[發(fā)明專利]在碳納米孔中量子打印納米結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080095386.2
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN115335319A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·J·納蓋爾;C·L·布羅德
• 申請（專利權(quán)）人: 量子元素發(fā)展公司
• 主分類號: B82Y30/00
• 分類號: B82Y30/00;B82Y40/00;C01B32/00;C23C16/04;C23C16/48
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

本發(fā)明包括用于在納米多孔碳粉末中實例化和量子打印材料(例如元素金屬)的設(shè)備和方法。

相關(guān)申請

本申請要求2020年2月10日提交的美國專利申請第16/786321號；2020年2月10日提交的美國專利申請第16/786325號和2020年3月3日提交的美國專利申請第16/808030號的優(yōu)先權(quán)，根據(jù)35USC 119(e)項，16/808030號申請與2019年12月16日ChristopherJ.Nagel提交的臨時申請USSN 62/948450號相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)。以上申請的全部教導(dǎo)通過引用并入本文。

背景技術(shù)

在金屬槽和其他環(huán)境中檢測受到諧波電磁場的材料中金屬和其他元素的方法已被記錄過。例如，參見Christopher Nagel的美國專利7238297和9790574，其通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及一種發(fā)現(xiàn)，即碳基體可被用于使用本文所述工藝生產(chǎn)包含金屬的納米沉積物、納米結(jié)構(gòu)、納米線和熔核。本發(fā)明的方法包括直接和/或間接地將電磁輻射應(yīng)用于氣體、納米多孔碳或其組合物和組合，從而預(yù)處理氣體，并在本發(fā)明的裝置中將碳基體暴露于預(yù)處理氣體中，以在碳基體內(nèi)引起金屬實例化、成核、生長和/或沉積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及量子打印和/或?qū)嵗牧希缂{米多孔碳基體中的金屬(例如銅、鉑、鉑族金屬(PGMs)或貴金屬)，以形成納米線和其他宏觀結(jié)構(gòu)的方法，以及適用于該方法的裝置。

本發(fā)明包括以下步驟：將含有納米多孔碳的床與活性氣體接觸，同時向納米多孔碳施加電磁輻射，時間足以引起元素金屬納米顆粒內(nèi)的實例化，包括但不限于成核、生長沉積和/或團聚，和/或形成納米孔和納米孔網(wǎng)絡(luò)和基質(zhì)。該過程產(chǎn)生納米多孔碳組合物或基質(zhì)，其特征是沉積在碳納米孔內(nèi)的元素金屬和聚集的元素納米顆粒，形成元素金屬熔核、納米線和其他易于從納米多孔碳中分離的宏觀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方法在生產(chǎn)元素金屬組合物和宏觀結(jié)構(gòu)方面具有廣泛的適用性。本發(fā)明還涉及通過本發(fā)明方法制備的納米多孔碳組合物、元素金屬納米顆粒和元素宏觀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還涉及從此類碳組合物中獲得元素宏觀結(jié)構(gòu)和元素微觀結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明包括鉑和鉑族金屬組合物。所述組合物通常包含內(nèi)部碳。

更具體地說，本發(fā)明包括在納米孔碳粉末內(nèi)量子打印金屬(例如銅)的過程，包括以下步驟：

(i)向反應(yīng)器組件(RA)中加入納米孔碳粉，如下所述，

(ii)向反應(yīng)器組件中添加不含金屬鹽和蒸發(fā)金屬的氣體；

(iii)向一個或多個反應(yīng)器組件線圈供電至第一電磁能級；

(iv)將納米多孔碳粉進行諧波圖案處理，以沉積元素金屬(例如銅)納米結(jié)構(gòu)。

該過程預(yù)計在納米多孔碳床周圍的反應(yīng)器組件線圈中設(shè)置一個或多個反應(yīng)器組件頻率發(fā)生器，以在納米多孔碳粉末的超微孔中建立諧波電磁共振。例如，氣體可以是空氣、氧、氫、氦、氮、氖、氬、氪、氙、一氧化碳、二氧化碳或其混合物。優(yōu)選地，納米多孔碳粉末包含石墨烯，石墨烯具有至少99.9％重量的碳(金屬基)，質(zhì)量平均直徑在1μm和5mm之間，超微孔表面積在約100和3000m²/g之間。

該方法將金屬(例如銅)原子沉積在納米多孔碳粉上的多個離散行中，從而形成碳-金屬界面，該界面可以是sp²碳。有序納米沉積陣列可以包括離散的納米沉積行，其中納米沉積的特征是直徑在約0.1到0.3nm之間，銅沉積行之間的間距小于約1nm。有序納米沉積陣列的特征是相鄰陣列的富碳區(qū)域和富銅區(qū)域，離散行可以隔開以形成梯度。

更具體地說，本發(fā)明包括反應(yīng)器組件，其包括：

(a)包含納米多孔碳材料的反應(yīng)器室；