物理氧化活化後，測得碳錠劑之密度為0.78克/cc。然後量測經活化碳錠劑之N2 BET表面積且發現其具有890 m²/克之表面積。實例 2 獲得工業玉米澱粉衍生之麥芽糊精之供應。對麥芽糊精之試樣進行稱重並在實驗室空氣烘箱中加熱以在235℃之溫度下乾燥並穩定該試樣。然後在流動氮下在管式爐中在600℃之溫度下熱解經乾燥麥芽糊精。在冷卻後，使用Micromeritics ASAP 2420孔隙計分析玉米澱粉衍生之麥芽糊精碳之N2 BET表面積。測得465 m²/克之表面積。 對同一玉米澱粉衍生之麥芽糊精之另一試樣進行稱重，並在約185.2 MPa (約26,857 psi)下將其壓縮成圓柱形錠劑形式以獲得預製件錠劑。對錠劑進行稱重並實施量測，使得可計算碎片密度。經壓縮麥芽糊精錠劑具有1.36克/cc之平均碎片密度。在流動氮下在管式爐中在600℃之溫度下熱解眾多個木薯澱粉錠劑。在冷卻後，對所得碳錠劑進行稱重並實施量測，並計算碎片密度。玉米澱粉衍生之麥芽糊精碳錠劑之平均碎片密度為1.06克/cc。分析玉米澱粉衍生之麥芽糊精碳錠劑之N2 BET表面積且發現其具有588 m²/克之表面積。 將玉米澱粉衍生之麥芽糊精碳錠劑再加載至管式爐中，並在流動氮中將其加熱至600℃，且然後進一步加熱至950℃，同時將其暴露於流動CO2 僅3小時至49.9wt%燒失率之程度，此後使錠劑在氮中冷卻至室溫。在此物理氧化活化後，碳錠劑之密度降低至0.76克/cc。再次量測經活化碳錠劑之N2 BET表面積且測得表面積升高至1581 m²/克。此吸附劑上甲烷吸附之後續量測顯示在21℃及35巴壓力下152.5cc CH4 /g之容量，此得到在35巴與1巴壓力之間121V/V之絕對CH4 工作容量。實例 3 在28MPa與338 MPa之間(約4050 psi至49,000 psi)之壓縮條件範圍下形成組合不同比率之論述於實例1中之天然玉米澱粉混合與論述於實例2中之玉米澱粉衍生之麥芽糊精之圓柱形錠劑，以獲得預製件錠劑。對錠劑進行稱重並以若干方式量測及評價強度及其他重要物理性質。經摻和材料遵循與利用純玉米澱粉或純麥芽糊精所獲得性質之混合物關係之高線性規則。 在熱解至600℃後，維持遵守混合規則。因此，確定以最佳比率摻和麥芽糊精及玉米澱粉或可能的天然澱粉中之任一者可利用該等材料中之每一者之有益品質。發現給出極佳性質及性能之一些更常見天然碳水化合物包括玉米、馬鈴薯、小麥及木薯之澱粉。 下表1概述本文所闡述之若干實施例之性質。   表1.自碳水化合物製備之活性碳單塊體錠劑之經量測性質 實例 4 選擇澱粉衍生之碳之若干試樣來測試三氟化硼吸附容量，乃因此大扁平分子可良好評估微孔碳中之狹縫形孔隙度。所有澱粉衍生之碳試樣皆在流動氮下在管式爐中在600℃之溫度下熱解。然後在600℃與1000℃之間之溫度下在CO2 中氧化活化每一者以將表面積提高至大於1000平方米/克。 各自分析澱粉衍生之碳錠劑之燒失率、錠劑密度及N2 BET表面積。然後，在植入摻雜氣體應用可採用之真空變壓操作模擬條件中在21℃下測試錠劑之三氟化硼吸附容量及遞送能力。將結果與PVDC衍生之碳吸附劑之代表性試樣相比較。 表2顯示此工作之結果。可看出源於各種澱粉及麥芽糊精之高表面積碳吸附劑均可達成與由PVDC碳所證實者類似之BF3 重量性吸附容量。亦藉由吸附氣體達到約725托下之平衡並在21℃之等溫條件下脫附返回至20托以測定工作容量，證實將大部分該所吸附BF3 遞送至真空製程(例如離子植入機)之能力。   表2. 所選碳水化合物衍生之碳吸附劑之三氟化硼容量數據 以類似方式，將一系列天然碳水化合物衍生之碳試樣活化且加以選擇用於測試胂吸附容量。所有試樣皆在600℃下在惰性氣體下熱解，然後在CO2 中在700℃與1000℃之間之溫度下實施活化。遵循與針對三氟化硼所闡述類似之途徑評價試樣。胂吸附結果顯示於表3中。 表3.所選碳水化合物衍生之吸附劑之胂容量數據 實例 5 針對可用作吸附劑之碳熱解材料之形成來評價纖維素以及非纖維素前體材料。評價作為前體材料之微晶型纖維素，以及糖、澱粉、幾丁質、幾丁聚糖、果膠及麥芽糊精。此研究中考慮之微晶型纖維素材料包括具有約50 µm之晶體大小之無水纖維素微晶型粉末，其係購自Acros Organics (Thermo Fisher Scientific,http://www.acros.com )及Microcrystalline Cellulose - Ultra Pure Powder (Avicel® PH-101, Sigma-Aldrich Co., LLC)。 利用微晶型纖維素製備呈粉末及錠劑形式之微孔碳熱解材料。在適當條件下，發現該材料經由直接壓縮(未使用結合劑)形成強固體錠劑，且錠劑結構足夠開放使得熱分解期間之副產物氣體可易於逃脫該結構，而不會使所形成碎片顯著膨脹或損壞。