本发明涉及一种磷烷气体净化材料及其制备方法。
背景技术：
磷烷，无色有毒易燃气体，有蒜臭味，不溶于热水，微溶于冷水，溶于乙醇、乙醚。
在电子气家族中，硅烷、磷烷、硼烷、砷烷应用量较大，是IC制造极为重要的原料。其中的磷烷是半导体器件制造中的重要N型掺杂源，同时，磷烷还用于多晶硅化学气相沉淀、外延GaP材料、离子注人工艺、MO CVD工艺、磷硅玻璃(PSG)钝化膜制备等工艺中。
磷化氢污染主要来源于工业上制备镁粉，含有磷酸钙水泥遇水时，含有磷的矿砂遇水或湿空气潮解，用黄磷制备赤磷过程中磷蒸气与水蒸气结合时都可产生磷化氢。含有磷的锌、锡、铝、镁遇弱酸或受水作用时及饲料发酵时，也可产生磷化氢。磷化锌用作灭鼠药及粮仓熏蒸杀虫剂时，磷化锌遇酸迅速分解产生磷化氢。杀虫剂遇水与阳光能缓慢分解产生磷化氢。磷化铝用作粮仓熏蒸杀虫剂，遇水分解亦可产生磷化氢。
磷化氢作用于细胞酶，影响细胞代谢，发生内窒息。其主要损害神经系统、呼吸系统、心脏、肾脏及肝脏。10mg/m3接触6小时，有中毒症状；409-846mg/m3时，半至1小时发生死亡。
磷化氢经呼吸道吸入或磷化物在胃肠道发生气体后吸收，主要用途于神经系统、心脏、肝脏及肾脏。人接触时在1.4-4.2mg/m3即闻到其烂鱼气味，10mg/m3接触6小时有中毒症状，在409-846mg/m3，30分钟至1小时致死。
因而，面对磷烷气体对人类的危害，力求在现有的物力、财力条件允许的情况下，开发磷烷气体净化材料，以有效解决此气体污染问题。
而目前市场上现有的除磷烷气体材料一般去除速率慢，去除容量小，效果不理想。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种磷烷气体净化材料的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，制备出的净化材料可快速去除磷烷，且去除容量大。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种磷烷气体净化材料的制备方法，将载体、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素混合均匀，再加入糊精和水搅拌混匀后，挤出成型，烘干，煅烧，即得所述净化材料，
其中，所述载体、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素、糊精的重量比为1：0.06~0.35：0.05~0.20：0.01~0.10：0.01~0.08。
本发明中选用大比表面积、多孔性物质为载体，优选地，所述载体为活性氧化铝、凹土、分子筛中的一种或多种的混合物。
优选地，所述挤出在挤出机中进行，将所述净化材料制成条形颗粒。
优选地，所述烘干在温度90~120℃下进行。
优选地，所述煅烧在350~450℃下进行。
优选地，所述煅烧在马弗炉中进行。
优选地，所述煅烧的煅烧时间为3~5h。
本发明中，羟甲基纤维素起到润滑和造孔的作用，润滑有助于原料从挤出机中挤出，可使挤出的条形颗粒表面更加光滑；造孔主要是材料在煅烧时离开基体而形成气孔，有助于提高材料的净化性能。
本发明中，糊精起到粘结作用，可增加条形颗粒的强度。
本发明采取的另一种技术方案是：
一种由上述制备方法制备得到的净化材料。
进一步地，所述净化材料为条形颗粒，其直径为2mm~3mm。
进一步地，所述净化材料的比表面积为200m2/g~1000m2/g，堆积密度为0.5g/ml~0.75g/ml。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明制备方法制备得到的净化材料具有良好的磷烷气体净化效果，净化速率快，使用方便而且制备工艺简单，实用性强。
本发明制备工艺简单，便于工业化大规模生产。
具体实施方式
本发明选用大比表面积、多孔性物质（如：活性氧化铝、凹土、分子筛）为载体，加入活性组分（高锰酸钠、硫酸铜），经过混匀、挤出成型后，使活性组分均匀分散在载体的内外表面上，制得具有较大比表面积和较高活性负载量的净化材料。因大比表面积，磷烷气体易进入净化材料的孔道内与活性组分接触反应，因此反应速率快，单位质量活性组分的利用率高，且反应持久。
本发明净化材料中加入糊精，可增加条形颗粒的强度，使制得的条形颗粒因强度高，不易碎。加入具有润滑作用羟甲基纤维素，便于原料从挤出机中挤出，提高了生产效率和降低了损耗率。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于这些实施例。
以下实施例中净化材料采取如下测试方法进行评价：
磷烷气体去除率：将磷烷气体净化材料样品倒出搅拌均匀，用量筒量取116ml样品倒入已备好的内径为2.54cm的玻璃吸收管中，并保证填充紧密。用铁架台固定玻璃吸收管，并放入通风橱中。把吸收管的底部通过聚四氟乙烯管与磷烷气体钢瓶和氮气钢瓶连接。通过减压阀控制磷烷气体钢瓶和氮气钢瓶以调配1Val％磷烷气体，使其以1450ml/min的速率通过玻璃吸收管。测试开始，气体通过滤料开始反应，当出口浓度为0.3ppm时，测试结束，记录测试时间。
实验温度达23±2℃
测试设备：内径2.54cm长23cm的玻璃吸收管、250ml量筒、温度计、铁架台、纯磷烷钢瓶气体、钢瓶氮气、美国Dwyer减压阀、美国Honeywell公司MIDAS磷烷检测仪。
