Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 1´2010

  

(11) 

013089 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

200801383

(22) 

2006.12.11

(51) 

B01J 13/00 (2006.01)
B01J 13/02
(2006.01)
C10G 1/02
(2006.01)
C01G 23/047
(2006.01)
C01G 25/00
(2006.01)
C01G 25/02
(2006.01)
C23C 18/12
(2006.01)

(31) 

PA 200501755

(32) 

2005.12.11

(33) 

DK

(43) 

2008.10.30

(86) 

PCT/DK2006/000706

(87) 

WO 2007/065446 2007.06.14

(71) 

(73) СКФ ТЕХНОЛОДЖИС А/С (DK)

(72) 

Айверсен Стин Бруммерстедт, Дженсен Хенрик (DK)

(74) 

Носырева Е.Л. (RU)

(54) 

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57) 1. Способ синтеза для получения наноразмерного материала, причем указанный наноразмерный материал получен полунепрерывным или непрерывным образом, включающий этапы, на которых

повышают давление первой жидкости и нагревают указанную первую жидкость до температуры выше ее критической температуры;

повышают давление второй жидкости и нагревают указанную вторую жидкость, включающую по меньшей мере один предшественник и/или реагент, до второй температуры ниже первой температуры и ниже температуры термического разложения указанного предшественника(ов) и/или реагента(ов), и

регулируют смешивание первой жидкости и второй жидкости в первой зоне смешивания для того, чтобы обеспечить смесь жидкостей при температуре, вызывающей превращение указанных предшественников и/или реагентов в наноразмерный материал;

выдерживают указанную смесь жидкостей при указанной температуре в зоне смешивания в течение предварительно определенного времени реакции;

охлаждают указанную смесь жидкостей до температуры ниже 100°С;

расширяют указанную смесь жидкостей на одном или более этапе(ах),

при этом регулируют дзета-потенциал указанной смеси жидкостей, включающей указанный наноматериал, поддерживая его в диапазоне от -20 до -65 мВ или в диапазоне от 20 до 65 мВ для того, чтобы держать полученный материал суспендированным в смеси жидкостей, причем регулирование дзета-потенциала смешанной жидкости выполняют регулированием значения рН указанной смеси жидкостей путем добавления кислоты и/или основания и/или путем регулирования концентрации электролитов, присутствующих в указанной смеси жидкостей,

поддерживают соотношение средней скорости жидкостей в области выше первой зоны смешивания к средней скорости в первой зоне смешивания (v/vmix), равным по меньшей мере 8.

2. Способ по п.1, где указанные первая и вторая жидкости могут быть разными или, главным образом, одной и той же жидкостью.

3. Способ по п.1 или 2, где соотношение средней скорости жидкостей выше указанной первой зоны смешивания к средней скорости в указанной первой зоне смешивания (v/vmix) составляет по меньшей мере 16.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, где среднюю скорость жидкостей выше указанной зоны смешивания определяют как объемный расход рассматриваемого потока жидкости, разделенный на площадь поперечного сечения входного отверстия в зону смешивания, сквозь которое жидкость течет в зону смешивания.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, где среднюю скорость в указанной зоне смешивания определяют как общий объемный расход через зону смешивания, разделенный на характерную площадь поперечного сечения зоны смешивания, причем характерная площадь поперечного сечения для

зоны смешивания трубчатой формы с постоянной площадью поперечного сечения определяется площадью основания,

зоны смешивания в форме воронки определяется как среднее между площадью, где жидкости входят в зону смешивания, и площадью, где смешанная жидкость покидает зону смешивания,

зоны смешивания в форме трубки Вентури определяется площадью поперечного сечения перед сужением.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, где соотношение общего объемного потока через зону смешивания к объему зоны смешивания больше чем 1/s, например больше чем 2/s, предпочтительно больше 5/s, например больше 10/s, где 1/s=[m3/s]/[m3].

