抑制挥发性电解质溶液结晶的装置和方法

摘要

本发明公开了一种抑制挥发性电解质溶液结晶的装置，其包括：用于盛装挥发性电解质溶液的容纳槽、置于容纳槽内的杆状电极、包括一S极和一N极且S极和N极分设在杆状电极的相对两端部的磁极；杆状电极用于在通电状况下产生非均匀电场，磁极用于产生平行于杆状电极的磁场。本发明通过在容纳槽内设置正交电磁场，从而在通电状况下可通过调节电场及磁场大小，当挥发性电解质解离后的正负离子所受合力为零或合力与运动方向垂直时，这些正负离子即绕杆状电极作匀速圆周运动或维持静止状态，从而达到对这些正负离子的限域束缚作用，从而达到抑制挥发性电解质结晶的效果。本发明还公开了一种基于上述装置的抑制挥发性电解质溶液结晶的方法。

说明书

技术领域

本发明属于电解质处理技术领域，具体来讲，涉及一种抑制挥发性电解质溶液结晶的装置、以及一种抑制挥发性电解质溶液结晶的方法。

背景技术

在电化学等诸多领域中，均会涉及电解质溶液的使用，某些情况下还需在加热情况下使用，如此，针对某些易挥发的电解质，将会导致蒸汽压较高而造成该易挥发的电解质挥发结晶。

如目前主流的ITO/IGZO湿刻方法为使用质量分数3.4％的草酸溶液，并在45℃进行刻蚀；在此温度下，草酸溶液的蒸气压较高，容易挥发结晶。草酸挥发一方面易在机台内壁形成锥形结晶物，对玻璃基板造成刮伤；同时草酸结晶物易影响机械式传感器的活动，从而导致设备宕机；另一方面，挥发到机台外部的草酸结晶物易起尘，造成颗粒污染，给机台的保养维护带来困难；此外，草酸蒸汽还对人体有一定伤害。

因此，针对一些挥发性电解质溶液的上述弊端，需提供提供一种抑制的装置和/或方法。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种抑制挥发性电解质溶液结晶的装置，该装置能够保证易挥发的电解质解离后的离子被限域或束缚在承载容器内而不会结晶或挥发。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种抑制挥发性电解质溶液结晶的装置，包括：

容纳槽，用于盛装挥发性电解质溶液；

杆状电极，置于所述容纳槽内；所述杆状电极在通电状况下产生非均匀电场；

磁极，包括一S极和一N极，所述S极和所述N极分设在所述杆状电极的相对两端部；所述磁极用于产生平行于所述杆状电极的磁场；

其中，当所述容纳槽中盛装有所述挥发性电解质溶液时，对所述杆状电极通电，以使所述挥发性电解质溶液中的挥发性电解质解离后的离子限域或束缚在所述容纳槽中。

进一步地，当所述杆状电极为正极时，所述杆状电极在通电状况下产生由所述杆状电极指向外部的散射状非均匀电场；当所述杆状电极为负极时，所述杆状电极在通电状况下产生由外部指向所述杆状电极的汇聚状非均匀电场。

进一步地，对所述杆状电极通电后，所述挥发性电解质解离后的离子受到的合力为零、或受到的合力与运动方向垂直。

进一步地，对所述杆状电极通电后，所述挥发性电解质解离后的离子静止、或作相对于所述杆状电极的匀速圆周运动。

进一步地，所述容纳槽为湿法刻蚀工艺中的储液箱或刻蚀槽。

进一步地，所述挥发性电解质溶液为草酸溶液。

进一步地，所述挥发性电解质溶液为含有NH₄F的SiO₂蚀刻液。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的抑制挥发性电解质溶液结晶的方法，包括步骤：

S1、将所述挥发性电解质溶液置于容纳槽中并使所述杆状电极浸入所述挥发性电解质溶液中；

S2、对所述杆状电极通电，所述杆状电极产生非均匀电场，且所述磁极产生平行于所述杆状电极的磁场；

S3、调整所述非均匀电场的大小和/或所述磁场的大小，使所述挥发性电解质解离后的离子限域或束缚在所述容纳槽中。

本发明通过在用于盛装挥发性电解质溶液的容纳槽内设置正交电磁场，从而当在通电状况下，即可通过调节电场及磁场大小，当挥发性电解质解离后的离子所受电场力、磁场力、重力及溶液粘滞力的合力与其运动方向垂直或合力为零时，该离子即绕杆状电极作匀速圆周运动或维持静止状态，从而达到对该离子的限域束缚作用。如此，一方面，通过电场对挥发性电解质解离后的正负离子的分离抑制解离的逆向反应，降低溶液中挥发性电解质分子的浓度，抑制结晶；另一方面，通过磁场对挥发性电解质解离后的离子的限域作用，使其更难扩散到溶液表面随水分子挥发，从而降低挥发溶液中的离子的浓度，达到抑制挥发性电解质挥发的作用。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的抑制挥发性电解质溶液结晶的装置的结构示意图；