所得碳熱解錠劑係堅固的且似乎具有良好氣體滲透性且發現其易於經CO2 活化。代表性碳熱解錠劑展現以下性質：在熱解時約400m2 /g至600m2 /g N2 BET表面積；在約25%至40%燒失率(約19%至15%產率)下約1100-1500m2 /g N2 BET表面積；約0.90g/cc至1.15g/cc之熱解密度；約0.67g/cc至0.90g/cc之經活化密度；及約1×10-14 m2 至2×10-14 m2 之滲透常數K。 如下處理微晶型纖維素。使用Carver Laboratory Press及0.5"直徑不銹鋼壓模製備圓形錠劑。將每一錠劑製備成約1.5g並在約14,000-28,000psi加載壓力下加壓達60秒至30分鐘範圍內之保持時間。判斷所有錠劑之外觀皆係令人滿意的。該等錠劑顯示於圖24及圖25中。量測密度且其在約1.00g/cc至1.35g/cc之範圍內。加壓錠劑具有約8.5mm至9.5mm之高度。對於30分鐘壓力保持相對於60秒壓力保持未觀察到明顯優點，且對於28,000psi壓力加載相對於14,000psi壓力加載未觀察到明顯優點。 在流動N2 中將該等微晶型纖維素錠劑熱解至800℃，因此得到充分碳化之錠劑，此後在流動CO2 中在900℃下實施氧化活化達不同時長以控制燒失率。該等錠劑繪示於圖25至圖26及圖29至圖31中，且具有圓柱形形式。在本發明之廣泛實踐中涵蓋除圓柱形以外之形式。為參考，圖27係顯示經由預成形及受控熱解製備之所形成碳熱解吸附劑碎片之各種形狀及大小之照片，且圖28係具有空間填充形狀之碳熱解吸附劑物件之一個實施例之照片，該碳熱解吸附劑物件可經佈置使得毗鄰碳熱解吸附劑物件彼此接觸，使得碳熱解吸附劑物件之相應陣列可用於在適於容納碳熱解吸附劑對其具有吸附親和力之氣體之吸附劑容器之包封體積內最大化吸附劑密度。 經熱解錠劑之密度為約0.90 g/cc至1.15g/cc。經熱解錠劑之直徑為約0.86cm且高度約0.54cm。經熱解錠劑之產率為約19wt.%至24wt.%且CO2 活化之錠劑之產率為約8wt.%至19wt.%。經計算燒失率在約5wt%至60wt%之範圍鎳。 此後使經碳化及活化之錠劑經受全N2 及CO2 等溫孔隙度量測分析。孔隙度量測結果闡述於下表4中。 表4.經熱解及經活化微晶型纖維素衍生之碳錠劑之孔隙度量測結果 在900℃下在CO2 中燒失率(wt.%)隨處理時間變化之圖形顯示於針對微晶型纖維素碳錠劑之圖15中。 因此在900℃下之燒失率呈現為線性函數，且圖32圖形之線性度證明經驗工作之一致性及再現性。該數據表明在該等條件下在CO2 中之60分鐘活化可僅產生約5wt%燒失率。 在圖33中繪示微晶型纖維素碳錠劑之表面積(重量性及體積性)隨燒失率變化之圖形。自此圖形，看出約50wt.%燒失率產生約1990 m2 /g之表面積且約57.5wt.%燒失率產生約2147m2 /g之表面積，且在該等高燒失率下體積性表面積有所下降，且當考慮產率時，較高活化程度之益處係最小的或可能係負的。 使用先前確認之超微孔吸附劑碳之所量測密度與重量性N2 BET表面積及對甲烷之體積性吸附容量之間之極強相關性，計算每一試樣之所估計CH4 容積。針對在900℃下使用CO2 活化之微晶型纖維素碳錠劑在圖34中繪製CH4 容積估計值對燒失率之圖形。自此圖形，看出較高燒失率產生接近約140 V/V之甲烷容量。 針對在900℃下使用CO2 活化之微晶型纖維素碳錠劑在圖35中繪製所量測微孔體積及所計算中孔+大孔體積對燒失率之圖形。此曲線顯示在高於35wt%之燒失率下，微晶型纖維素碳錠劑之中孔及大孔體積之量開始增加。在圖36中估計在900℃下使用CO2 活化之微晶型纖維素碳錠劑之微孔體積對中孔+大孔體積之比率，其隨燒失率而變化。該等結果表明，關於密度及甲烷吸附之微孔體積，最佳化之微晶型纖維素碳以19%與33%之間之燒失率存在，密度為0.9 +/- 0.05 g/cc且產率為14 wt.%至17wt.%。較高氧化活化程度似乎打開較大孔，且降低碳密度，相應益處極少。 圖37顯示微晶型纖維素試樣在77凱氏溫度下之氮吸附等溫線(所吸附氮之體積(cc氮/克)，隨壓力變化)。圖38顯示在0℃下微晶型纖維素試樣之CO2 吸附等溫線(所吸附CO2 之體積(cc氮/克)，隨壓力(托)變化)。圖39顯示微晶型纖維素試樣之α-S曲線(在標準溫度及壓力條件下所吸附氮之體積(以cc/g表示)，隨在標準溫度及壓力條件下所吸附氮之體積(以cc/g表示)變化)。自此系列孔隙度量測曲線，可看出儘管表面積在高於35wt%之燒失率下繼續增加，但等溫線之形狀指示在該等較高活化程度下孔有所加寬。對於本文針對目標吸附儲存及脫附遞送所論述之大多數氣體分子，較寬孔可能沒有益處且可能犧牲容積。 