[发明专利]氧化催化剂和使用该氧化催化剂的氧化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及氧化催化剂和使用该氧化催化剂的氧化方法及装置，特别是涉及用来使含于刻蚀性废气中的一氧化碳进行氧化处理的氧化催化剂。

现有的技术

氧化催化剂，在采用进行氧化处理的办法使汽车的废气、锅炉等的工厂废气以及其它所含有的对人体和环境有害的气体变成为无害物质的净化处理中使用。

此外，作为氧化催化剂，在氧化铝、活性碳、二氧化硅或沸石等的载体上附载铂、钯、铑等的贵金属的催化剂或含有CuO、MnO₂的催化剂，显示出高的活性，这些催化剂的大多数已经市售且已在多种多样的领域内广泛使用。

本发明要解决的课题

在半导体的制造中，把全氟化碳等的气体用做刻蚀气体，虽然其排气含有刻蚀剂、刻蚀生成物和副生成物，但其中还含有一氧化碳。由于一氧化碳的容许浓度为50ppm，故必须进行使一氧化碳变成为二氧化碳的氧化处理，为实现该目的也要使用氧化催化剂。

作为这样的半导体用刻蚀剂，由于其刻蚀能力强，故大多使用氟烃系的气体使之与其它的物质(例如氧气)进行混合后在许多半导体工厂中使用。在使用这样的氟烃系的刻蚀剂的情况下，在刻蚀排气中，除了会残存作为刻蚀剂的氟烃系气体(C₂F₆、C₄F₈等)之外，还含有作为反应生成物、副生成物的氟烃系气体(例如C₂F₄)，此外，还含有酸性成分(例如，HF、COF₂、SiF₄)和一氧化碳。

在对含于这样的刻蚀处理排气中的一氧化碳进行氧化处理的情况下，由于含有热分解性氟烃(例如C₂F₄、CH₂F₂)或酸性成分(例如，HF、COF₂)，故存在着氧化催化剂的劣化显著，在短时间内一氧化碳浓度会变成为容许浓度以上，不能承受长时间的使用的问题。

于是，本发明的目的在于提供即便是在含有这样的热分解性氟烃或酸性成分的气体的处理中使用劣化也小，且可以长时间使用的催化剂。

解决课题的手段

为了实现上述目的，进行锐意研究的结果，发现构成特征为在氟化率为30～95％的氧化铝载体上附载贵金属的氧化催化剂，是一种即便是在含有热分解性氟烃或酸性成分的气体的氧化处理中使用劣化少的长寿命的氧化催化剂，由此完成了本发明。

此外，本发明还提供其特征在于使用在氟化率为30～95％的氧化铝载体上附载贵金属的氧化催化剂的氧化方法。

此外，本发明还提供使用上述这样的氧化催化剂的一氧化碳除去装置。

本发明的实施方案

本发明中使用的氧化催化剂，除附载贵金属的氧化铝载体在30～95％的范围内被氟化之外，也可以是由与现有的附载贵金属的氧化铝载体构成的氧化催化剂同样的催化剂。

对氧化铝载体的氟化方法虽然没有什么特别限定，但理想地说可以采用借助于氟化氢对由附载贵金属的氧化铝载体构成的氧化催化剂进行处理使氧化铝氟化的方法。作为该氟化处理，具体地说，可以根据需要对于氧化铝使氮气等的惰性气体作为载体的1～100％浓度的氟化氢在250～400℃的温度下进行接触。在用氟化氢进行处理的情况下，空间速度处于100～10000hr^-1的范围是理想的。除此之外，即便是用氟气也可能氟化，此外，采用浸渍到氟酸溶液内使之氟化的方法也是可能的。

本发明中使用的氧化铝的氟化率为30～95％的范围。当氟化率比该范围的值小时，则防止氧化催化剂劣化的效果小，此外，当超过了95％时，则载体难于氟化，或者，虽然氟化后的催化剂的构造是否会被破坏尚无定论，但是存在活性或强度要降低的倾向。优选的是采用在氟化率为60～80％的范围内进行氟化的办法进行催化剂的优化。另外，在本发明中，所谓氧化铝的氟化率，指的是以铝元素为基准，氟化和氧化的比率。把氧化铝(Al₂O₃∶M.W.＝102)全部都变成为2倍摩尔的氟化铝(2AlF₃∶M.W.＝168)时当作100％进行计算，用以下的公式求得。(式中，B是处理后的重量，A是处理前的重量)

催化剂载体一般地说使用表面积大的载体，在本发明的氧化催化剂中使用的氧化铝，虽然表面积大的γ-氧化铝是理想的，但是并不限于此。此外，可以使用粒状、颗粒状、蜂窝状等的氧化铝。