图2是根据本发明的抑制挥发性电解质溶液结晶的装置使用状态下的侧视图；

图3是根据本发明的另一抑制挥发性电解质溶液结晶的装置使用状态下的侧视图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

具体参照图1，本发明公开了一种抑制挥发性电解质溶液结晶的装置；该装置包括一个用于盛装挥发性电解质溶液2的容纳槽11，容纳槽11中设置一杆状电极12，该杆状电极12用于在通电状况下产生非均匀电场；该杆状电极12的相对两端部分别设置有一个磁极13，一端为S极、另一端为N极，以产生由N极指向S极的平行于杆状电极12的磁场。

如此，当容纳槽11中盛装有挥发性电解质溶液2时，对该杆状电极12通电，以使挥发性电解质溶液2中的挥发性电解质解离后的离子限域或束缚在容纳槽11中，即可有效抑制挥发性电解质溶液产生结晶等不良状况。

具体来讲，容纳槽11接地形成一零电势，而杆状电极12上的电势则由外电源提供，若对该杆状电极12通入正电势，则该杆状电极12呈现正极，该杆状电极12即产生由杆状电极12指向外部的散射状非均匀电场；而若对该杆状电极12通入负电势，则该杆状电极12则呈现负极，该杆状电极12即产生由外部指向该杆状电极12的汇聚状非均匀电场。

图2和图3示出了两种情况下上述装置使用状态下的侧视图；在图2和图3中，直线箭头表示电流方向，曲线箭头表示挥发性电解质解离后产生的正负离子的运动方向，黑点表示磁场方向为由纸面指向外部。

参照图2所示，以杆状电极12呈现正极、且以图1中示意图对应的右视图为例来说明。在该视图下，挥发性电解质解离后产生的正离子受到顺时针方向的洛伦兹力，而解离对应产生的负离子则受到逆时针方向的洛伦兹力，同时，存在于溶液体系中的正负离子还会受到电场力、重力、溶液粘滞力等，当上述各力的合力为零、或受到的合力与运动方向垂直时，则这些挥发性电解质解离后产生的正负离子则保持静止状态、或作相对于杆状电极12的匀速圆周运动。如此，即可对这些正负离子产生限域束缚作用；如此，一方面，通过电场对这些正负离子的分离抑制解离的逆向反应，降低该溶液体系中挥发性电解质分子的浓度，抑制结晶；另一方面，通过磁场这些正负离子的限域作用，使其更难扩散到溶液表面随水分子挥发，从而降低挥发溶液中的离子的浓度，达到抑制挥发性电解质挥发的作用。

与图2中相类似的，图3示出了以杆状电极12呈现负极、且以图1中示意图对应的右视图为例来表现的状态；图中挥发性电解质解离后产生的正负离子保持静止状态、或作相对于杆状电极12的匀速圆周运动；如此，即可对这些正负离子产生限域束缚作用，此处不再一一赘述。

该抑制挥发性电解质溶液结晶的装置尤其适用于湿法刻蚀工艺，则对应该容纳槽11则为储液箱或刻蚀槽；当为储液箱时，则挥发性电解质溶液仅处于一种储存的静止状态，而当为刻蚀槽时，则挥发性电解质溶液则处于一种流动状态，但无论是何种形式，均不影响该装置的抑制效果；该装置在使用过程中通过调整非均匀电场的大小和/或磁场的大小，即可达到上述抑制效果。

当该装置应用于湿法刻蚀工艺中时，该挥发性电解质溶液可以是草酸溶液、或含有NH₄F的SiO₂蚀刻液。

一般地，通过监测该容纳槽11上方挥发物的组成来确定其抑制效果，并不断调整电场、磁场大小，从而达到最优的抑制效果。

如此，将该装置应用于平板显示(即FPD)行业的ITO/IGZO湿刻工艺中时，即可有效避免较高温度下草酸溶液易于挥发的问题，从而不仅减少对玻璃基板的刮伤、避免设备宕机、避免颗粒污染、也避免草酸蒸汽对人体的危害。

与上述装置的特定结构相对应地，本发明还提供了一种基于上述装置的抑制挥发性电解质溶液结晶的方法，其包括下述步骤：

在步骤S1中，将挥发性电解质溶液2置于容纳槽11中并使杆状电极12浸入挥发性电解质溶液2中。

在步骤S2中，对杆状电极12通电，杆状电极12产生非均匀电场，且磁极13产生平行于杆状电极12的磁场。

在步骤S3中，调整非均匀电场的大小和/或磁场的大小，使挥发性电解质解离后的离子限域或束缚在容纳槽11中。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。