因此，本發明涵蓋供應所用包裝氣體之方法，該方法包含在氣體供應包裝中包裝纖維素碳熱解物。纖維素碳熱解物可具有如本文各種各樣地揭示之任一適宜類型。 在另一態樣中，本發明係關於氣體純化器，其包含界定內部體積且適於氣體流經之外殼，及在外殼之內部體積中之本發明之纖維素碳熱解吸附劑，其經佈置以與流經外殼之氣體接觸以吸附地純化該氣體。本發明之另一態樣係關於供應用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之經純化氣體之方法，該方法包含使用一或多種具有該特徵之氣體純化器。 本發明之另一態樣係關於空氣過濾及/或純化器件，其包含容納包含本發明之纖維素碳熱解吸附劑之過濾材料之外殼，該吸附劑經佈置以與引導穿過外殼之空氣流接觸以吸附地去除空氣雜質。 本發明之另一態樣係關於氣體供應包裝，其包含含有如本文各種各樣地闡述之本發明纖維素碳熱解吸附劑之氣體儲存及分配容器，該吸附劑用於使氣體以經吸附狀態可逆地保留於其上，並在氣體供應包裝之分配條件下使氣體脫附以自容器排放。 在另一態樣中，本發明係關於吸附劑，其包含纖維素前體材料及一或多種非纖維素前體材料之熱解物。在該吸附劑中，該一或多種非纖維素前體材料係選自由以下組成之群：合成聚合材料、基於石油之材料、石油衍生之材料、除纖維素以外之碳水化合物，及上述各項之組合、摻合物及混合物。該一或多種非纖維素前體材料例如可選自由聚二氯亞乙烯聚合物及共聚物及聚二氟亞乙烯聚合物及共聚物組成之群。在各個實施例中，該一或多種非纖維素前體材料可選自由澱粉及麥芽糊精組成之群。 在如本文各種各樣地闡述之吸附劑中，纖維素前體材料可包含微晶型纖維素。吸附劑可包含(例如)包含兩種或更多種不同纖維素材料之纖維素前體材料之熱解物。 在各個實施例中，基於纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，本發明之吸附劑可包含至少50重量%之濃度之纖維素前體材料。 可以任一適宜方式(例如藉由化學及/或物理活化)活化本發明之吸附劑。例如，可藉由在600℃至1200℃範圍內之溫度下在於呈與惰性氣體之混合物或作為純氣體流之CO2 、空氣或蒸氣之暴露中燃燒來活化熱解物。 在各個實施例中，本發明之吸附劑可包含：(i) 微晶型纖維素熱解物；及(ii) (a)澱粉及(b)麥芽糊精中之至少一者之熱解物。因此，例如，吸附劑可包含微晶型纖維素熱解物及澱粉之熱解物，或另一選擇為，吸附劑可包含微晶型纖維素熱解物及麥芽糊精之熱解物，或另一選擇為，吸附劑可包含微晶型纖維素熱解物、澱粉熱解物及麥芽糊精之熱解物。 在另一態樣中，本發明係關於氣體供應包裝，其包含容納如本文各種各樣地闡述之本發明吸附劑之容器，其用於使氣體吸附地儲存於該吸附劑上並使來自該吸附劑之氣體在氣體供應包裝之分配條件下脫附。 本發明之再一態樣係關於氣體過濾器及/或純化器，其包含用於過濾及/或純化之氣體流經之外殼，該外殼容納如本文各種各樣地闡述之本發明吸附劑，該吸附劑用於與氣體接觸。 本發明之再一態樣係關於包裝氣體之方法，其包含將氣體吸附於如本文各種各樣地闡述之本發明吸附劑上，其中該吸附劑係包裝在氣體儲存及分配容器中。 本發明之另一態樣係關於過濾及/或純化氣體之方法，其包含使氣體與如本文各種各樣地闡述之本發明吸附劑接觸，該吸附劑對該氣體之一或多種組份具有吸附親和力。 如本文關於本發明之特性、態樣及實施例各種各樣地闡述之本發明在具體實施方案中可經構成為包含該等特性、態樣及實施例中之一部分或全部，由其組成或基本上由其組成，以及其要素及組份經聚集以構成本發明之各種其他實施方案。本發明以各種排列及組合相應地涵蓋在本發明之範圍內之該等特性、態樣及實施例或其所選擇之一者或多者。 本發明之吸附劑可如本文在其實施例中之任一者中各種各樣地闡述來形成、製造及利用，且該吸附劑之特徵可能在於本文所闡述之吸附劑特徵中之任一者，包括其所選擇之一者或多者，如各種各樣地闡述。 因此，儘管本文已參考特定態樣、特性及闡釋性實施例闡述了本發明，但將瞭解本發明之效用並不因此受到限制，而是擴展至且涵蓋眾多其他變化形式、修改形式及替代實施例，如熟習本發明領域技術者基於本文闡述將自己想到者。相應地，如下文所主張之本發明意欲廣泛地解釋及解譯為包括在本發明之精神及範圍內之所有該等變化形式、修改形式及替代實施例。
10‧‧‧在線氣體純化器
12‧‧‧純化器容器
14‧‧‧外接圓柱形壁
18‧‧‧氣體入口管線
20‧‧‧氣體出口管線
50‧‧‧氣體純化器裝置
52‧‧‧可旋轉盤狀托盤
54‧‧‧離散托盤部分
56‧‧‧離散托盤部分
58‧‧‧離散托盤部分
60‧‧‧徑向壁總成
62‧‧‧熱再生護罩
64‧‧‧氣體接觸護罩
66‧‧‧再生氣體管線
68‧‧‧排放管線
70‧‧‧氣體進給管線
72‧‧‧箭頭
74‧‧‧驅動輥
