[发明专利]一种全氟烷烃中杂质的催化转化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全氟烷烃中杂质的催化转化方法，具体地说，涉及一种全氟烷烃中含氢碳氟化合物和/或烯类碳氟化合物杂质的催化转化方法，属于精细化工领域。

背景技术

全氟烷烃是指分子中的氢原子全部被氟原子取代的烃类化合物，包括四氟化碳、六氟乙烷、八氟丙烷和八氟环丁烷等。全氟烷烃具有很好化学稳定性。

近年来，高纯全氟烷烃被应用于半导体制造和电子工业，作为电子器件的清洗剂和刻蚀剂。随着半导体器件尺寸越来越小，刻蚀精度要求越来越严格，对全氟烷烃的纯度要求也越来越高。

在全氟烷烃的制备中，往往涉及氟化或高温反应，因此产物粗品全氟烷烃中杂质种类较多，主要有含氢碳氟化合物、含氯碳氟化合物及烯类碳氟化合物等。在半导体制造中，这些杂质的存在，会在刻蚀形成电路图案的过程中，产生较宽的线，造成集成电路的缺陷；此外，在半导体制造设备腔室的清洗中，也应降低残余杂质，以提供高性能的设备。因此，需采用有效的纯化方法，除去全氟烷烃中的杂质。

现有的全氟烷烃纯化方法，常分为三类：

第一类是精馏的方法。精馏的方法为最常用的纯化全氟烷烃的方法。但由于全氟烷烃化合物中杂质种类较多，往往存在沸点和全氟烷烃接近的杂质，当杂质沸点和全氟烷烃的沸点差别小于15℃时，难以用精馏的方法纯化；并且，一些碳氟化合物能和全氟烷烃形成共沸化合物，也无法用精馏的方法进行纯化。近年来，发展了萃取精馏和共沸精馏的方法，但是这些方法设备成本高，工艺复杂。

第二类是吸附的方法。吸附的方法通过采用吸附剂，除去全氟烷烃中的杂质；常用的吸附剂包括分子筛、活性炭等。但有些杂质的分子尺寸和全氟烷烃十分接近，用所述吸附方法难以除去。现有的吸附剂吸附全氟烷烃中含氯碳氟化合物杂质效果较好，而含氢碳氟化合物和烯类碳氟化合物杂质很难除去。

第三类是催化转化法。催化转化法是将沸点与全氟烷烃沸点接近的杂质，通过催化剂分解或转化成沸点和全氟烷烃沸点差别较大的杂质。现有技术中，利用催化转化法除去烯类碳氟化合物的研究较多，但除去含氢碳氟化合物的方法很少，在中国专利申请CN1089252中，将全氟化碳在Ca²⁺或Ba²⁺离子和醇化物离子以及仲胺存在下，与强碱水溶液进行反应，除去氟化氢，及含氢和/或含碳碳双键的碳氟杂质；但这种方法工艺较复杂，而且后续过程中需要除去水。

发明内容

针对现有技术中催化转化法存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种全氟烷烃中杂质的催化转化方法，所述方法通过将粗品全氟烷烃和催化剂接触，其中催化剂为AlF₃和金属高价氟化物的混合物，将含氢碳氟化合物和/或烯类碳氟化合物杂质转化成其它化合物，通过这一方法将沸点与全氟烷烃沸点接近的杂质，转化成沸点和全氟烷烃沸点差别较大的杂质，以利于后续精馏提纯处理。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种全氟烷烃中杂质的催化转化方法，所述方法步骤如下：

将粗品全氟烷烃和催化剂接触反应进行催化转化处理，收集处理后的气体。

其中，所述全氟烷烃为六氟乙烷、八氟丙烷或八氟环丁烷；粗品全氟烷烃为纯度＞98％，而＜99.99％的全氟烷烃；粗品全氟烷烃中含氢碳氟化合物和/或烯类碳氟化合物杂质的含量≤2％；所述含氢碳氟化合物杂质为二氟甲烷、三氟甲烷、四氟乙烷、五氟乙烷、六氟丙烷或七氟丙烷中的一种以上；烯类碳氟化合物杂质为四氟乙烯和/或六氟丙烯。

催化剂为AlF₃和金属高价氟化物的混合物，以催化剂的总体质量为100％计，其中AlF₃的质量百分数为2％～50％，优选为2％～20％；余量为金属高价氟化物；金属高价氟化物为CoF₃、MnF₃、AgF₂或KCoF₄中一种以上。

催化剂可以是粒状、粉末状等形状；优选为粒状；优选粒径为0.5mm～5mm。