高比表面积纤维二氧化硅纳米颗粒制造技术

本发明专利技术公开了具有纤维形态的高比表面积纳米颗粒。该纳米颗粒具有多个纤维，其中每个纤维与另一个纤维接触并且每个纤维具有约1ran和约5000nm之间的长度。还公开了本发明专利技术的纳米颗粒的应用，以及本发明专利技术的纳米颗粒的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及高比表面积纳米颗粒及其应用领域。
技术介绍
纳米技术已经对材料、微电子、计算、制药、医药、环境、能源和化学工业产生巨大影响。纳米颗粒长期被认为具有与它们的大体积形式相比增强的化学和物理性能。它们可被用作制造各种各样珍贵材料的构筑单元(Xia等，2000)。它们可以具有不同的尺寸、结晶度、形态和化学成分。纳米颗粒可由不同的材料组成，而二氧化硅是最熟知的实例之一(参见，例如，Gole等,2003)。对二氧化娃纳米颗粒(特别是具有特定尺寸和形态的纳米球体)的需求由于众多工业应用而增长。二氧化硅纳米颗粒的领域已经被扩展，特别是通过水解正硅酸乙酯(TEOS)合成单分散性二氧化硅的Stober的创新性方法出现后(Stober等，1968)。在介孔二氧化硅的模板导向合成(Kresge等，1992)开始后，对纳米球体的形态和孔径的控制令人具有极大的兴趣(Huo 等，1994 ；Tanev 和 Pinnavaia, 1995 ；Zhao 等，1998 ； Car Is son 等，1999)。使用模板技术，具有各种不同形态的多种介孔以及纳米二氧化硅材料被合成(参见，例如，Cha等，2000 ；Sakamoto 等，2000 ；Lu 等，2001 ；Finnefrock 等，2001 ；Yu 等，2002 ；Che 等，2003 ；Che等，2004 ;Yokoi 等，2006 ；Gao 等，2006 ；Bao 等，2007 ；Han 等，2009 ；Suzuki 等，2009 ；Meng等,2009 ；Suzuki等,2010)。这些材料在催化中已经获得广泛应用(Davis等,2002 ；Corma和 Garcia,2008 ；ffeckhuysen,2009)。纳米颗粒在催化中的效果主要归因于它们的微观结构，这允许活性催化剂分子在大的内部表面和孔隙上良好分布。然而，由于一些孔隙内活性位的有限的可达性，活性金属烧结上的困难已经限制了纳米颗粒在催化中的应用，特别是在大量的运输是必需的并且纳米颗粒的高比表面积作为一种选择而有可能被使用的实例中(Gellman,2009 ;Joo等，2009 ;Schl6gl和 Hamid，2004 ;Reetz，2008)。因此，需要具有高比表面积的纳米颗粒。这样的纳米颗粒将导致催化剂分子的改善的活性和稳定性，并且将在需要高比表面积的其它领域中获得应用。
技术实现思路
本专利技术涉及具有特别闻比表面积的闻度有序的纳米颗粒的新族群的识别。闻比表面积归因于纳米颗粒的纤维形态。所述纳米颗粒显示出优异的物理性能，包括高比表面积(这使得它们可以用于催化剂载体)，以及纤维表面形态(这使得在纳米颗粒表面上获得高浓度的高度分散并容易进入的部分成为可能)。本专利技术的纳米颗粒还具有高热稳定性和高机械稳定性，使得它们适于工业中各种各样的应用。本专利技术通常包括具有多个纤维的纳米颗粒，其中每个纤维与至少一个其它纤维接触。在本文中使用的术语“纳米颗粒”指具有Inm和5000nm之间的最大直径的颗粒。在本文中使用的“多个”指三个或更多个。在本文中使用的“纤维”指包括长度和最大粗度的细长的、丝状结构。粗度可沿纤维的长度变化或者其可沿着纤维的长度是均匀的。不同的纤维可以具有可变的粗度或可以具有均匀的粗度。同样地，纤维可以具有可变的长度或可以具有均匀的长度。在一些实施方案中，纤维具有不同的长度和不同的粗度。在其它的实施方案中，单个纳米颗粒的纤维具有均匀的粗度和长度。