76‧‧‧軸
78‧‧‧驅動馬達
82‧‧‧電源線
200‧‧‧儲存及遞送系統
204‧‧‧儲存及分配容器
205‧‧‧盤狀物
206‧‧‧閥頭
208‧‧‧手動致動器
210‧‧‧耦合件
212‧‧‧分配導管
214‧‧‧壓力轉換器
216‧‧‧惰性吹掃單元
220‧‧‧質流控制器
222‧‧‧過濾器
224‧‧‧耦合件
302‧‧‧氣體儲存及分配容器
304‧‧‧閥頭
306‧‧‧手動閥致動輪
346‧‧‧壁
350‧‧‧微粒纖維素碳熱解吸附劑
352‧‧‧內部體積
360‧‧‧多孔燒結管
400‧‧‧氣體過濾器系統
401‧‧‧過濾器總成
402‧‧‧內部體積
403‧‧‧外殼
404‧‧‧上部層及下部層/纖維狀過濾器材料層
405‧‧‧微晶型纖維素熱解吸附劑層
500‧‧‧波狀聚合物膜片陣列
502‧‧‧陣列
504‧‧‧經活化碳蜂巢式陣列
510‧‧‧純化器裝置
512‧‧‧入口
514‧‧‧入口管
516‧‧‧帶螺紋部分
518‧‧‧圓柱形外殼/純化器外殼
520‧‧‧微晶型纖維素熱解吸附劑
522‧‧‧出口
524‧‧‧帶螺紋部分
526‧‧‧出口管
600‧‧‧氣體遞送系統
602‧‧‧吹掃氣體來源
604‧‧‧製程氣體來源
606‧‧‧吹掃氣體管線
608‧‧‧製程氣體進給管線
610‧‧‧入口歧管
612‧‧‧純化器容器
614‧‧‧純化器容器
618‧‧‧出口歧管
622‧‧‧經純化製程氣體遞送管線/含有污染物之吹掃氣體管線
624‧‧‧微電子裝置製程設施
626‧‧‧回收/再利用洗氣器
A‧‧‧箭頭/旋轉方向
B‧‧‧箭頭
圖1係根據本發明之一個實施例置於製程線中之在線氣體純化器之示意性代表，該純化器用於利用碳熱解材料純化流經其之氣體。 圖2係用於吸附純化氣體流之氣體純化器裝置之透視示意圖。 圖3係如在圖2氣體純化器裝置中示意性地顯示之類型之托盤之透視圖，其顯示填充有本發明之顆粒碳熱解吸附劑之托盤，但其因具有將托盤之體積分成象限之徑向壁總成而與圖2中所顯示托盤之結構不同，每一象限具有90°之弧長。 圖4係圖3之托盤之底部透視圖，其顯示托盤之底盤，碳熱解吸附劑在四個部分中加載於該底盤上。 圖5係根據本發明之另一實施例利用碳單塊體吸附劑之儲存及遞送系統之示意性代表。 圖6係根據本發明之另一實施例包括氣體儲存及分配容器之氣體供應包裝之透視剖面圖，其顯示該容器在含有微粒碳吸附劑時之內部結構。 圖7係根據本發明之一個實施例之氣體過濾器系統之剖面立視圖。 圖8係圖7之氣體過濾器系統俯視圖，其顯示該系統之頂部入口面。 圖9係根據本發明之另一實施例之氣體過濾器系統之剖面立視圖，其中所有部件及組件皆相應地根據圖7來編號，但其中，與圖7之氣體純化系統相比，過濾器總成在纖維狀過濾器材料層面向入口之表面上包含微晶型纖維素熱解吸附劑之顆粒狀粒子層，使得欲純化之氣體首先與吸附劑接觸，然後其流經纖維狀過濾器材料層。 圖10係圖9之氣體過濾器系統之俯視圖，其顯示提供至系統之所圖解說明入口面之過濾器總成。 圖11係波狀聚合物膜片之陣列之示意性部分分解之透視圖。 圖12係在圖11中所顯示之陣列熔融/鍵結及熱解後之陣列之正視圖。 圖13係源於圖11及/或圖12之陣列之經活化碳蜂巢式陣列之透視圖。 圖14係根據本發明之一個實施例之微孔熱解碳純化器裝置之經分解之部分剖面圖。 圖15係在橫向於圖14之純化器裝置之縱軸之平面上獲取之剖面圖，其顯示置於外殼之內部體積中之微晶型纖維素熱解吸附劑。 圖16係圖14在與純化器裝置之中心縱軸相交之平面上之純化器裝置之剖面圖(在垂直定向上)，其顯示置於外殼之內部體積中之微晶型纖維素熱解吸附劑。 圖17係在橫向於如圖14中所顯示類型之純化器裝置之縱軸之平面上獲取之純化器裝置之剖面圖，其顯示在純化器外殼中呈經擠壓通道式單塊體形式之微晶型纖維素熱解吸附劑。 圖18顯示圖17之純化器裝置在與純化器裝置之中心縱軸相交之平面上之剖面圖(在垂直定向上)，以圖解說明經擠壓單塊體中之通道。 圖19係根據本發明之另一實施例如圖14中所顯示類型之純化器裝置在橫向於純化器裝置之縱軸之平面上獲取之剖面圖。 圖20係圖19之純化器裝置在與純化器裝置之中心縱軸相交之平面上之剖面圖(在垂直定向上)，其顯示在純化器外殼中呈蜂巢式結構之微粒吸附劑形式之微晶型纖維素熱解吸附劑。 圖21係根據本發明之一個實施例之氣體遞送系統之示意性代表，其用於微電子裝置製程設施。 圖22係天然碳水化合物藉由直接壓縮形成之自黏著錠劑之照片，其未添加結合劑且具有超過1.32g/cc之原料密度。 圖23係顯示自各種天然碳水化合物來源壓縮之盤狀物之一系列大小之照片。 圖24係加壓形成之微晶型纖維素錠劑之照片，該錠劑具有＞1.30g/cc之平均碎片密度。 圖25係在熱解成碳後切在氧化活化後在加壓時加壓形成之微晶型纖維素錠劑之照片。 