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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/57758
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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 吳紀聖(Jeffrey Chi-Sheng Wu) | |
dc.contributor.author | Yi-Ting Wu | en |
dc.contributor.author | 吳怡亭 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-16T07:01:57Z | - |
dc.date.available | 2019-07-29 | |
dc.date.copyright | 2014-07-29 | |
dc.date.issued | 2014 | |
dc.date.submitted | 2014-07-15 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/57758 | - |
dc.description.abstract | 在國内高科技半導體技術不斷發展下,預估不久未來晶片之關鍵尺寸會縮小到14奈米,在這樣精密的製程下,低濃度微污染揮發性有機污染物 (VOCs, volatile organic compounds)的控制與偵測便顯得十分重要。高科技廠房潔淨室揮發性有機污染物所產生污染影響製程良率甚鉅,因此潔淨室對揮發性有機污染物防治將刻不容緩。
本研究發展光纖內照明陶瓷式蜂巢載體反應器 (FIHR, Fiber-illuminated Honeycomb Reactor),用以去除低濃度揮發性有機污染物。光觸媒照射紫外光後可使揮發性有機化合物反應並造成其化性的改變。使原為疏水性有機污染物轉變為親水性有機污染物,其後就可使用水洗方式去除。本研究發現使用FIHR可以達到很高的VOCs去除效率與CO2選擇率,這將可提升晶圓製造良率及延長化學濾網壽命,我們相信這對下世代廠房的設計有推波助瀾的效果。 本研究探討光纖內照明陶瓷式蜂巢載體反應器之設計與反應成效。我們使用水熱法製作光觸媒TiO2,並使用氣相層析質譜儀 (GC-MS, Gas chromatography–mass spectrometry)測量揮發性有機氣體的濃度偵測揮發性有機物的光反應產物。研究發現使用光纖反應器效能明顯提升,使用內照明蜂巢式反應器進行200 ppb二甲苯的光催化,發現與單照光相比,去除率從22%提升至96.5%。本研究也發使用不同重量百分比的錳-二氧化鈦進行揮發性有機氣體,發現不僅可以提升二甲苯的去除率,也可以提高產物中二氧化碳的選擇率。而錳-二氧化鈦也有極佳的再使用率,即使使用了72小時,還是保有82 %的二甲苯去除率。所以我們認為FIHR系統具有極大的潛力,未來可以應用潔淨室的空氣淨化系統,因為其具有高去除效率且可以在室溫下進行反應。在半導體廠中,無塵室裡ppb等級的揮發性有機氣體去除會是一大挑戰,本研究提供了一個有潛力並且可靠的技術。 | zh_TW |
dc.description.abstract | The feature sizes of the wafer in the semiconductor factory will shrink from 28 nanometers to 14 nm in recent years. Under such precise manufacturing process, the control and the detection of low concentration volatile organic compounds (VOCs) are very important because VOCs will affect the quality of the production process in the high-tech clean room. Therefore, low concentration VOCs removal has become a crucial issue in clean rooms for the semiconductor factories.
In this study, fiber-illuminated honeycomb reactor (FIHR) is developed for the removal of VOCs. Photocatalyst with UV light illumination could oxidize the chemical bonds of VOCs and also changes theirs chemical properties. The hydrophobic VOCs may transform into the hydrophilic compounds and then can be removed by a scrubber. FIHR was proved that it can reach the high VOCs’ removal efficiency and CO2 selectivity; it could improve wafer producing quality and extend the lifetime of chemical filter. Furthermore, this research may improve the design of next generation of semiconductor factories. The design and efficiency of fiber-illuminated honeycomb reactor was investigated in this study. The photocatalyst, TiO2, was prepared by thermal-hydrolysis method. Products of VOCs photoreaction were detected by gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS). By using FIHR, we found removal efficiency of m-xylene is significantly enhanced to 96.5 % as compared to 22.0 % for UV irradiation only. Using the FIHR with Mn-TiO2 photocatalyst not only increased the m-xylene removal efficiency, but also increased the CO2 selectivity. Interestingly, Mn-TiO2 in FIHR also showed an extremely reusability, 82 % of removal efficiency was still achieved after 72 hours. Therefore, the FIHR gave very high removal efficiency for VOCs at ppb level under room temperature. The FIHR has great potential for the application in the clean room air purification system in the future. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-16T07:01:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-103-D96524005-1.pdf: 8823897 bytes, checksum: 93593a7e16eaba3659fd5a6b097e87a4 (MD5) Previous issue date: 2014 | en |
