[发明专利]一种高活性固氟剂的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种高活性固氟剂的制备方法及应用。首先，在碳球（CS）表面水热合成一水铝石（AlOOH），获得一水铝石包覆的碳球（CS@AlOOH）；然后，在CS@AlOOH表面加入硝酸锰和尿素的水溶液，在自压釜内135~160°C转动反应3~5小时，获得三层结构的核壳材料CS@AlOOH@Mn(OH)₃，最里层为碳球（CS），中间层为一水铝石（AlOOH），最外层为氢氧化锰Mn(OH)₃；最后，一步焙烧CS@AlOOH@Mn(OH)₃，制得Mn₂O₃包覆的Al₂O₃固氟剂（Al₂O₃@Mn₂O₃）。本发明固氟剂的制备方法简单，易操作，制备的固氟剂用于分解电子工业排放的三氟化氮废气，反应活性高。

技术领域

本发明涉及一种高活性固氟剂的制备方法，本发明还涉及所述高活性固氟剂在分解电子工业排放的三氟化氮废气的应用。属于环境材料制备及应用领域。

背景技术

人为排放的温室气体导致地面温度日趋上升，这一问题已引起了国际社会的广泛关注。作为电子工业刻蚀气的三氟化氮（NF₃）是一种重要的温室气体，其温室效应潜值为17200，寿命约740年。产生的NF₃废气如直接排放到大气中，将对生态环境产生严重危害。

已报道的NF₃废气处理方法，有：高温煅烧法、催化水解法、无水分解法等。其中，高温煅烧法要求处理温度1000°C以上才能得到较高的NF₃分解率，能耗非常高。催化水解法分解NF₃废气，是在催化剂的作用下三氟化氮与水反应生成氟化氢（Takubo等. Catal. Commun., 2009, 11, 147-150; Jeon等, Chem. Commun., 2003, 1244-1245），氟化氢对反应器有强腐蚀作用，操作流程复杂。而无水条件下三氟化氮与某些金属氧化物（固氟剂）之间直接反应，不产生强腐蚀性的氟化氢气体，操作简单，优于催化水解法，并且三氟化氮中的氟元素以金属氟化物的形式被固定下来（金属氟化物是一种有用的化学品，如可用作冶炼铝的助熔剂），从而实现三氟化氮中氟资源的回收。

Vileno等人（Chem. Mater., 1996, 8, 1217-1221）报道了无水条件下NF₃与Al₂O₃的反应，400°C下NF₃可在Al₂O₃上完全分解，但Al₂O₃的反应活性很低。这是因为：Al₂O₃与NF₃反应时，表层Al₂O₃逐渐转化成了高致密、低孔容的AlF₃，导致固氟剂孔道逐渐变窄，NF₃气体扩散越来越慢，内层的Al₂O₃难与NF₃反应。X射线衍射和X射线光电子能谱分析表明：只有Al₂O₃表层转化为AlF₃，内层仍是Al₂O₃，反应不完全。