圖26係根據本發明之一個實施例自微晶型纖維素製備之若干纖維素碳熱解物件之照片，在自熱解爐去除該等物件時，其具有＞1.05g/cc之平均密度。 圖27係顯示經由預成形及受控熱解製備之所形成碳熱解吸附劑碎片之各種形狀及大小之照片。 圖28係具有空間填充形狀之碳熱解吸附劑物件之一個實施例之照片，該物件可經佈置使得毗鄰碳熱解吸附劑物件彼此接觸，使得碳熱解吸附劑物件之相應陣列可用於使在適於容納碳熱解吸附劑對其具有吸附親和力之氣體之吸附劑容器之包封體積內的吸附劑密度最大化。 圖29係源於經壓縮微晶型纖維素且具有0.77g/cc之密度及1247sq.m/g之表面積之固結碳吸附劑單塊體之裂解碎片在增加之放大率下之一系列SEM顯微照片。 圖30係圖12之源於經壓縮微晶型纖維素且具有0.77g/cc之密度及1247sq.m/g之表面積之同一固結碳吸附劑單塊體之表面之SEM顯微照片。 圖31係圖29及圖30之經活化碳吸附劑單塊體中之微孔隙度之較高放大率SEM影像。 圖32係自微晶型纖維素製備之纖維素碳熱解物件在900℃下在CO2 中之燒失率(wt.%)隨處理時間變化之圖形。 圖33係自微晶型纖維素製備之纖維素碳熱解物件之表面積(重量性及體積性二者)隨燒失率變化之圖形。 圖34係基於所確立相關性自微晶型纖維素製備且使用CO2 在900℃下活化之纖維素碳熱解物件之所估計CH4 容積對燒失率之曲線。 圖35係自微晶型纖維素製備且使用CO2 在900℃下活化之纖維素碳熱解物件之經量測微孔體積及經計算中孔+大孔體積對燒失率之圖形。 圖36係自微晶型纖維素製備且使用CO2 在900℃下活化之纖維素碳熱解物件之微孔體積對中孔+大孔體積之所估計比率隨燒失率變化之圖形。 圖37係自微晶型纖維素製備之纖維素碳熱解物件在77凱氏溫度(° Kelvin)下之氮吸附等溫線(所吸附氮之體積(cc氮/克)，隨壓力變化)之曲線。 圖38係自微晶型纖維素製備之纖維素碳熱解物件在0℃下之CO2 吸附等溫線(所吸附CO2 之體積(cc氮/克)，隨壓力(托(torr))變化)之曲線。 圖39係自微晶型纖維素製備之纖維素碳熱解物件之α-S曲線(在標準溫度及壓力條件下所吸附氮之體積(以cc/g表示)，隨在標準溫度及壓力條件下所吸附氮之體積(以cc/g表示)變化)。
10‧‧‧在線氣體純化器
12‧‧‧純化器容器
14‧‧‧外接圓柱形壁
18‧‧‧氣體入口管線
20‧‧‧氣體出口管線

Claims (75)

  1. 一種纖維素碳熱解物，其將用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品的氣體可逆地吸附於其上。
  2. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含以下各項中之一或多者之熱解物：木漿、鋸屑、新聞用紙、椰子殼、橄欖核、桃核、杏核、黏液纖維、黏液嫘縈、棉花、棉絨、摩洛哥堅果殼(argan nutshell)、澳洲胡桃殼(macadamia nutshell)、乙酸纖維素、細菌纖維素、木質素、黑刺李核、胡桃殼、棗核、稻殼、咖啡殼、咖啡渣、蔗渣、高粱秸稈、竹材、芒果核、杏核殼、玉米穗軸、櫻桃核及葡萄籽。
  3. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含微晶型纖維素之熱解物。
  4. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含一或多種選自由以下組成之群之氣體：氫化物、鹵化物、有機金屬、氫、CO2 、CO、C2 -C4 烴，及上述各項中之兩者或更多者之混合物。
  5. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含一或多種選自由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷及丁烯組成之群之氣體。
  6. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含一或多種選自由以下組成之群之氣體：胂、膦、鍺烷、二硼烷、矽烷、二矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、C2 -C4 烴、乙炔、氫、銻化氫、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、三氟化氮、四氟化鍺、四氟化矽、三氟化砷、五氟化砷、三氟化膦、五氟化磷、氟、氯、氟化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫、鹵化甲烷、鹵化乙烷、鋁烷、錫烷、三矽烷、氨、一氧化碳、二氧化碳、羰基氟化物、一氧化二氮、上述各項之同位素富集之變體，及上述各項中之兩者或更多者之組合。
