时间：2026-10-12 点击量：
“室内空气环境质量控制” 天津市重点实验室（BERL）课题组在Elsevier旗下、环境化学工程领域期刊《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表最新研究成果。本研究系统梳理分子筛用于电子洁净室典型 VOCs 净化的国内外研究进展，剖析分子筛相较于传统活性炭的优势与现存瓶颈，为半导体电子洁净室 trace‑VOCs 吸附材料选型、改性开发提供系统理论参考。
一、题目
用于电子洁净室中典型VOCs净化的分子筛：综述
Molecular sieves for the abatement of typical volatile organic compounds (VOCs) in electronic cleanrooms: A literature
二、作者
Can Zheng（郑灿，天津大学）, Jingjing Pei）裴晶晶，天津大学，通讯作者）
三、研究亮点
在丙酮净化方面，0–200 ppm下分子筛的表现综合优于活性炭，这与5000 ppm以上浓度时观察到的趋势相反。在异丙醇净化方面，由于空间位阻和极性较弱，分子筛的性能逊于活性炭。
在电子洁净室这类痕量VOCs净化中，吸附过程主要受分子筛的限域效应影响，而非传统的比表面积。
分子筛相较于活性炭表现出优异的热稳定性和良好的循环再生性能，适合电子洁净室长期连续运行工况。
四、摘要
背景：随着电子洁净室制造工艺精度的持续提升，环境污染物控制标准日趋严格。在VOCs净化领域，分子筛已展现出替代传统活性炭的巨大潜力。
方法和目的：本文系统综述了分子筛用于电子洁净室典型VOCs（丙酮和异丙醇）净化的研究进展。
结果：相较于活性炭，分子筛的竞争优势主要体现在三个维度：（ⅰ）极性选择性——分子筛对强极性丙酮表现出显著偏好，而活性炭则优先吸附弱极性甲苯；（ⅱ）浓度敏感性——在低浓度工况（< 200 ppm）下，分子筛对丙酮的吸附容量明显优于活性炭；（ⅲ）再生性能——分子筛具有高热稳定性与优异的循环再生能力。具体而言，Y型、ZSM-5及13X沸石或许是洁净室内丙酮净化的的候选材料；在异丙醇净化领域仍存在较大的研究空白，尚未有高吸附性能的材料报道。此外，尽管分子筛材料具有上述优势，其在实际应用中的推广仍面临高湿环境及多组分竞争吸附等挑战。
五、主要成果
论文梳理分子筛定义、骨架结构‑性能关联，将 VOCs 在分子筛上吸附机制划分为物理吸附、化学吸附与限域效应。传统连续介质扩散理论难以解释洁净室 ppb 级别痕量吸附行为，纳米孔道内的限域效应带来非经典扩散现象，对低浓度污染物捕获起到关键作用。
基于大量文献数据对比活性炭与分子筛对丙酮、甲苯的吸附性能：活性炭更偏好弱极性甲苯，分子筛对强极性丙酮选择性更强。
进一步研究浓度对丙酮吸附容量的影响：高浓度（＞5000 ppm），性炭丙酮平均吸附容量显著高于分子筛；中浓度（200‑5000 ppm），活性炭仍占优势，但性能差距缩小；低浓度（0‑200 ppm）：分子筛平均吸附容量反超活性炭，根据趋势外推，在ppb级别浓度下，分子筛或许具备更大应用潜力。
最后对不同种类分子筛的丙酮吸附容量及其差异成因展开分析：介孔分子筛的吸附依赖毛细管凝聚作用，该效应仅在高浓度条件下生效，不适用于电子洁净室的丙酮处理场景；Y 型、ZSM‑5、13X 微孔分子筛依靠适宜孔径与微孔限域效应，可表现出更高的丙酮吸附容量。
六、结论
在电子洁净室低浓度丙酮处理场景，Y 型、ZSM‑5、13X 微孔分子筛是极具应用前景吸附材料，限域效应是其痕量捕获的核心机制；而对于异丙醇净化，现有分子筛性能整体劣于活性炭，活性炭仍是当前工程优先选择。
相较于活性炭，分子筛热稳定性好，多次再生后孔结构与吸附容量保留率更高，更加适配洁净室过滤器长周期循环使用需求。
高湿度水汽干扰、多组分 VOC 竞争吸附是分子筛大规模用于电子洁净室 VOC 治理的主要瓶颈，改性过程存在疏水性与酸性位点之间固有权衡。
未来材料研发不能只追求提升比表面积，应当聚焦微孔内势能环境调控，充分利用限域效应；结合原位表征与多尺度分子模拟，指导面向洁净室工况分子筛的理性设计。
七、致谢
本研究得到中国科学技术部国家重点研发计划（2023YFF0616300）资助。
文章引用：Zheng C, Pei J. Molecular sieves for the abatement of typical volatile organic compounds (VOCs) in electronic cleanrooms: A literature. Journal of Environmental Chemical Engineering 2026;14:124843. https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.124843.
