[发明专利]纳米载体上纳米活性材料的可调尺寸

说明书

相关申请的交叉引用：

本申请要求了2009年12月15日提交的，名称为：材料加工（MATERIALS PROCESSING）的美国临时专利申请61/284,329作为优先权，该申请的全部内容在此引入参考。 

技术领域

本申请涉及纳米活性材料的制造领域。尤其涉及在亚结构上纳米活性材料的尺寸和浓度的优化和自定义。

背景技术

纳米材料在科学界，以及商业和工业应用中快速地普遍化。机械操作和化学反应的方式本身通常利用纳米颗粒来进行。然而，其它的操作包括使用亚结构来负载反应的纳米级成分。通常，纳米颗粒被浸渍到亚结构中，并处理该亚结构，将纳米颗粒结合到该亚结构的壁处（即：煅烧）。煅烧包含纳米颗粒的亚结构的优点在于当流体经过并与颗粒反应时，该颗粒仍然与亚结构结合。

许多利用催化剂来帮助反应的应用。在某些应用中，使用类似纳米尺寸催化剂，如纳米颗粒的小型催化剂则比较理想。此外，经常使用负载结构来提供上面存在纳米颗粒的亚结构则同样比较理想。根据这些方法，用纳米尺寸催化剂浸渍亚结构是有必要的。

在本领域中存在制造纳米颗粒的不同方法。制造用作催化剂的纳米颗粒的方法有时需要催化材料本身和载体材料，在该载体材料上的催化剂处于纳米颗粒状态时可以与该载体材料结合。一般来说，当催化剂和载体处于汽化或等离子状态时，将该催化剂和载体结合的做法通过将两种材料运送至结合室来实现。使材料“云”快速骤冷，得到固体纳米尺寸状态的混合材料。接着，用纳米尺寸混合材料，液体和附属添加物得到分散物，使结合材料颗粒附近之间相互排斥。接下来，该分散物浸渍到载体的亚结构中。最后，进行干燥和煅烧步骤以去除液体，并将混合纳米颗粒结合至亚结构。

然而，在载体亚结构上制造纳米颗粒的现有方法在纳米活性颗粒的尺寸控制上缺乏精确性，并对亚结构的纳米活性材料的总量（或负载）上缺乏精确控制的元件。本领域中的这些不足之处导致令人不满意的或非精确的反应和反应速率。

发明内容

本发明公开了负载亚结构上的纳米颗粒尺寸控制的系统和方法。本发明同样公开了亚结构中控制纳米颗粒总负载的系统和方法。

在本发明的某些实施例中，提供了控制载体材料上纳米活性材料尺寸的系统和方法，其中，所得的颗粒用于催化过程。这可以通过控制结合室内所提供的纳米活性材料和载体材料的比例来获得。

在本发明的其它实施例中，多次重复浸渍步骤和干燥/煅烧步骤以控制亚结构中纳米活性材料的总量。根据这些实施例，可以控制亚结构的有用寿命。

在本发明的其它实施例中，控制纳米活性颗粒的尺寸，并多次重复浸渍步骤以控制和保证理想的颗粒尺寸和负载在亚结构中的总体纳米活性材料。根据这些实施例，可以精确地控制负载亚结构的化学选择性和化学活性。 

附图说明

图1展示了根据本发明的，控制负载亚结构上纳米颗粒尺寸过程步骤的一个实施例。

图2A展示了根据本发明的，在纳米载体上形成纳米活性材料的过程，和起始材料的比例如何影响纳米活性材料的尺寸，以及将纳米球浸渍到亚结构中。

图2B展示了根据本发明的校正纳米球制造系统方法的一个实施例，其中，多次重复了使用不同起始材料结合的制造过程，以及记录所得纳米球的尺寸。

图3展示了根据本发明挤出物的一个实施例的等距示图。

图4展示了根据本发明的，用于亚结构中制造可调整尺寸纳米材料的设备的一个实施例的底部示意图。

图5展示了根据本发明的，在保持理想颗粒尺寸的同时提高亚结构中整体负载的方法的实施例。

具体实施方式

以下将结合附图，详细描述制造的方法和系统的实施方式。在结合以下实施方式来讨论方法和系统时，并不局限于这些实施方式和实施例的方法和系统。相反，该方法和系统应为覆盖所有的包含在权利要求所限制的方法和系统范围内的替代物，改进物和等同物。此外，在以下详细的说明中，阐明了几个具体的细节以更完全地解释该方法和系统。然而，很明显，对于本领域的技术人员来说，要实施这些方法和系统并不需要这些具体的细节。在其它的实施例中，并没有详细说明熟悉的方法，过程，部件和工序，以致不会不必要地模糊光学检测模块和递归算法。