  7. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含氫化物氣體。
  8. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含鹵化物氣體。
  9. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含氣態有機金屬。
  10. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含選自由以下組成之群之氣體：(i) 氫化物、(ii) 鹵化物、(iii) 有機金屬、(iv) 氫、(v)二氧化碳、(vi)一氧化碳、(vii) 甲烷、(viii)天然氣、(ix) 乙烷、(x) 乙烯、(xi) 丙烷、(xii) 丙烯、(xiii) 丁烷、(xiv) 丁烯，及該等氣體中之兩者或更多者之組合。
  11. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含半導體製造氣體。
  12. 如請求項11之纖維素碳熱解物，其中該半導體製造氣體包含選自由以下組成之群之氣體：用於離子植入之摻雜氣體、用於氣相沈積方法之前體、蝕刻劑、清潔試劑、上述各項中之兩者或更多者之氣體混合物，及包括上述氣體中之一或多者以及共流氣體、載氣及稀釋劑中之一或多者之氣體混合物。
  13. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其特徵在於以下特徵中之任一或多者：具有小於0.5%之總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；具有0.55g/cc至1.35g/cc之碎片密度；具有0.60g/cc至1.30g/cc之碎片密度；具有0.5 g/cc至1.3 g/cc之整體密度；該吸附劑無結合劑；具有在750m2 /克至3000 m2 /克範圍內之N2 BET表面積；其孔體積之至少40%呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；其孔體積之至少70%呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；其孔體積之40%至90%或更高呈具有在0.3 nm至2.0 nm範圍內之大小之微孔；具有在21℃及35巴(bar)壓力下大於110V/V之甲烷吸附容量；具有在21℃及35巴壓力下大於125V/V之甲烷吸附容量；具有在21℃及35巴壓力下在140V/V至220V/V範圍內之甲烷吸附容量；及具有在35巴與1巴之間至少75V/V、例如在75V/V至125V/V範圍內之甲烷吸附工作/δ容量。
  14. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其特徵在於＜ 1%之總灰分含量，如藉由ASTM D2866-11之程序所測定；在0.50 g/cc至1.40 g/cc範圍內之碎片密度；大於750 m2 /gm之N2 BET表面積；及在21℃及35巴壓力下大於100V/V之甲烷吸附容量。
  15. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其特徵在於在35巴(508 psig)及21℃下至少100 V/V之甲烷吸附容量。
  16. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其係呈單塊體形式。
  17. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其係呈微粒形式。
  18. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含包括孔體積之小於60%呈中孔及/或呈大孔之孔隙度。
  19. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其特徵在於至少1.1 g/cc之密度及在35巴壓力及21℃之溫度下至少140 V/V之甲烷容量。
  20. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其特徵在於大於750 m2 /g之表面積、大於0.75 g/cc之碎片密度及大於0.5 g/cc之整體密度。
  21. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其特徵在於至少750 m2 /g之N2 BET表面積。