dc.description.tableofcontents | 口試委員會審定書 I
誌謝 II 中文摘要 III 英文摘要 IV 目 錄 V 圖目錄 X 表目錄 XVI 第一章 緒論 1 1-1 研究背景與動機 1 1-2 揮發性有機氣體處理技術趨勢 4 1-3 光反應器設計之趨勢 7 1-4 研究目的與內容 8 第二章 文獻回顧 10 2-1 揮發性有機氣體概論 10 2-1-1 揮發性有機化合物的種類與特性 11 2-1-2 揮發性有機物的逸散來源 15 2-1-3 揮發性有機物對健康的影響 26 2-1-4 揮發性有機物對晶圓造成的影響 29 2-2 光觸媒概論與光反應器設計原理 33 2-2-1 半導體光觸媒的能隙 33 2-2-2 光觸媒二氧化鈦簡介 38 2-2-3 二氧化鈦光觸媒之製備 41 2-2-4 二氧化鈦光觸媒催化反應之原理 44 2-2-5 二氧化鈦光觸媒的應用 51 2-3 光反應器去除揮發性有機氣體之相關研究 52 2-3-1 揮發性有機氣體處理技術研究趨勢 52 2-3-2 光催化分解揮發性有機物反應器設計 55 2-3-3 蜂巢式載體在光反應的應用 59 2-3-4 低濃度揮發性有機物去除相關文獻 63 第三章實驗裝置與步驟 66 3-1 光反應器設計 66 3-2 光觸媒製備與蜂巢式載體覆膜方式 70 3-2-1 SiO2+TiO2覆膜方式 70 3-2-2 TiO2粉末覆膜方式 73 3-2-2-1 TiO2粉末覆膜方式 73 3-2-2-2 TiO2溶液覆膜方式 74 3-2-3 Mn-TiO2觸媒製備方式 75 3-3 實驗裝置 76 3-3-1 光反應實驗流程 77 3-3-2 低濃度揮發性有機氣體製造方式 77 3-3-3 滯留時間的計算 79 3-4 分析方法 82 3-4-1 掃描式電子顯微鏡與能量散佈光譜儀 83 3-4-2 X光繞射儀 85 3-4-3 穿透式電子顯微鏡 88 3-4-4 紫外線-可見光光譜儀 88 3-4-5 X光光電子能譜儀 90 3-4-6 比表面積分析 91 3-4-7 液柱壓力計 92 3-4-8 熱脫附儀 93 3-4-9 氣相層析質譜儀 95 第四章 研究結果 97 4-1 觸媒檢測 97 4-1-1 SEM與EDS 97 4-1-2 XRD 104 4-1-3 TEM 106 4-1-4 UV-Vis 108 4-1-5 XPS 110 4-1-6 BET 114 4-2 小反應器 115 4-2-1反應器物性分析 116 4-2-1-1 光源溫度環境測試 116 4-2-1-2 光強度測試 118 4-2-1-3 壓差測試 123 4-2-1-4 光觸媒覆載量 125 4-2-2 反應參數分析 126 4-2-2-1 不同直徑光纖測試 126 4-2-2-2 過氧化氫與水對光反應的影響 130 4-2-2-3 不同載體長度測試 132 4-2-2-4金屬負載光觸媒載體的去除效果 134 4-2-3其他VOC的去除 136 4-2-3-1運用FIHR系統處理不同揮發性有機物-甲苯與己烷 136 4-2-3-2 二甲苯與已烷混合物測試 137 4-2-3-3 FIHR系統長時間測試 139 4-2-3-4觸媒再生實驗 141 4-2-4反應後處理 143 4-2-4-1 二甲苯光反應產物分析 143 4-2-4-2 二甲苯光反應產物選擇率 146 4-2-4-3 二甲苯光反應機制推論 148 4-3 大反應器 150 4-3-1反應器物性分析 153 4-3-1-1光源溫度環境測試 153 4-3-1-2 壓差測試 154 4-3-1-3 光觸媒覆載量 155 4-3-1-4 面風速修正 157 4-3-2反應參數分析 158 4-3-2-1 不同載體長度測試 158 4-3-2-2 不同面風速比較 159 4-3-2-3 FIHR系統測試 160 4-3-2-4 不同二甲苯濃度的光反應比較 161 4-3-3其他VOC的移除 163 4-3-3-1運用FIHR系統處理不同揮發性有機物-異丙醇 163 4-3-3-2運用FIHR系統處理不同揮發性有機物-癸烷 165 4-3-4反應後處理 166 4-3-4-1觸媒再生實驗 166 4-3-4-2 吸附劑效果 168 4-4 原型機 171 4-4-1 陶瓷式載體覆載觸媒 171 4-4-2 原型機尺寸與外觀 172 4-4-3 原型機SWOT分析 174 第五章 結論與建議 175 5-1 結論 175 5-2 研究建議 177 附錄 178 參考文獻 184 個人小傳 195 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 使用內照明蜂巢式反應器進行低濃度揮發性有機物的移除 | zh_TW |
dc.title | Enhanced VOCs Removal by Photocatalytic Oxidation Using Fiber-illuminated Honeycomb Reactor at ppb Level | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 102-2 | |
dc.description.degree | 博士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 萬本儒(Ben-Zu Wan),吳乃立(Nae-Lih Wu),張陸滿(Luh-Maan Chang),林郁真(Angela Yu-Chen Lin),張淑閔(Sue-min Chang) | |
dc.subject.keyword | 低濃度揮發性有機氣體,光催化氧化,光纖,陶瓷式蜂巢載體,潔淨室, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Volatile organic compounds (VOCs),Photocatalytic oxidation (PCO),Ceramic honeycomb,Optical fibers,Clean room, | en |
dc.relation.page | 196 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2014-07-15 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 化學工程學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 化學工程學系 |
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