用于表面复制的氧阴离子模板制造技术

一种通过围绕氧阴离子模板化学气相沉积包被框架，然后将所述氧阴离子模板溶解在水或包括氧阴离子的水性弱酸中来合成包被框架的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表面复制的氧阴离子模板
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2020年12月22日提交的美国临时专利申请号63/129,154的优先权，所述临时专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文。
[0003]以下申请出于所有目的特此以引用方式整体并入：PCT/US21/53316(
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53316申请)；PCT/US21/49195(
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49195申请)；美国临时专利申请63/075,918(
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918申请)；美国临时专利号63/086,760(
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760申请)；美国临时专利申请63/121,308(
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308申请)；美国技术申请16/758,580(
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580申请)；美国技术申请16/493,473(
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473申请)；PCT/US17/17537(
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17537申请)；PCT/US21/37435(
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37435申请)；美国临时专利申请63/129,154(
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154申请)；以及美国专利10,717,843B2(
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843B2专利)。


[0004]以下公开内容涉及用于经由表面复制合成包被材料的新颖模板。所述模板具有可催化某些分子吸附物的分解的反应性表面位点，同时还具有比表面复制程序中通常所用的耐火金属氧化物更易溶的本体相。

技术介绍

[0005]最近，我们在
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53316中示出了可如何以保存工艺材料和工艺液体的方式执行“表面复制”程序。特别地，我们描述了使用化学气相沉积(“CVD”)来围绕模板表面(即模板结构的表面)吸附“包被”材料。在包被材料形成时，内容模板结构然后可通过溶解来提取并通过无溶剂沉淀来重构。
[0006]其表面缺陷可催化包被相在化学气相沉积期间的成核的耐火氧化物是
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53316申请中一种重要类别的模板材料。耐火氧化物针对高温CVD具有优异热稳定性。抛开这些优点，许多耐火氧化物可能是不易溶或极少易溶的，从而使内容提取和模板回收使用复杂化。
[0007]对用于CVD程序的更高溶解度的期望在现有技术中已经通过利用NaCl模板解决。但，与氧化物模板不同，NaCl模板似乎不催化包被相的CVD成核，除非模板表面至少部分地熔融—只要角落或边缘处局部地熔融即可。这些熔融位点处的成核理论上涉及反应性气体分子的无弹性碰撞和解离。在合成包被材料之后，可通过将NaCl模板溶解在水中来提取它们。虽然NaCl模板提供比金属氧化物大的模板溶解度，但熔融模板在规模上可能出现问题。例如，预期具有部分熔融表面的NaCl模板粒子将具腐蚀性并且将彼此内聚。
[0008]因此，
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53316申请中展示的模板材料库还包括提供更高溶解度和更易扩展性的某些含氧阴离子的固态盐。作为示例，我们使用了泻利盐(MgSO4·
7H2O)模板前体材料来形成碱性硫酸镁(MgSO4)模板材料，然后将所述模板材料用于在模板导向CVD程序中使包被碳材料成核并生长。然后通过水中溶解提取内容模板材料。