  22. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含包括孔體積之至少50%由大小在0.3 nm與2.0 nm間之孔構成之孔隙度。
  23. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含纖維素前體材料及一或多種非纖維素前體材料之熱解物。
  24. 如請求項23之纖維素碳熱解物，其中該一或多種非纖維素前體材料係選自由以下組成之群：合成聚合材料、基於石油之材料、石油衍生之材料、除纖維素以外之碳水化合物，及上述各項之組合、摻合物及混合物。
  25. 如請求項24之纖維素碳熱解物，其中該一或多種非纖維素前體材料係選自由聚二氯亞乙烯聚合物及共聚物及聚二氟亞乙烯聚合物及共聚物組成之群。
  26. 如請求項24之纖維素碳熱解物，其中該一或多種非纖維素前體材料係選自由澱粉及麥芽糊精組成之群。
  27. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含包括兩種或更多種不同纖維素材料之纖維素前體材料之熱解物。
  28. 如請求項23之纖維素碳熱解物，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，纖維素前體材料之濃度為至少50重量%。
  29. 如請求項1之纖維素碳熱解物，其包含藉由化學及/或物理活化而活化之熱解物。
  30. 如請求項29之纖維素碳熱解物，其中該熱解物已藉由在600℃至1200℃範圍內之溫度下在於呈與惰性氣體之混合物或作為純氣體流之CO2 、空氣或蒸氣之暴露中燃燒而經活化。
  31. 一種氣體供應包裝，其包含含有如請求項1至30中任一項之纖維素碳熱解物之氣體儲存及分配容器。
  32. 一種製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之方法，其包含自如請求項31之氣體供應包裝供應用於該製造之氣體。
  33. 一種供應用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之氣體的方法，該方法包含提供如請求項31之氣體供應包裝以用於製造該產品之方法中。
  34. 一種供應所用包裝氣體之方法，該方法包含在如請求項1至30中任一項之氣體供應包裝中包裝纖維素碳熱解物。
  35. 一種氣體純化器，其包含界定內部體積且適於氣體流經之外殼，及在該外殼之內部體積中之如請求項1至30中任一項之纖維素碳熱解吸附劑，該吸附劑經佈置以與流經該外殼之該氣體接觸以吸附地純化該氣體。
  36. 一種供應用於製造選自由半導體產品、平板顯示器及太陽能面板組成之群之產品之經純化氣體的方法，該方法包含使用一或多個如請求項35之氣體純化器。
  37. 一種空氣過濾及/或純化器件，其包含容納包含如請求項1至30中任一項之纖維素碳熱解吸附劑之過濾材料之外殼，該吸附劑經佈置以與引導穿過該外殼之空氣流接觸以吸附地去除空氣雜質。
  38. 一種氣體供應包裝，其包含含有如請求項1至30中任一項之纖維素碳熱解吸附劑之氣體儲存及分配容器，該吸附劑用於使氣體以經吸附狀態可逆地保留於其上，並在該氣體供應包裝之分配條件下使氣體脫附以自該容器排放。
  39. 一種吸附劑，其包含纖維素前體材料及一或多種非纖維素前體材料之熱解物。
  40. 如請求項39之吸附劑，其中該一或多種非纖維素前體材料係選自由以下組成之群：合成聚合材料、基於石油之材料、石油衍生之材料、除纖維素以外之碳水化合物，及上述各項之組合、摻合物及混合物。
  41. 如請求項40之吸附劑，其中該一或多種非纖維素前體材料係選自由聚二氯亞乙烯聚合物及共聚物及聚二氟亞乙烯聚合物及共聚物組成之群。
  42. 如請求項40之吸附劑，其中該一或多種非纖維素前體材料係選自由澱粉及麥芽糊精組成之群。
  43. 如請求項39之吸附劑，其中該纖維素前體材料包含微晶型纖維素。
  44. 如請求項39之吸附劑，其包含包括兩種或更多種不同纖維素材料之纖維素前體材料之熱解物。
  45. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，纖維素前體材料之濃度為至少50重量%。
  46. 如請求項39之吸附劑，其包含藉由化學及/或物理活化而活化之熱解物。
  47. 如請求項46之吸附劑，其中該熱解物已藉由在600℃至1200℃範圍內之溫度下在於呈與惰性氣體之混合物或作為純氣體流之CO2 、空氣或蒸氣之暴露中燃燒而經活化。
  48. 如請求項39之吸附劑，其包含： (i)微晶型纖維素熱解物；及 (ii) (a)澱粉及(b)麥芽糊精中之至少一者之熱解物。
