纳米颗粒强化的活性炭织物制造技术

本文中描述了含金属氧化物纳米颗粒的活性炭布，以及使用这样的布用于净化和防护危险化学试剂的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】B.相关申请的交叉引用本申请要求2014年2月5日提交的标题为“纳米颗粒强化的活性炭布”的美国临时编号61/935,950的优先权，其全部内容通过引用并入本文。C.政府利益：本专利技术在由美国陆军纳蒂克士兵系统中心资助的合同编号W911QY-13-C-0029的政府支持下完成。美国政府对此专利技术享有某些权利。D.联合研究协议的参与者：不适用E.通过引用在光盘上递交的材料并入：不适用F.
技术介绍
：不适用G.专利技术概述：不适用H.附图说明：不适用I.具体实施方式在描述本专利技术的组合物和方法之前，应该理解，其不限于所描述的特定组合物、方法或规程，而是可以变化的。也应该理解，说明书中使用的术语仅是为了描述特定变体或实施例，并且不意味着限制变体或实施例的范围，其仅由所附的权利要求书限定。还必须注意，在本文中及所附的权利要求书中使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数的指代，除非上下文另有明确指示。除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语都与本领域普通技术人员普遍理解的意义相同。尽管能够在所公开的实施方式的实践和测试中使用与本文中描述的方法和材料类似或等同的方法和材料，现在描述优选的方法、设备和材料。“可选的(optional)”或“可选地(optionally)”意指随后描述的事件或情况可能或可能不发生，并且说明书包括了该事件发生及不发生的情况。“实质上不”意指在一些实施方案中，随后描述的事件最多可能在约小于10％的时间发生，或者随后描述的组分最多可能为全体组合物的约小于10％，并且在其他实施方案中，最多约小于5％，以及在还有一些实施方案中，最多约小于1％。危险化学品，诸如化学战剂，已经成为越来越强有力的武器，因此保护士兵不受这些试剂的危害非常关键。包含能够吸收危险化学品的活性炭的罩衣通常用于提供对于化学武器的防护。然而，这些活性炭系统具有有限的防护寿命，并且仅在到达系统的吸附容量之前起作用，届时化学试剂能够突破衣服的防护而毒害穿戴者。因此，对于具有提高的吸附容量从而恰当地保护士兵不受化学战剂危害的含有活性炭的罩衣存在着需求。本专利技术的各种实施方式涉及包含分散的金属氧化物纳米颗粒的活性炭布、这样的活性炭布的制造方法、这种活性炭布的使用方法、以及由这种活性炭布制造的衣服和其他制品。不希望被理论所束缚，包含金属氧化物纳米颗粒的实施方式的活性炭布可以通过物理改变或降解危险化学品使其无害，从而提高活性炭布的防护寿命。另外，降解减少了活性炭布对试剂的吸附，从而延长到达吸附容量之前的时间段，并且延长活性炭布的使用寿命。各种实施方式的活性炭布可以包含由本领域已知的各种金属氧化物构成的纳米颗粒。例如，在一些实施方式中，纳米颗粒可以由诸如铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)或镭(Ra)的碱土金属的氧化物，诸如铝(Al)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)或镍(Ni)的轻金属的氧化物，某些诸如铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、钌(Ru)、银(Ag)、锡(Sn)、镧(La)、钨(W)、铂(Pt)或铈(Ce)的某些重金属的氧化物，以及各种合金及其组合构成。在特定实施方式中，活性炭布可以仅包含氧化硅纳米颗粒，或者氧化硅纳米颗粒与包含上述任意金属氧化物的组合、或者这些金属氧化物的组合、金属氧化物合金的组合、或者金属氧化物和金属氧化物合金的组合。在某些实施方式中，金属氧化物颗粒可以由MgO、CaO、ZnO、Al2O3、TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO2、MnO3、FeO、Fe2O3、CoO、NiO、CuO、ZnO、Y2O3、ZrO2、SnO2、La2O3、WO3、CeOx、SiO2或其组合构成。在活性炭布中存在金属氧化物的组合的实施方式中，各种金属氧化物或金属氧化物合金可以以分离的单独的纳米颗粒存在。在一些实施方式中，各种金属氧化物、金属氧化物合金、或其组合可以组合为包含不同金属氧化物的单一纳米颗粒物种。例如，纳米颗粒可以由包含各种金属氧化物的颗粒的团簇构成，或者金属氧化物可以掺混在单一的颗粒中。