[发明专利]一种空间分子污染物吸附材料及其制备方法

说明书

一种空间分子污染物吸附材料及其制备方法，本发明涉及吸附材料及其制备方法。本发明是要解决现有的应用于航天器的吸收材料吸收率低的技术问题。本发明材料是以球形5A沸石分子筛为核，在分子筛的表面包覆Al₂O₃薄膜。制法：将球形5A沸石分子筛放在原子层沉积仪中，在氮气中，在腔体内温度为150～180℃的条件下交替注入铝源和水源进行原子层周期沉积生长，在分子筛表面沉积Al₂O₃薄膜，得到空间分子污染物吸附材料。它对有机硅氧烷、甲烷、正丁烯等有机气体的吸附量为10～15mg·g^‑1。可应用于在轨运行污染控制、室内空气净化、石油化工的催化降解、车辆尾气排放、冶金工业、农业环境保护领域。

技术领域

本发明涉及吸附器及其制备方法。

背景技术

航天器入轨后处于高真空环境中，其上使用的大部分有机非金属材料，如封装材料、粘接剂、密封胶、绝缘材料、橡胶垫片、油墨和记号墨水、热控涂层、复合材料等在真空状态下都会释放一些挥发性气体分子，如材料吸附的H₂O，CO₂以及材料中的挥发性助剂、溶剂、低分子量成分、未完全固化的分子链段等，这被称为是航天器材料的真空放气效应。近年来，污染对卫星的影响越来越受到重视。由于卫星的长寿命、有效载荷的高性能装置对污染控制的要求越来越高，如采用工作温度越来越低的传感器，采用大功率的电子器件等。材料在真空环境下放气产生的分子污染是污染的主要来源之一，卫星敏感表面的光学性能退化是放气分子污染造成的主要效应，必须对其影响进行分析及控制。

《宇航学报》2016年4月第38卷第4期的文章《沸石分子筛对航天器分子污染物的吸附性能研究》中公开了利用Naβ、NaY、13X三种沸石分子筛压片做为吸咐材料的方法，其中最优的13X型的饱和吸收率为14.03％，吸收率较低。

发明内容

本发明是要解决现有的应用于航天器的吸收材料吸收率低的技术问题，而提供一种空间分子污染物吸附材料及其制备方法和应用。

本发明的空间分子污染物吸附材料是以球形5A沸石分子筛为核，在分子筛的表面包覆Al₂O₃薄膜。

上述的空间分子污染物吸附材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、将球形5A沸石分子筛放在原子层沉积仪(ALD)的沉积腔体内，将沉积腔体抽至4×10-3Torr～6×10^-3Torr，再通入氮气至腔体压力为0.15～0.2Torr；同时将腔体内温度保持在150～180℃；

二、在球形5A沸石分子筛表面进行原子层周期沉积生长，每个生长沉积周期的操作为：(1)向沉积腔体内以脉冲形式注入铝源，脉冲时间t1为0.03～0.04s；(2)切断进气阀、排气阀进行物理吸附，吸附时间t2为：4～6s；(3)打开进气阀、排气阀，利用氮气进行吹扫，吹扫时间t3为：30～60s；(4)再向反应腔体脉冲注入水源，脉冲时间t4为：0.02～0.03s；(5)切断进气阀、排气阀进行反应，反应时间t5为：4～6s，形成Al₂O₃；(6)打开进气阀、排气阀，利用氮气进行吹扫，吹扫时间t6为：45～50s，完成一个沉积生长周期；重复执行170～300个生长沉积周期，在球形5A沸石分子筛表面原子层沉积Al₂O₃薄膜，得到空间分子污染物吸附材料。