  49. 如請求項48之吸附劑，其包含微晶型纖維素熱解物及澱粉之熱解物。
  50. 如請求項48之吸附劑，其包含微晶型纖維素熱解物及麥芽糊精之熱解物。
  51. 如請求項48之吸附劑，其包含微晶型纖維素熱解物、澱粉熱解物及麥芽糊精之熱解物。
  52. 一種氣體供應包裝，其包含容納如請求項39至51中任一項之吸附劑之容器，該吸附劑用於使氣體吸附儲存於其上，並用於在該氣體供應包裝之分配條件下使氣體自其脫附。
  53. 一種氣體過濾器及/或純化器，其包含用於過濾及/或純化之氣體流經之外殼，該外殼容納如請求項39至51中任一項之吸附劑，該吸附劑用於與該氣體接觸。
  54. 如請求項53之氣體過濾器。
  55. 如請求項53之氣體純化器。
  56. 一種包裝氣體之方法，其包含使該氣體吸附於如請求項39至51中任一項之吸附劑上，其中該吸附劑係包裝在氣體儲存及分配容器中。
  57. 一種過濾及/或純化氣體之方法，其包含使該氣體與如請求項39至51中任一項之吸附劑接觸，該吸附劑對該氣體之一或多種組份具有吸附親和力。
  58. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，該纖維素前體材料係以5重量%至98重量%之濃度存在。
  59. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，該纖維素前體材料係以至少50重量%之濃度存在。
  60. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，該纖維素前體材料係以55重量%至98重量%之濃度存在。
  61. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，該纖維素前體材料係以60重量%至80重量%之濃度存在。
  62. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，該纖維素前體材料係以65重量%至95重量%之濃度存在。
  63. 如請求項39之吸附劑，其中基於該纖維素前體材料及非纖維素前體材料之總重量，該纖維素前體材料係以70重量%至90重量%之濃度存在。
  64. 如請求項6之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含同位素富集之變體，其同位素富集程度高於其元素之至少一種同位素之天然豐度水準，且其中高於該天然豐度水準之同位素富集程度在天然豐度水準與該同位素富集元素在該氣體中之100%同位素濃度間之差異之5%至100%之範圍內。
  65. 如請求項6之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含含有同位素富集之硼之氣體。
  66. 如請求項6之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含含有同位素富集之矽之氣體。
  67. 如請求項6之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含含有同位素富集之鍺之氣體。
  68. 如請求項47之吸附劑，其中該燃燒氣體包含CO2 與惰性氣體之混合物。
  69. 如請求項68之吸附劑，其中基於該燃燒氣體之總體積，CO2 係以30體積%至98體積%範圍內之濃度存於該燃燒氣體中。
  70. 如請求項47之吸附劑，其中該燃燒氣體包含空氣與惰性氣體之混合物。
  71. 如請求項70之吸附劑，其中基於該燃燒氣體之總體積，空氣係以30體積%至98體積%範圍內之濃度存於該燃燒氣體中。
  72. 如請求項47之吸附劑，其中該燃燒氣體包含蒸氣與惰性氣體之混合物。
  73. 如請求項72之吸附劑，其中基於該燃燒氣體之總體積，空氣係以30體積%至98體積%範圍內之濃度存於該燃燒氣體中。
  74. 如請求項4之纖維素碳熱解物，其中該氣體包含上述各項中之兩者或更多者之混合物，其中該氣體混合物之每一組份氣體之濃度均以2體積%至98體積%範圍內之濃度存在，其中該氣體混合物之所有組份氣體之體積百分比總計為100體積%。
  75. 如請求項12之纖維素碳熱解物，其中該半導體製造氣體包含上述各項中之兩者或更多者之氣體混合物，或包括上述各項中之一或多者以及共流氣體、載氣及稀釋劑中之一或多者之氣體混合物，其中該氣體混合物之每一組份氣體之濃度均在2體積%至98體積%之範圍內，其中該氣體混合物之所有組份氣體之體積百分比總計為100體積%。
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