常压微波驻波放电等离子体降解CF 4 的研究

发布时间：2021-01-25 19:12

　　四氟化碳（CF4）因其具有廉价性与较高的碳氟比在半导体和冶铝工业、材料改性、刻蚀等领域具有广泛的应用。但是随着CF4的多方面应用,其所带来的温室效应不容小觑。由于结构稳定,CF4在大气中的寿命多达50000年,同时其全球变暖潜能值（GWP）是二氧化碳的7597倍,是科学家们重点关注的强温室气体之一。目前,CF4的分解技术主要有热分解、催化分解、等离子体分解等几种应用技术。等离子体分解技术是近几十年来的新兴技术,得益于活性基团的存在,其具有独特的特点和优势。等离子体可以实现很多传统方法无法完成的反应,并且已经在多领域展现出了较强的应用能力。本文所用的微波等离子体由于其功率较高、产生等离子体密度较大,用此技术分解和转化CF4是一个非常有效的技术手段。本研究利用工业微波源,采用驻波共振方式增强电场强度,产生放电实现高密度等离子体,在大气压条件下实现了高浓度CF4气体的分解,采用火焰离子化检测仪（FID）、热导检测器（TCD）、质谱检测仪等对CF4的分解率、出气的气体组成及含量进行了测量分析。实验结果表明,此技术对CF4气体具有较高的分解效率,在最佳的微波功率和进气流量下,CF4的分解率可达1... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．４气体分离膜组件示意图

之一。依据不同的激发方式，目前研宄较多的方法主要分??为介质阻挡放电、射频等离子体和微波等离子体三类。??（１）介质阻挡放电??介质阻挡放电（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?Ｂａｒｒｉｅｒ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ，?ＤＢＤ），是一种在放电空间内插入绝缘??介质的气体放电，可以在两个介质间产生大量存在时间很短的微放电，且由于介质的阻??隔，电极不易损坏和被腐蚀［９３］。ＤＢＤ可以在高气压和宽频内进行工作，是一种颇为成??熟的技术，升级改造空间大，己经被证实可以去除多种气体污染物典型的放电结??构如图１．８所示。??介质??高压电源４?；１质?＿■电极??电极?丄?＼ｉｉｉａＭＡａｉ／??高压电源＠??图１．８两种介质阻挡放电的结构示意图??Ｆｉｇ．?１．８?Ｔｗｏ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｂａｒｒｉｅｒ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??－１６?－??

ｒｏｂｅ?Ｉ?１?｜??１＇＇１?‘匕?ｉＬ｝１：＇?＇?酉己?￣?一＂了?Ｉ?Ｉ?ｊ?１１１１１１１１１１１１１１１１１）?１１１）?１１１?：?ｉ?ｉ?［?ｉｔ：?１１１）?１１１１１１１１１?ｊ??＿?？体?、一Ｐ＝！￣二二?＾，，ｒ?ｆ?Ｍ??一＿＿ｌｒ￣￣｜??????＞?Ｓｈｏ＇ｖｅｒｈｅａｄ?丨?Ｊ??—」Ｐｕｍｐ?????１?ｏｒｉｆｉｃｅ?；：；?Ｉ??了?＾ｎＶ＇?士??１?Ｍａｓｓ?ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ??（ａ）?（ｂ）??图１．１０?（ａ）电感耦合等离子体和（ｂ）电容耦合等离子体的反应器［９９］结构示意图??Ｆｉｇ．?１．１０?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?（ａ）?ＩＣＰ?ｒｅａｃｔｏｒ?ａｎｄ?（ｂ）?ＣＣＰ?ｒｅａｃｔｏｒ??Ｔｏｉｍｉｓ?Ｅ?Ｊ等人利用电感耦合产生的高密度等离子体分解刻蚀废气，并以〇２和??Ｈ２〇蒸汽作为添加剂。实验发现，多数条件下，氟化合物（ＦＣｓ）的去除率可在９５?％以??上。另外他们还发现，输入功率对去除效果的影响较大，而氩气载气的影响不大。同时，??添加氧气时的主要产物为ＨＦ、Ｃ〇２、ＣＯＦ２、Ｆ２；而添加水蒸气的产物主要为ＨＦ和ＣＯ。??乂１１乂〇等人［１（）１］则认为，在输入功率６５０?＼￥、仏与￡［４混合进气时，可以去除６５％的??ＣＦ４，输入功率的提升、ＣＦ４摩尔分数或总气体流速的降低都有助于提升去除率。??电容耦合等离子体（ＣＣＰ）与电感耦合等离子体不同，通常是在低压（１托）条件??下，在平行平板电极上施加射频功率来产生等离子体。反应器结构如图１．１０?（ｂ）所示。??Ｌｉｕ?Ｇ?Ｈ等人ｔ１％对氖和ＣＦ４两种电容


本文编号：2999737