[发明专利]一种全氟烷烃中杂质的定性分析方法

说明书

本发明涉及一种全氟烷烃中杂质的定性分析方法，属于精细化工领域。所述方法通过先对全氟烷烃气体进行样品预处理，将全氟烷烃和吸附剂接触，使杂质组分被吸附剂吸附，之后进行热脱附，得到杂质被富集的气体样品，再用气质联用仪对所述气体进行分析，从而对全氟烷烃中的杂质进行定性。所述方法对杂质的检测限可低至ppb级，解决了现有技术中全氟烷烃分析检测中存在的难以对杂质进行定性，检出限高，难以测出微量或痕量杂质的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种全氟烷烃中杂质的定性分析方法，属于精细化工领域。

背景技术

高纯全氟烷烃，如六氟乙烷、八氟丙烷、八氟环丁烷等，作为电子器件的清洗剂和刻蚀剂，应用于半导体制造和电子工业。随着刻蚀精度要求越来越高，全氟烷烃的纯度要求也越来越高。一般而言，应用于大规模集成电路的高纯全氟烷烃要求纯度大于99.999％。

在全氟烷烃的制备过程中，往往涉及氟化或高温反应，放出大量热量，会发生碳-碳、碳-氟、碳-氢、碳-氯键的断裂和重构，产生大量的碎片、二聚物、多聚物或其它化合物。全氟烷烃中的杂质主要是由碳、氢、氟、氯四种元素组成的化合物，结构式为C_nH_xF_yCl_z，包括烷烃x+y+z＝2n+2，也包括烯烃或环烷烃x+y+z＝2n，所述n、x、y和z均≥0且为整数。这些杂质种类繁多，有些浓度仅为ppm甚至ppb级。为了制得高纯全氟烷烃，需要对制备的粗品气进行进一步纯化，除去上述杂质。

现有的全氟烷烃纯化方法中，第一类是精馏的方法，但由于全氟烷烃中杂质种类很多，往往存在沸点和全氟烷烃接近或共沸的杂质，难以用精馏的方法进行纯化。第二类是吸附的方法，但有些杂质在吸附剂中的吸附容量很小，用这种方法难以除去。第三类是催化转化法，将沸点与全氟烷烃沸点接近的杂质，通过催化剂分解或转化成沸点和全氟烷烃沸点差别较大的杂质。第四类是膜分离法，现阶段膜分离的方法只能分离和全氟烷烃分子大小差别较大的物质，如氮气、氦气等，更适用于从含大量惰性气体的尾气中回收全氟烷烃。由于每种纯化方法都具有局限性，上述各种方法往往只对某几种特定的杂质有效，因此在选择纯化方法时，需要全氟烷烃中的杂质进行定性分析，确定全氟烷烃中杂质的种类，以选择合适的纯化方法，降低能耗。也需要对纯化后的气体进行检测，以确保高纯全氟烷烃产品的质量。

现有技术中，检测全氟烷烃中杂质的方法主要是气相色谱，采用氢火焰检测器(FID)或氦离子化检测器(PDHID)。这两种方法能满足微量杂质组分定量分析的要求，但是仅根据保留时间，难以判断是那种杂质，无法有效对杂质进行定性。由于杂质种类较多，市面上的标准气仅有有限的几种，相当多杂质无法用标准气进行比对。因此，对全氟烷烃，特别是高纯全氟烷烃中微量甚至痕量杂质进行定性，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中全氟烷烃分析检测中存在的难以对杂质进行定性，检出限高，难以测出微量或痕量杂质的技术问题，本发明的目的在于提供一种全氟烷烃中杂质的定性分析方法，检测限可低至ppb级；所述方法通过先对全氟烷烃气体进行样品预处理，将全氟烷烃和吸附剂接触，使杂质组分被吸附剂吸附，之后进行热脱附，得到杂质被富集的气体样品，再用气质联用仪对所述气体进行分析，从而对全氟烷烃中的杂质进行定性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种全氟烷烃中杂质的定性分析方法，所述方法步骤如下：

(1)预处理

将吸附剂加热至100℃～300℃，用纯度≥99.999％的氮气以0.1L/min～10L/min的流速吹扫活化4h～8h后，降至室温；将全氟烷烃以0.1L/min～10L/min的流速和吸附剂接触0.5h～4h，加热至200℃～300℃热脱附0.5h～2h，得到预处理后的气体样品；

其中，吸附剂是粒径大小为0.5mm～5mm的活性炭、分子筛或碳分子筛，可以是粒状，粉状等形状；