[发明专利]用于金属纳米粒子的多模式生产综合体

说明书

技术领域

本发明涉及用于称为纳米粒子的金属小粒子的生产综合体(production complex)以及生产方法。通常，纳米粒子是在至少两个空间维度上具有在小于一千纳米、更优选地小于一百纳米的等级上的尺寸的粒子。根据本发明的设备包括多个多功能的子单元并且能够在很多种生产模式中使用，用于生产各种纳米粒子形态，特别地具有高纯度的纳米粒子。因此，该设备是用于生产工业要求的纳米粒子数量和品质的成本有效手段。

存在许多不同的技术用于生产纳米级的金属粒子。其中，公知的是使用流通式反应器(flow-through reactor)。在生产综合体内向反应器供应不同的气体。多功能性的一个方面是基于使用用于生产的不同部分(moiety)。

背景技术

在US 5 766 306 A(发明人：Olli等人；转让人：The Boeing Company；提交日期：1996年6月4日)中描述的用于生产纳米级的非晶磁性金属的流反应过程使用声化学、以破灭泡沫的能量和环境条件来用于羰基铁的分解以及纳米粒子的生产。纯羰基铁被喷射到反应器中，并且在声波处理之后添加表面活性剂以保持粒子在磁性分离工艺中分开。使用微波能量以熔化粒子并且从集合体形成较大的粒子。

在由S.H.Huh等人的文章(Rev.Sci.Inst.70，Nr.11，4366 to 4369(1999))中，使用电加热丝来分解羰基金属并且从具有一个气体进料器的为实验建立的封闭反应器中收集纳米尺寸的金属粒子(S.H.Huh等人的图1)。文章还描述了由铁和钼形成纳米尺寸的合金粒子。

从US 6 716 525 B1(发明人：Yadav等人；提交日期：2003年6月18日)的图6的描述中可知，通过选择进料位置，能够改变原位形成的金属细粉末的停留时间。

由US 2 900 245 A(转让人：General Aniline & Film Corp.；提交日期：1957年1月24日)教导了不同的方法。如在所述发明的图中所示，在带有惰性气体的闭环过程中，通过控制温度、压力和气体速度的条件可以控制羰基金属的热分解。在所述闭环过程中，从各自的羰基金属开始能够生产尺寸在1微米或更大的金属粒子。关于羰基分解过程如何被容器控制的其它信息能够在US 1 836 732 A(转让人：I.G.Farbenindustrie A.G.；提交日期：1930年3月4日)中找到，所述容器的自由内部空间被用作分解区域。

US 5 064 464(发明人：Y.Sawada等人；转让人：Mitsubishi Chemical Company Ltd.；提交日期：1989年11月9日)要求保护利用如下工艺在反应器中生产超细金属粒子，在该工艺中，来自管道的高温稀释气体与来自管道的喷嘴出口的带有过渡金属羰基的混合气体接触。用于分解的300℃至800℃的热量由高温稀释气体即时地提供。该管道和喷嘴出口的堵塞被来自围绕喷嘴以同心配置的另一个管道的低温稀释气体防止。所有气体在喷嘴的位置处混合。在反应管中用于气相热解的反应时间小于5秒钟。磁场施加到喷嘴出口和反应系统。纳米粒子被从收集室中回收。

在RU 2 161 549 C1(发明人：A.G.Rjabko等人；转让人：OAOINST GIPRONIKEL，OAO KOL SKAJA GORNO-METALLURGICHESKAJA KOMPANIJA；提交日期：2000年7月4日)中公开的工艺优选地被用于具有在0.5μm至5μm范围内的受控尺寸的Ni纳米粒子的生产，其中主要依靠温度获得控制。该方法使用由稀释气体稀释的羰基Ni的热分解，所述稀释气体具有10到80体积百分比的一氧化碳和额外的0.01至0.1体积百分比的氧气。羰基Ni和稀释气体由两个单独的进料器供给到反应器中。羰基Ni的流量大于83升/分钟，同时被预加热到20℃到200℃之间的温度的一氧化碳的流量大于333升/分钟。通过分解器内壁加热到470℃的温度，分解器的内部温度在240℃和280℃之间。

在US 3 955 962(发明人：W.Dawihl等人；转让人：Klockner-WerkeAG；提交日期：1975年4月14日)中使用的设备用于金属纤维的生产，通过在通量线的影响下金属原子在与支承面垂直并且与羰基金属流向相反的方向上结块，该设备显示多个三个或四个管道以及与设备的室连接的蒸发装置，使得不同的蒸汽的混合物能够被一起分解。