实施例1
本实例提供一种磷烷气体净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）将活性氧化铝、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素和糊精按重量比1：0.15：0.10：0.02：0.03混合，再加入适量的水搅拌混匀。
（2）将上述已混匀的物料挤成2-3mm条形颗粒，先在温度110℃的烘箱中进行烘干；然后在马弗炉中于温度350~450℃下煅烧4h，得到磷烷气体净化材料。
（3）该条形的净化材料的比表面积为450~600m2/g，堆积密度为0.6~0.75g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度为0.3ppm，测试时间为115min。
实施例2
本实例提供一种磷烷气体净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）将凹土、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素和糊精按重量比为1：0.12：0.15：0.03：0.02混合，再加入适量的水搅拌混匀。
（2）将上述已混匀的物料挤成2-3mm条形颗粒，先在温度100℃的烘箱中进行烘干；然后在马弗炉中于温度350~450℃下煅烧3.5h，得到磷烷气体净化材料。
（3）该条形的净化材料的比表面积为300~500m2/g，堆积密度为0.65~0.75g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度为0.3ppm，测试时间为90min。
实施例3
本实例提供一种磷烷气体净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）将分子筛、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素和糊精按重量比1：0.12：0.12：0.02：0.02混合，再加入适量的水搅拌混匀。
（2）将上述已混匀的物料挤成2-3mm条形颗粒，先在温度100℃的烘箱中进行烘干；然后在马弗炉中于温度350~450℃下煅烧4h，得到磷烷气体净化材料。
（3）该条形的净化材料的比表面积为600~1000m2/g，堆积密度为0.5~0.65g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度为0.3ppm，测试时间为190min。
实施例4
本实例提供一种磷烷气体净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）将分子筛、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素和糊精按重量比1：0.18：0.10：0.03：0.03混合，再加入适量的水搅拌混匀。
（2）将上述已混匀的物料挤成成2-3mm条形颗粒，先在温度110℃的烘箱中进行烘干；然后在马弗炉中于温度350~450℃下煅烧4.5h，得到磷烷气体净化材料。
（3）该条形的净化材料的比表面积为600~1000m2/g，堆积密度为0.5~0.6g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度为0.3ppm，测试时间为215min。
实施例5
本实例提供一种磷烷气体净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）将活性氧化铝、分子筛、高锰酸钠、硫酸铜、羟甲基纤维素和糊精按重量比0.5：0.5：0.10：0.15：0.03：0.02混合，再加入适量的水搅拌混匀。
（2）将上述已混匀的物料挤成2-3mm条形颗粒，先在温度110℃的烘箱中进行烘干；然后在马弗炉中于温度350~450℃下煅烧4h，得到磷烷气体净化材料。
（3）该条形的净化材料的比表面积为500~800m2/g，堆积密度为0.6~0.7g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度为0.3ppm，测试时间为138min。
对比例1
本对比例载体选用活性氧化铜，采用纤维素代替羟甲基纤维素，其他如实施例1，制备得到净化材料，该净化材料的比表面积为150-200m2/g，堆积密度为0.8-0.85g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度0.3ppm，测试时间为35min。
对比例2
本对比例载体选用活性氧化铜，其他如实施例1，制备得到净化材料，该净化材料的比表面积为200-300m2/g，堆积密度为0.75-0.8g/ml。
经上述测试方法对该净化材料进行评价的结果如下：磷烷气体初始浓度为1Val%，终止浓度0.3ppm，测试时间为50min。
以上对本发明做了详尽的描述，但本发明不限于上述的实施例。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。