[發(fā)明專(zhuān)利]一種ZnO膜層包覆碳黑的分子污染吸附材料的制備方法和吸附裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911134551.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110801810B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李楊;吳曉宏;盧松濤;姚遠(yuǎn);秦偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/20
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

一種ZnO膜層包覆碳黑的分子污染吸附材料的制備方法和吸附裝置，屬于分子清潔技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為解決現(xiàn)有有機(jī)小分子污染物會(huì)凝結(jié)并沉積在各敏感元件表面，影響其功能的充分發(fā)揮甚至導(dǎo)致失效的問(wèn)題。本發(fā)明利用原子層沉積方法獲得以碳黑為核、ZnO膜層為殼的分子污染吸附材料。碳黑具有較高結(jié)構(gòu)性，可增大與ZnO結(jié)合力，其優(yōu)異的界面性及較大的比表面積作為吸附劑可加速處理有害物質(zhì)；ZnO具有良好的三維保型性和包裹性，有效解決碳黑粉塵掉落問(wèn)題，同時(shí)該膜層在紫外光下較佳的催化性能。本發(fā)明還提供一種分子污染吸附裝置，其半開(kāi)放式設(shè)計(jì)有利于揮發(fā)性有機(jī)氣體與吸附材料接觸，更有利于吸附性能提高，達(dá)到快隨去除污染氣體分子的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種ZnO膜層包覆碳黑的分子污染吸附材料的制備方法和吸附裝置，屬于分子清潔技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機(jī)小分子污染物會(huì)凝結(jié)并沉積在各敏感元件的表面，影響其功能的充分發(fā)揮甚至導(dǎo)致失效。隨著原子器件向高性能、高可靠、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，對(duì)其精度和靈敏度提出了苛刻要求。有機(jī)小分子污染物對(duì)敏感元件表面的影響及防控受到了極大關(guān)注，急需采取相應(yīng)的手段和措施來(lái)減小其對(duì)敏感元件的影響。因此提供一種分子污染吸附材料及其制備方法和應(yīng)用裝置是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有有機(jī)小分子污染物會(huì)凝結(jié)并沉積在各敏感元件的表面，影響其功能的充分發(fā)揮甚至導(dǎo)致失效的問(wèn)題，提供了一種ZnO膜層包覆碳黑的分子污染吸附材料的制備方法和吸附裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種ZnO膜層包覆碳黑的分子污染吸附材料的制備方法，該方法的操作步驟為：

步驟1，將碳黑置于去離子水中超聲處理后，離心、烘干；

步驟2，經(jīng)步驟1處理后的碳黑放在原子層沉積儀的沉積腔體內(nèi)，進(jìn)行碳黑表面的ZnO膜層原子層周期沉積生長(zhǎng)；

步驟3，經(jīng)過(guò)步驟2鍍過(guò)膜層的碳黑置于管式爐內(nèi)加熱至200℃后保溫，降溫至室溫后，獲得分子污染吸附材料。

優(yōu)選的：所述的步驟1中超聲處理頻率為30KHz～50KHz，時(shí)間為15min～30min；離心轉(zhuǎn)速為3000r/min～5000r/min，時(shí)間為15min～30min；烘干溫度為30℃～50℃，保溫時(shí)間為2h～5h。

優(yōu)選的：所述的步驟2的具體操作過(guò)程為：

一，將經(jīng)步驟1處理后的碳黑放在原子層沉積儀的沉積腔體內(nèi)，將真空腔體抽至4×10^-3Torr～6×10^-3Torr，然后通入氮?dú)庵燎惑w壓力為0.1Torr～0.2Torr，保持腔體溫度100℃～200℃；

二、在碳黑表面進(jìn)行原子層周期沉積生長(zhǎng)，重復(fù)執(zhí)行100～500個(gè)生長(zhǎng)沉積周期，獲得鍍有ZnO膜層的碳黑；

每個(gè)生長(zhǎng)沉積周期的過(guò)程為：(1)先沉腔體內(nèi)以脈沖形式注入鋅源，脈沖時(shí)間t₁為0.01s～0.03s；(2)切斷進(jìn)氣閥、排氣閥進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間t₂為1s～5s；(3)打開(kāi)進(jìn)氣閥、排氣閥，利用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，吹掃時(shí)間t₃為30s～60s；(4)向反應(yīng)腔體體內(nèi)一脈沖形式注入水源，水源溫度為室溫，脈沖時(shí)間t₄為0.01s～0.03s；(5)切斷進(jìn)氣閥、排氣閥進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間t₅為1s～5s，形成ZnO；(6)打開(kāi)進(jìn)氣閥、排氣閥，利用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，吹掃時(shí)間t₆為30s～60s，完成一個(gè)沉積生長(zhǎng)周期。

最優(yōu)選的：所述的步驟3的具體操作過(guò)程為：將鍍有ZnO膜層的碳黑置于管式爐內(nèi)，并在0.5h內(nèi)升溫至200℃，抽真空至多少Pa，保溫至2h后，自然冷卻至室溫，獲得分子污染吸附材料。

最優(yōu)選的：所述的鋅源為二乙基鋅。