[發(fā)明專利]通過(guò)金屬熱還原形成的金屬結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280069494.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104271505A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·F·伯雷利;S·M·奧馬利;V·M·施奈德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/02
• 分類號(hào): C01B33/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

本申請(qǐng)根據(jù)35?USC§?119，要求于2011年12月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/569,457的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)為基礎(chǔ)并將其全文通過(guò)引用結(jié)合于此。

領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及通過(guò)金屬熱還原形成的組合物，以及涉及制備這種組合物的方法。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及用金屬熱加工形成的、具有新穎結(jié)構(gòu)的單一元素?zé)o定形組合物，以及涉及制備這種組合物的方法。

背景

控制尺寸在納米尺度和微米尺度的材料的形狀和性質(zhì)日益引起人們的興趣。具有在這個(gè)尺度特征的材料潛在地可用于許多領(lǐng)域，例如電子器件、燃料電池、pH傳感器和其它類型傳感器、催化劑、和生物技術(shù)。但是，在開(kāi)發(fā)這種材料時(shí)的持續(xù)挑戰(zhàn)是怎樣高效且有效地制備這些材料。

概述

本發(fā)明涉及利用對(duì)同時(shí)包含單一或多種元素的兩維和三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行金屬熱加工來(lái)形成新穎的產(chǎn)品，以及涉及形成這種產(chǎn)品的方法。

本文描述了使用金屬熱加工來(lái)構(gòu)建納米多孔硅和其它金屬、準(zhǔn)金屬，或者三維支架形式的金屬氧化物納米線。在一些實(shí)施方式中，所述方法包括在氣凝膠中使用金屬熱加工，所述氣凝膠包括在幾納米量級(jí)的初始氧化物納米線。所得材料具有非同尋常的光致發(fā)光性質(zhì)，這表明除了其它應(yīng)用以外，所述方法和制備的材料可用于照明、電子器件、在異常波長(zhǎng)下的遮光和絕熱。本文所述的方法還可用于相分離的玻璃和相分離的玻璃陶瓷，來(lái)形成高度多孔材料和結(jié)構(gòu)，并允許形成擠出和模塑的器件，該器件具有額外的益處，比目前可用的氣凝膠更加機(jī)械穩(wěn)定。

第一種實(shí)施方式包括含金屬氣凝膠(aerometal)的組合物。在一些實(shí)施方式中，金屬氣凝膠的密度為約1毫克/厘米³-約500毫克/厘米³。在一些實(shí)施方式中，金屬氣凝膠的表面積為約200-約2000米²/克。在一些實(shí)施方式中，金屬氣凝膠的平均孔徑為約0.4-1000納米。在一些實(shí)施方式中，所述金屬氣凝膠是光致發(fā)光的或者電致發(fā)光的。在一些實(shí)施方式中，所述金屬氣凝膠包括納米線。在一些實(shí)施方式中，所述金屬氣凝膠包括粉末。在一些實(shí)施方式中，所述金屬氣凝膠包括膜。在一些實(shí)施方式中，所述金屬氣凝膠包括體。

另一實(shí)施方式包括制備金屬氣凝膠的方法，所述方法包括形成金屬氧化物或準(zhǔn)金屬氧化物的氣凝膠；對(duì)所述氣凝膠進(jìn)行金屬熱加工；以及任選地，除去反應(yīng)副產(chǎn)物得到基本上純的金屬氣凝膠。在一些實(shí)施方式中，對(duì)所述氣凝膠進(jìn)行金屬熱加工步驟包括加熱至大于400℃的溫度，保持2小時(shí)以上。在一些實(shí)施方式中，對(duì)所述氣凝膠進(jìn)行金屬熱加工步驟包括加熱至大于400℃的溫度，保持2小時(shí)以上，以及隨后加熱至大于600℃的溫度，保持2小時(shí)以上。在一些實(shí)施方式中，所述除去反應(yīng)副產(chǎn)物包括用酸蝕刻所述金屬氣凝膠。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠的密度為約1毫克/厘米³-約500毫克/厘米³。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠的平均孔徑是約0.4-1000納米。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠是光致發(fā)光的或者電致發(fā)光的。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠包括納米線。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠包括粉末。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠包括膜。在一些實(shí)施方式中，所制備的金屬氣凝膠包括體。

另一個(gè)實(shí)施方式是一種形成金屬氣凝膠的方法，所述方法包括：提供一種氣凝膠，其包括金屬氧化物或準(zhǔn)金屬氧化物；通過(guò)在加熱的惰性氣氛中使金屬氣體與所述基材反應(yīng)以形成金屬-氧復(fù)合物，來(lái)從所述氣凝膠提取氧，其中把所述惰性氣體加熱到足以促進(jìn)所述氧提取的反應(yīng)溫度；以及除去所述金屬-氧復(fù)合物，來(lái)得到密度小于200毫克/厘米³的納米結(jié)構(gòu)的基材。

另一實(shí)施方式包括含單質(zhì)納米線的組合物，其中所述組合物的密度為約1毫克/厘米³-約500毫克/厘米³且所述單質(zhì)納米線包括金屬或準(zhǔn)金屬。在一些實(shí)施方式中，所述組合物包括金屬氣凝膠。在一些實(shí)施方式中，所述組合物的表面積為約200-約2000米²/克。在一些實(shí)施方式中，所述組合物的平均孔徑為約0.4-1000納米。在一些實(shí)施方式中，所述組合物是光致發(fā)光的或者電致發(fā)光的。在一些實(shí)施方式中，所述金屬氣凝膠包括膜。