[發明專利]納米纖維復合材料過濾器、制造該材料的方法和過濾系統

在審

• 申請號: 201610082663.1
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN105727629A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 戴維·S·金利;卡爾文·J·柯蒂斯;亞歷山大·米德納;艾倫·M·韋斯;阿諾德·帕多克
• 申請（專利權）人: 可持續能源聯盟有限公司;全球水集團有限公司
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16;B01D39/18;B01D39/20;B01J20/06;B01J20/08;B01J20/28;B01J20/32;B82Y30/00
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;石磊

本申請是申請日為2008年11月21日、申請號為200880132427.X、發明名稱為“多孔塊納米纖維復合過濾器”的原案申請的分案申請。

合同來源

根據美國能源部(UnitedStatesDepartmentofEnergy)和可持續能源聯盟有限公司(AllianceforSustainableEnergy,LLC)(國家可再生能源實驗室(NationalRenewableEnergyLaboratory)的管理者和經營者)之間的第DE-AC36-08GO28308號合同，美國政府享有本發明的權利。

技術領域

本發明涉及多孔塊納米纖維復合材料過濾器，用于制造多孔塊納米纖維復合材料的方法和過濾系統。

背景技術

為各種目的正在開發和使用許多類型的納米級別的材料。已經生產出具有相對小直徑(例如納米級別的)和非常長的長度的各向異性納米級別纖維，因此使得這樣的納米級別的纖維為“高長寬比”材料。許多這些納米級別的纖維具有獨特的性質，使得它們能夠有希望成為許多各種不同的應用的候選材料，例如過濾介質的應用的候選材料。

已有用于制造納米級別的尤其是具有過濾效用的氧化鋁顆粒的方法。例如，可以對具有大約25nm至大約500nm級別的直徑和對應的大約10m²/g至大約70m²/g的表面積的球形氧化鋁顆粒進行溶液處理，以產生尤其是具有在大約200m²/g至高達大約600m²/g的范圍中的良好的表面積的γ和/或α氧化鋁的納米纖維。在另一例子中，可以對粗勃姆石納米纖維進行水熱和退火處理以獲得具有類似性質的納米纖維，退火通常引起顆粒生長和表面積減小。

相關領域的前述例子及其相關缺陷是用于例證，不排除其它的例子和缺陷。通過閱讀說明書和研究附圖，相關領域的其它缺陷對于本領域技術人員而言將變得明顯。

發明內容

下列實施方式及其方面是結合用于示例和舉例而非限制范圍的系統、工具和方法來描述和舉例說明的。在各種實施方式中，減少或消除了上述的一個或多個問題，而其他實施方式針對的是另外的改進?？紤]到上文，本文描述的進展的總的方面可以包括提供多孔塊納米纖維復合材料產品，該產品包含具有一個或多個孔的多孔塊和在至少一個孔內形成的多個無機納米纖維。非限制性的示例尤其包括碳多孔塊和勃姆石納米纖維。

本文的另一方面可以包括用于制造多孔塊納米纖維復合材料的方法，該方法包括在處理室的水中提供多孔塊和鋁前體材料；水熱法產生多孔塊納米纖維復合材料產品。據此產生的基礎纖維可以是勃姆石。其它可能的前體可以包括類似處理過的二氧化鈦(TiO₂)或者氧化鐵。另外的可選方面可以包括退火，例如在退火中，取決于溫度，勃姆石被退火成γ或者α氧化鋁。另外的可選方面可以包括包含多孔塊納米纖維復合材料產品作為過濾介質的活性成分。

除了上述的示例性方面和實施方式，通過參考附圖和研究下文的說明，更多的方面和實施方式將變得顯而易見。

附圖說明

參考附圖對示例性的實施方式進行了說明。本文公開的實施方式和附圖的目的被認為是例證性的，而不是限制性的。

圖1是根據本文所描述的實施方式的示例性過濾系統的示意圖；

圖2A和圖2B是突出顯示一個或多個圖示的孔的多孔塊的示意圖；

圖3是多孔塊納米纖維復合材料的孔的示意圖；

圖4是方法的流程圖；

圖5是本文示例的X-射線衍射圖(XRD)；

圖6A和圖6B提供了本文示例的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖7A、圖7B和圖7C提供了本文另一示例的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖8是本文另外的示例的X-射線衍射圖(XRD)特征；

圖9A和圖9B提供了本文的再另外的示例的透射電子顯微鏡(TEM)圖；

圖10提供了本文的再另外的示例的再另外的透射電子顯微鏡(TEM)圖；

圖11提供了本文的再另一的示例的再另一的透射電子顯微鏡(TEM)圖；和

圖12是鈦酸鹽納米管和銳鈦礦TiO₂納米棒的X-射線衍射(XRD)掃描。

具體實施方式