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, где по меньшей мере часть указанного нагревания и/или превращения включает нагревание и/или возбуждение микроволнами.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, где по меньшей мере одна из указанных жидкостей является, по меньшей мере, частично нагретой обменом тепла со смесью жидкостей, содержащей указанный полученный наноматериал, что таким образом обеспечивает охлаждение указанной смеси жидкостей, содержащей указанный полученный наноразмерный материал.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанное охлаждение указанной смеси жидкостей включает дополнительный этап охлаждения после указанного первого этапа охлаждения.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, где наноразмерный материал с предварительно определенными характеристиками получают регулированием давления и температуры в указанной первой зоне смешивания.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанные предварительно определенные характеристики указанного наноразмерного материала включают регулирование размера кристалла, и/или кристалличности, и/или кристаллической фазы/фаз, и/или гранулометрического состава кристалла, и/или композиции кристалла, и/или формы кристалла.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, где кислоту и/или основание добавляют к первой и/или второй жидкости перед смешиванием.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, где регулируют концентрацию электролитов, присутствующих в указанной смеси жидкостей, путем добавления одного или более электролитов к первой и/или второй жидкости перед смешиванием.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, где выдерживают указанную смесь жидкостей при указанной температуре предварительно определенное время реакции, включая добавление тепла в смешанную жидкость в зоне смешивания таким путем, что получают существенно однородную температуру смешанной жидкости в зоне смешивания.

15. Способ по п.14, где тепло добавляют, подвергая жидкость в зоне смешивания микроволнам.

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная вторая жидкость включает по меньшей мере один предшественник и/или реагент для указанного превращения.

17. Способ по любому из предыдущих пунктов, где давление указанной смеси жидкостей находится в диапазоне 100-1000 бар, например в диапазоне 150-500 бар и предпочтительно в диапазоне 150-350 бар, например в диапазоне 150-300 бар.

18. Способ по любому из предыдущих пунктов, где давление смеси жидкостей применяют для регулирования формы и морфологии указанного наноразмерного материала.

19. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанную первую жидкость нагревают до температуры по меньшей мере 450°С, например нагревают до температуры по меньшей мере 500°С и предпочтительно до температуры по меньшей мере 550°С, например по меньшей мере 600°С, перед ее вхождением в указанную первую зону смешивания и нагревают указанную вторую жидкость до температуры максимум 250°С, например максимум 200°С, и соотношение массовых расходов указанных потоков жидкости регулируют для того, чтобы получить быстрое смешивание и предварительно определенную температуру в указанной первой зоне смешивания.

20. Способ по любому из предыдущих пунктов, где температура в указанной первой зоне смешивания находится в диапазоне 100-600°С, например в диапазоне 100-500°С, и предпочтительно в диапазоне 150-450°С, например в диапазоне 150-400°С, и еще более предпочтительно в диапазоне 175-400°С, например в диапазоне 250-400°С.

21. Способ по любому из предыдущих пунктов, где температура в указанной первой зоне смешивания выше 100°С, например выше 150°С, и предпочтительно выше 200°С, например выше 250°С, и даже предпочтительно выше 300°С, например выше 350°С.

22. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанное предварительно определенное время реакции для получения указанного наноразмерного материала находится в диапазоне от 0,01 с до 5 мин, например 0,1 с - 2 мин, и предпочтительно в диапазоне 5 с - 1 мин, например 5-30 с, и еще более предпочтительно в диапазоне 10 - 25 с, например в диапазоне 10-20 с.

23. Способ по любому из предыдущих пунктов, где концентрация указанного предшественника(ов) и/или реагента(ов) в смеси жидкостей находится в диапазоне 0,001-30 моль/л, например в диапазоне 0,01-20 моль/л, и предпочтительно в диапазоне 0,1-10 моль/л, например в диапазоне 0,2-10 моль/л, и еще более предпочтительно в диапазоне 0,5-5 моль/л.

24. Способ по любому из предыдущих пунктов, где значение рН смеси жидкостей ниже 6, например ниже 5, и предпочтительно ниже 4, например ниже 3, и еще более предпочтительно ниже 2,5, например 2.

25. Способ по любому из предыдущих пп.1-23, где значение рН смеси жидкостей выше 8, например выше 9, и предпочтительно выше 10, например выше 10,5, и еще более предпочтительно выше 11, например выше 12.

26. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный предшественник(и) и/или реагент(ы) выбран(ы) из воды, аммиака, гидразина, алкоксидов металлов и/или полуметаллов, и/или ацетатов металлов и/или полуметаллов, и/или оксалатов металлов и/или полуметаллов, и/или ацетонатов металлов и/или полуметаллов, например ацетилацетонатов металлов и/или полуметаллов, например гексафторацетилацетонатов металлов и/или полуметаллов, солей металлов и/или полуметаллов, сульфатов металлов и/или полуметаллов, нитратов металлов и/или полуметаллов, и/или карбонатов металлов и/или полуметаллов, и их комбинаций.

27. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанное превращение вызывают термическим разложением и/или одной или более химической реакцией.

28. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанные жидкости выбирают из и/или включают водород, воду, спирты, аммиак, диоксид углерода, гидразин, простой эфир, сложные эфиры, алканы, имеющие от 5 до 20 атомов углерода, алкены, имеющие от 5 до 20 атомов углерода, и их смеси.

29. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная реакция включает по меньшей мере один тип золь-гель реакции.

30. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанные предшественник(и) и/или реагенты включают по меньшей мере один алкоксид.

31. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанные предшественник(и) и/или реагент(ы) включают воду.

32. Способ по любому из предыдущих пунктов, где соотношение между концентрацией одного из реагентов, включающих воду, и воды к указанному одному или более предшественнику(ам) находится в диапазоне 1-35, например в диапазоне 1,5-15, и предпочтительно в диапазоне 2-15, например в диапазоне 3-15, и еще более предпочтительно в диапазоне 4-12, например в диапазоне 5-19.

33. Способ по любому из предыдущих пунктов, где одна из указанных жидкостей включает наноразмерный в форме частиц материал, диспергированный или суспендированный в ней.

34. Способ по п.33, где указанный наноразмерный материал, диспергированный или суспендированный материал, получают по способу и повторно используют до указанной первой точки смешивания.

35. Способ по любому из предыдущих пунктов, где предварительно нагретую третью жидкость вводят и смешивают с указанной смесью жидкостей, включающей указанную первую и вторую жидкость.

36. Способ по п.35, где указанная третья жидкость включает стабилизирующий агент, и/или катализатор, и/или другой предшественник, и/или реагент.

37. Способ по любому из п.35 или 36, где указанное введение указанной третей жидкости выполняют в указанной первой зоне смешивания для смешивания указанной первой и указанной второй жидкости.

38. Способ по любому из предыдущих пунктов, где одну или более дополнительную жидкость(и) вводят в позиции ниже точки указанного первого смешивания, причем указанные жидкости дополнительно включают один или более предшественник и/или реагент.

39. Способ по любому из предыдущих пунктов, где по меньшей мере часть указанного нагревания и/или превращения включает возбуждение и/или нагревание микроволнами.

40. Способ по п.39, где нагревание после указанной точки первого смешивания, и/или точки второго смешивания, и/или точки третьего смешивания, по меньшей мере, частично выполняют нагреванием с помощью микроволн.

41. Способ по любому из предыдущих пунктов, где кристалличность полученного указанного наноматериала выше 30%, например выше 50%, и предпочтительно выше 60%, например выше 70%, и еще более предпочтительно выше 80%, например выше 90%.

42. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал имеет средний размер частицы ниже 30 нм, например ниже 25 нм, и предпочтительно ниже 20 нм, например ниже 15 нм, и еще более предпочтительно ниже 10 нм, например ниже 5 нм.

43. Способ по любому из предыдущих пунктов, где наноматериал находится в форме сфер, полых сфер, цилиндров, игл, проволок, трубок, двойных и/или многостенных трубок, хлопьев, ромбических структур.

44. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал включает ядерно-оболочечную структуру.

45. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал находится в форме коллоидной суспензии.

46. Способ по любому из предыдущих пунктов, где получают коллоидную суспензию и где концентрация указанного наноматериала в указанной коллоидной суспензии составляет до 30 вес.%, например до 20 вес.%, и предпочтительно до 10 вес.%, например до 5 вес.%.

47. Способ по любому из предыдущих пунктов, где получают коллоидную суспензию и где концентрация указанного наноматериала в указанной коллоидной суспензии выше 0,1 вес.%, например выше 0,5 вес.%, и предпочтительно выше 1 вес.%, например выше 5 вес.%.

48. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал включает один или более оксидов, и/или один или более гидроксидов, и/или один или более нитридов, и/или один или более оксонитридов, и/или один или более карбидов, и/или один или более сульфидов, или их комбинации.

49. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал включает один или более металл и/или один или более полуметалл.

50. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал включает один или более из элементов: Ti, Zr, Al, Si, Zn, Ge, Ba, Sr, Fe, Ni, Co, Yt, Ce, Bi, Те, Se, Sc, Au, Ag, Pd, Pt, Pb, Ru и их комбинаций.

51. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный наноматериал включает титанат и/или цирконат.


наверх