[发明专利]包含球形和珊瑚形纳米颗粒的组合物及其制备方法

说明书

纳米颗粒组合物包括复数个球形纳米颗粒和复数个珊瑚形金属纳米颗粒，每个珊瑚形金属纳米颗粒具有非均一的横截面和由以没有直角接合在一起的多个非线性链形成的球类结构。纳米颗粒组合物可以是单部分或多部分组合物。纳米颗粒组合物的球形纳米颗粒与珊瑚形纳米颗粒的质量比可为约5:1至20:1、约7.5:1至15:1、约9:1至11:1或约10:1，和/或球形纳米颗粒与珊瑚形纳米颗粒的数量比可为约50:1至200:1、约75:1至150:1、约90:1至110:1或约100:1。纳米颗粒组合物可用于多种目的，包括作为抗微生物剂(例如，抗病毒、抗细菌或抗真菌组合物)、燃料添加剂或者处理织物。

背景

1、技术领域

本文公开了包含球形纳米颗粒和具有球类(globular)、珊瑚状形状的纳米颗粒的物质的纳米颗粒组合物以及制备这种组合物的方法。

2、背景技术

术语“纳米颗粒”通常是指最大尺寸小于100nm的颗粒。由于在生物医学、光学和电子领域广泛的多种潜在应用，纳米颗粒研究目前是科学研究的热点区域。

纳米颗粒引起很大的科学关注，因为它们可有效作为块体材料和原子或分子结构间的桥梁。不管尺寸如何，块体材料通常都具有恒定的物理性质，但是在纳米尺度下，经常观察到尺寸依赖(size-dependent)特性。因此，材料的性质随着其尺寸接近纳米尺度，以及随着材料表面的原子百分比变得显著而变化。对于大于一微米的块体材料，相对于材料块体中的原子数，表面上原子的百分比微不足道。因此，令人关注的且有时意想不到的纳米颗粒的特性主要是由于材料的大表面积，这主要是由相对小的材料块体所发挥的作用。

纳米颗粒通常具有意想不到的光学特性，因为其足够小以限制其电子并产生量子效应。例如，金纳米颗粒在溶液中呈现深红色至黑色。黄色的金和灰色的硅的纳米颗粒是红色的。金纳米颗粒在比金板(1064℃)低得多的温度(对于2.5nm的尺寸约300℃)下熔融。在由纳米颗粒构成的材料中太阳辐射的吸收比在连续片材料的薄膜中高得多。在太阳能PV和太阳能热应用中，控制颗粒的尺寸、形状和材料，可以控制太阳能吸收。

纳米颗粒的尺寸依赖特性变化包括半导体颗粒中的量子限域、一些金属颗粒中的表面等离子体共振，以及磁性材料中的超顺磁性。纳米颗粒的悬浮是可能的，因为颗粒表面与溶剂的相互作用足够强以克服密度差异，否则该密度差异通常会导致材料在液体中下沉或漂浮。

纳米颗粒的高表面积与体积比提供了巨大的扩散驱动力，特别是在升高的温度下。与较大颗粒相比，烧结可以在较低的温度下、较短的时间尺度内进行。理论上，这不影响最终的产品密度，尽管流动困难和纳米颗粒聚集的趋势可能使事情复杂化。此外，已经发现纳米颗粒赋予多种日常产品额外的特性。例如，二氧化钛纳米颗粒的存在赋予所谓的自清洁效果，并且尺寸是纳米范围，所以不能观察到颗粒。与其块体替代物相比，已发现氧化锌颗粒具有优异的UV阻隔特性。

已经形成了金属、电介质和半导体纳米颗粒，以及混合结构(例如，核-壳纳米颗粒)。由半导体材料制成的纳米颗粒如果其足够小(通常<10 nm)则也可以被标记为量子点，从而发生电子能级的量子化。这种纳米级颗粒通常用于生物医学应用作为药物载体或成像剂。

存在若干种用于产生纳米颗粒的方法，包括研磨和热解。在研磨中，可以在球磨机、行星式球磨机或其它尺寸减小机构中研磨宏观尺度或微尺度的颗粒。将得到的颗粒进行空气分级以回收纳米颗粒。在热解中，蒸气态前体(液体或气体)在高压下被迫使通过孔并燃烧。将所得固体(烟灰的状态)进行空气分级以从副产物气体中回收氧化物颗粒。传统的热解常常导致聚集物和团聚物而不是单独的初级颗粒。超声波喷嘴热解 (Ultrasonicnozzle spray pyrolysis，USP)是另一种旨在防止团聚物形成的方法。