技术实现思路

[0009]在
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37435和
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53316申请中，我们探索了涉及工作人员已称为自由基冷凝物
(“FRC”)的成核和生长的模板导向化学气相沉积的特定类型。从这种FRC，具有各种化学组成的合成“无烟煤网络”(因它们与无烟煤的结构相似性而命名，无烟煤通过结构位错而形成)可围绕导向它们形态的模板表面形成。无烟煤网络的模板导向FRC生长和合成可在低CVD温度下执行，前提是FRC可成核。
[0010]在本公开中，我们展示可用于合成包被材料并且具体地用于合成包括合成无烟煤网络的包被材料的新含氧阴离子模板材料的扩充库。这些模板材料中的一些可不如耐火金属氧化物热稳定，但足够稳定以供用于其中FRC成核和生长可以实际动力学发生的模板导向CVD程序中。
[0011]此新模板材料库被示出为催化包被材料通过CVD进行的成核和生长。它们还包括比许多耐火氧化物更易溶的盐，尤其是含氧阴离子的盐。这使得这些模板材料潜在地有益于诸如
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53316申请中所述的那些的表面复制程序，其中保存了模板材料和工艺液体。
[0012]本文所呈现的含氧阴离子模板表示新颖模板类别的示例性样本。预期，许多其他变体可在不脱离本专利技术的情况下合成。同样，本文所呈现的包被材料表示可在这些模板上合成的包被材料的示例性版本。其他包被材料(诸如
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53316申请中展示的那些)可在不脱离本专利技术的情况下在这些模板上合成。
[0013]根据以下详细描述，本领域技术人员将易于明了另外的优点和应用。本文中的示例和描述应视为在本质上是说明性的而非限制性的。
附图说明
[0014]参考附图描述示例性实施方案，在附图中：
[0015]图1：表示表面复制的过程的图示，其从模板表面上的缺陷催化成核开始，之后是模板表面之上的共形生长。
[0016]图2：K2SO4氧阴离子模板前体粉末的SEM图像。
[0017]图3：通过在氧阴离子模板上生长包被碳产生的包被复合结构的SEM图像。
[0018]图4：包括石墨烯碳的起皱包被框架的SEM图像。
[0019]图5：MgSO4·
7H2O模板前体晶体的光学显微照片。
[0020]图6：通过在氧阴离子模板上生长包被碳产生的包被复合结构的SEM图像。
[0021]图7：在多孔氧阴离子模板上合成的碳包被框架的SEM图像。
[0022]图8：实验1
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5中生成的碳包被框架的平均拉曼光谱。
[0023]图9：实验3中生成的碳包被框架的未平滑化和平滑化平均拉曼光谱。
[0024]图10：实验3中合成的包被复合结构的SEM图像。
[0025]图11：通过在Li2CO3模板上生长产生的巴克纸和片层状起皱包被碎片的SEM图像。
[0026]图12：通过在Li2CO3模板上生长产生的片层状起皱包被碎片的SEM图像。包被壁内的单独石墨烯晶格被描出。
具体实施方式
[0027]术语和概念
[0028]如本文所定义，“模板”是赋予在其中或其上形成的另一材料期望形态的潜在牺牲结构。与表面复制技术相关的是模板的正向复制的表面(即，“模板表面”)及其负向复制的
本体相(即，“模板本体”)。模板还可发挥其他作用，诸如催化包被材料的形成。“模板化”结构是复制模板的某一特征的结构。
[0029]“包被”或“包被的”材料是在基本上固态或“硬”模板材料之中或之上形成的材料。
[0030]如本文所定义，“表面复制”包括模板技术，其中使用模板的表面来引导所吸附材料的薄包被壁的形成，所述壁基本上包封并复制所述壁在其上形成的模板表面。随后，在被移走(displace)时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于产生纳米结构化材料的方法，所述方法包括：使化学蒸气在衬底的表面之上流动，所述衬底包括氧阴离子并且所述衬底的表面包括一个或多个反应位点；以及使所述化学蒸气在所述一个或多个反应位点处与所述衬底反应以沉积吸附物；以及使所述化学蒸气与所述吸附物反应以生长所述吸附物，生长的吸附物形成与所述衬底的表面共形的纳米结构化材料。2.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括模板，所述模板包括模板表面和模板本体。3.如权利要求1所述的方法，其还包括：将所述化学蒸气加热到介于400℃与1,000℃之间的温度。4.如权利要求2所述的方法，其中所述模板包括最大直径为1cm的氧阴离子模板粒子。5.如权利要求4所述的方法，其中所述氧阴离子模板包括以下中的至少一者：硼酸盐、溴酸盐、过溴酸盐、亚溴酸盐、次溴酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐、氢氧化物、高碘酸盐、碘酸盐、碘酸盐、次碘酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、二磷酸盐、亚磷酸盐、硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、铬酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、碘酸盐、碘酸盐、锰酸盐、高锰酸盐、亚锰酸盐、砷酸盐、亚砷酸盐、高铁酸盐、硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐、硒酸盐、亚硒酸盐、钨酸盐、钒酸盐、碲酸盐、亚碲酸盐、钛酸盐、钼酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、苯甲酸盐、草酸盐、酒石酸盐和葡萄糖酸盐。6.如本文中任一权利要求所述的方法，其中所述氧阴离子模板包括I族或II族金属阳离子。7.如权利要求4所述的方法，其中所述氧阴离子模板的所述模板表面包括氧阴离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：迪金森公司，
类型：发明
国别省市：