在本专利技术的特定的实施方案中，所述纳米颗粒包括二氧化硅(silica) (二氧化硅(silicon dioxide))、二氧化钛、氧化铝、二氧化铈、二氧化锆或它们的混合物。单个纳米颗粒的纤维可能具有在约lnm、10nm、50nm、100nm、500nm或IOOOnm和约2000nm、2500nm、3000nm、3500nm、4000nm或5000nm之间的长度，包括其中之间的所有值和范围。在特定的实施方案中，每个纤维具有在约lnm、10nm、50nm、IOOnm或500nm和约500nm、 600nm、700nm、800nm、900nm或IOOOnm之间的长度，包括其中之间的所有值和范围。在更加特定的实施方案中，每个纤维具有约Inm和约500nm之间的长度。特定纤维的最大粗度可以为从约Inm至约IOOnm的范围。在更加特定的实施方案中，特定纤维的最大粗度为从约Inm至约50nm,从约Inm至约IOnm,或从约4nm至约IOnm的范围。在一些实施方案中，每个纤维具有约Inm和约IOOOnm之间的长度和约Inm至约50nm之间的粗度。在另外的实施方案中，单个纳米颗粒的每个纤维具有约Inm和约250nm之间的长度，和约Inm和约IOnm之间的粗度。纳米颗粒的纤维的数目可以变化。在一些实施方案中，纳米颗粒包括至少约100个纤维，至少约1000个纤维，至少约10000个纤维，至少约100000个纤维，或至少约1000000个纤维或更多，或者其中可推论出的任意范围的数量的纤维。在一些实施方案中，纳米颗粒具有基本上球形的结构(在本文中被称作“纳米球体”)。在这些实施方案中，所述纳米颗粒包括在纳米球体内基本上径向方向的纤维(即，向纳米颗粒的中心区域聚集)。在这些实施方案中，纤维的长度为从纤维的外围边缘至纤维在纳米球体的中心区域连接至另一个纳米纤维的点的距离并且因此近似等于纳米球体的半径。在特定的实施方案中，纳米颗粒是由包括至少100个纤维的二氧化硅组成的纳米球体，其中每个纤维具有约Inm和约250nm之间的长度并且每个纤维具有约Inm和约IOnm之间的粗度。在特定的实施方案中，如上文所描述的，纤维由二氧化硅组成。在另外的实施方案中，二氧化硅纤维包括一个或多个连接配体。在本文中使用的“配体”指与所述纤维接触的离子、分子、化合物、高分子或分子团。所述接触可能是直接接触，例如通过共价键或离子键。例如，所述配体可共价连接至二氧化硅的氧原子。可选地，所述接触可能是间接的，例如通过中介分子，诸如连接子。所述配体可能通过简单的吸收或吸附作用连接。在某些方面中，中介分子与配体和纤维接触。连接子的非限制性的实例包括烷基、氢化物、碳烯、碳炔、环戊二烯基、醇盐、酰胺基或酰亚胺基基团。所述接触可能是通过将部分简单的吸收或吸附至纤维表面而掺杂至纤维本体中或纤维表面的内部。配体的非限制性的实例包括金属催化剂分子、药物和有机分子。在本文中使用的“金属催化剂分子”指金属离子、金属氧化物、各种有机金属络合物中的任意一种或与金属离子或金属氧化物键合的任一种分子。金属的非限制性的实例包括Au、Pt、Pd、Ag、Ni、Ru、Rh、Ir、Os、Co、Mo、W、Re、Mn、In、Ga、Cd、Cr、Zr、Ta、Fe 和 Cu。金属氧化物的非限制性的实例包括上述金属的各种金属氧化物、Al203、Ti02、Fe203、Ce02、Cu0、Zn0、Si02、V205、Mg0、La203、Zr02、SnO2、MnO2、MoO3、Mo2O5和沸石。在某些实施方案中，所述配体为药物。在本文中使用的“药物”指在受治疗者中疾病或其它病况的诊断、治疗或预防中使用的化学物质。所述术语“药物”包括医药、成像剂以及类似物的组成部分。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维韦克·波利希特沃，琼·玛丽·巴塞，
申请(专利权)人：阿卜杜拉国王科技大学，
类型：
国别省市：