在一些实施方式中，活性炭布可以包含金属的氢氧化物络合物、金属的水合物络合物或者多金属氧酸盐(POM)的形式的上述碱土金属、轻金属或重金属构成的纳米颗粒，并且这些氢氧化物、水合物和POM的纳米颗粒可以单独存在于活性炭布中，或者可以与上述金属氧化物或金属氧化物合金组合存在于活性炭布中。在某些实施方式中，可以处理上述纳米颗粒以包含例如反应性卤素原子、碱金属原子或者附加的金属氧化物。在一些实施方式中，处理可以提供附加的材料，该附加的材料起活化或者提高化学试剂的降解速率的作用。例如，纳米颗粒可以包含元素铂(Pt)，其能够活化诸如MgO或ZnO的某些金属氧化物，提高化学试剂降解的效率。本领域已知的其他活化剂能够包含在任意的上述纳米颗粒中。在还有其他的实施方式中，能够处理纳米颗粒以包含保护性涂层，使其防水或者降低副反应的可能性。附着于这些实施方式的活性炭布的纳米颗粒的尺寸和形状可以随着实施方式而变化。例如，纳米颗粒的形状可以是大体上球形的、大体上圆柱形的或者晶体形的，并且在一些实施方式中，纳米颗粒可以具有无定形的外观。颗粒的平均颗粒直径(MPD)可以取决于例如纳米颗粒的形状而变化，并且可以是约1nm至约200nm。在某些实施方式中，纳米颗粒的MPD可以是约2nm至约150nm、约2nm至约100nm、约5nm至约75nm、约10nm至约50nm、或者由这些示例范围涵盖的任意范围或任一MPD。这样的纳米颗粒通常可以具有约50m2/g以上至约2500m2/g以上的Brunauer-Emmett-Teller(BET)多点表面积。在特定实施方式中，关联于实施方式的活性炭布的纳米颗粒的BET表面积可以是从约100m2/g至约2000m2/g、约200m2/g至约1500m2/g、或者由这些示例范围涵盖的任意范围或任一BET表面积，并且在特定实施方式中，纳米颗粒可以具有大于1200m2/g的BET表面积。这样的实施方式的纳米颗粒可以是多孔的，并且能够具有约45埃(4.5nm)至约100埃(10nm)的平均孔隙半径，或者由此范围涵盖的任意范围或任一半径。上述纳米颗粒能够以任何方式与活性炭布关联，并且在某些实施方式中，纳米颗粒可以物理附着或键合至活性炭布，使得纳米颗粒固定在活性炭布的表面上。纳米颗粒可以良好地分散在活性炭布的表面上，并且展现低程度的团聚。具有较小MPD的纳米颗粒，例如约1nm至约50nm、约2nm至约20nm、或者约2nm至约10nm的MPD，可以特别好地适合于制造具有分散良好的纳米颗粒的活性炭布。在一些实施方式中，基于含金属氧化物纳米颗粒的活性炭布的总重量，金属氧化物纳米颗粒可以占约1wt％至50wt％、约2wt％至约40wt％、约5wt％至约30wt％，或者由这些示例范围涵盖的任意范围或任一百分比。在一些实施方式中，基于含金属氧化物纳米颗粒的活性炭布的总表面积，金属氧化物纳米颗粒可以占约0.5％至约10％、约1％至约8％、约2％至约6％，或者由这些示例范围涵盖的任意范围或任一百分比。实施方式不受活性炭布的特定类型所限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含活性炭布和固定在所述活性炭布表面上的多个金属氧化物纳米颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.05 US 61/935,9501.一种组合物，包含活性炭布和固定在所述活性炭布表面上的多个金属氧化物纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述金属氧化物纳米颗粒包含选自由MgO、CaO、ZnO、Al2O3、TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO2、MnO3、FeO、Fe2O3、CoO、NiO、CuO、ZnO、Y2O3、ZrO2、MoO2、SnO2、La2O3、WO3、CeOx、SiO2及其组合所组成的组中的金属氧化物。3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述金属氧化物纳米颗粒包含选自由锰(Mn)、铈(Ce)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锡(Sn)、钼(Mo)、钨(W)及其组合所组成的组中的至少一种金属。4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述金属氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·凯泽，
申请(专利权)人：卡尔冈碳素公司，
类型：发明
国别省市：美国;US