一、工作原理与分类
化学反应型气体纯化器是通过杂质与纯化介质的化学反应（氧化还原、酸碱中和等），将有害杂质转化为无害物质（如固体残渣或易分离气体）。根据反应原理和介质类型，化学反应型气体纯化器主要分为以下几类：
脱氧型：利用铜基、镍基或钯基催化剂与氧气发生氧化反应，将氧气转化为水或金属氧化物。例如，在氢气纯化中，氢气与氧气在钯催化剂作用下生成水。脱碳型：使用特定催化剂（如贵金属催化剂）将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷或其他无害物质。脱硫型：采用金属氧化物（如氧化锌、氧化锰等）与硫化氢等含硫化合物反应，生成金属硫化物而被去除。金属有机纯化型：利用金属有机化合物（如铝酰胺）作为纯化介质，与特定杂质发生化学反应，形成稳定的化合物而被去除。研究表明，铝酰胺作为金属有机纯化剂在半导体气体纯化中展现出良好的应用潜力。
二、结构特点
化学反应型气体纯化器的核心结构包括反应床、活化装置和捕集床，其典型结构特点如下：
反应床设计：核心为反应床，填充化学活性介质（如脱氧剂、脱碳剂、除硫剂），反应床通常采用管式或塔式结构，确保气体与介质充分接触，反应床材质需耐反应腐蚀，常用 316L 不锈钢、哈氏合金等耐腐蚀材料。
活化系统：部分介质需活化/加热装置，如铜基脱氧剂、镍基脱氧剂，配备温度控制系统，确保反应在最佳温度下进行，部分设计采用电加热或导热油加热方式，精确控制反应温度。
捕集床：出口设捕集床，吸附反应副产物（如水分），避免二次污染，捕集床通常填充吸附剂或分子筛材料，进一步提高纯化效果。
安全装置：配备温度监控和报警系统，防止过热或反应失控，设有压力释放装置，确保系统安全运行，部分高风险气体纯化器（如氢气纯化器）配备防爆装置。
控制系统：自动化控制系统，实现温度、压力和流量的精确控制，可配备远程监控功能，实时监测运行状态，
三、应用范围
化学反应型气体纯化器在半导体制造中有着广泛的应用，主要包括：
氢气纯化：氢气脱氧，去除氢气中的氧气和水分，满足半导体工艺对高纯氢气的需求，能提供比吸气剂型纯化器更纯净的氢气。
特种气体纯化：氨气（NH3）脱水分及氧杂质，满足氮化硅沉积等工艺需求，三氟化氮（NF3）纯化，去除其中的酸性杂质和水分，特种气体（如 WF6）除微量水，防止设备腐蚀和反应异常
惰性气体深度纯化：氮气、氩气等惰性气体的深度脱氧，适用于对氧含量要求极高的工艺，电子级一氧化二氮（N2O）的深度脱除各种杂质，用于半导体光电器件的介质膜工艺。
四、核心优势
化学反应型气体纯化器具有以下核心优势：
深度除杂：能有效去除气体中极微量的特定杂质，满足先进半导体工艺对气体纯度的苛刻要求。
稳定性高：反应产物为固体时，可长期保持纯化效果（直至介质耗尽）。这一特点使其特别适用于对稳定性要求高的关键工艺。
适配宽浓度范围：从ppm级到ppb级杂质均可处理，适应性强。在半导体制造中，不同工艺环节对气体纯度要求差异很大，化学反应型纯化器能够满足这种多样性需求。
无颗粒释放：化学反应型纯化器通常不会产生颗粒污染物，减少了对下游过滤器的负担。
5、局限性
化学反应型气体纯化器也存在一些局限性：
介质消耗型：纯化介质是消耗品，需定期更换，增加了运行成本和维护工作量。例如，钯基纯化器的钯催化剂成本较高，且使用寿命有限。
需活化处理：部分纯化介质需要活化处理，增加了操作复杂性和能耗。例如，铜基脱氧剂需要在 200-300℃下活化。
选择性高：一种纯化器通常只能针对特定类型的杂质，对其他杂质的去除效果有限。因此，在处理含有多种杂质的气体时，可能需要组合使用多种纯化器。
反应副产物：某些反应可能产生副产物，需要额外的处理步骤。例如，催化氧化法将CO转化为 CO₂，可能需要后续的脱碳处理。安全风险：某些化学反应（如氢气与氧气的反应）可能产生热量，需要严格控制反应条件，以防止过热或爆炸风险。
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