[发明专利]高表面积的功能材料涂覆结构

说明书

用于形成固体材料和孔的互连网络的方法，其中金属仅存在于互连网络结构的空气/固体界面处。在一些实施方案中，可将纳米颗粒修饰的牺牲颗粒用作牺牲模板，用于形成具有互连的固体材料网络和互连的孔网络的多孔结构。纳米颗粒主要存在于空气/固体界面处，并允许纳米颗粒在互连结构的限定位置处的进一步生长和可获得性。SEM和TEM测量揭示了3D互连多孔结构的形成，其中纳米颗粒主要存在于互连结构的空气/固体界面处。

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相关申请的交叉引用

本专利申请要求2013年6月28日提交的美国专利申请号61/840,991的较早申请日的权益，通过引用将其内容以其全文并入本文。

通过引用并入

通过引用将在本文中引用的所有专利、专利申请和专利公开以其全文由此并入，以便更充分地描述自在本文中所描述的发明日期时本领域技术人员已知的现有技术。

技术领域

本申请涉及涂覆有功能材料的高表面积结构。更特别地，本申请涉及涂覆有功能材料的高表面积结构，其可适用于应用例如催化、光学、抗菌、传感和类似应用。

背景技术

许多不同的应用使用功能材料。通常来说，这种功能材料需要接触所关注的材料(例如反应物、分析物等)从而为活性的。特别地，如果需要固体载体，那么将功能材料添加至该固体载体，由于大多数嵌入完全包封该功能材料的固体载体材料中或者由于其它原因(聚积、化学状态变化、或者二者)而不处于足够活性的状态的事实，许多保持为不可获得的。

发明概述

在一些实施方案中，本公开内容涉及用于制作多孔结构的方法。该方法包括：将一种或多种纳米尺寸的功能材料附接至牺牲颗粒的表面以获得纳米材料改性的牺牲颗粒，其中所述多种纳米尺寸的功能材料所具有的尺寸小于牺牲颗粒的特性尺寸的7.75％；将纳米材料改性的牺牲颗粒布置成包含纳米材料改性的牺牲颗粒构造的组件，在所述纳米材料改性的牺牲颗粒之间具有互连的间隙孔空间；使用材料填充该组件，该材料填充该互连的间隙孔空间；以及去除牺牲颗粒以形成互连多孔网络结构，该互连多孔网络结构包含限定互连的孔网络的互连的固体材料网络；其中该一种或多种纳米尺寸的功能材料主要存在于限定互连的孔网络的互连的固体材料网络的表面上。

在一些实施方案中，该牺牲颗粒包括胶体颗粒。

在一些实施方案中，该互连多孔网络结构具有大于50％的孔隙率。

在一些实施方案中，该一种或多种纳米尺寸的功能材料选自由金、钯、铂、银、铜、铑、钌、铼、锇、铱、铁、钴、镍及其组合构成的组。

在一些实施方案中，该一种或多种纳米尺寸的功能材料选自由硅、锗、锡、掺杂有第III族或第V族元素的硅、掺杂有第III族或第V族元素的锗、掺杂有第III族或第V族元素的锡及其组合构成的组。

在一些实施方案中，该一种或多种纳米尺寸的功能材料选自由氧化铍，氧化硅，氧化铝，贵金属氧化物，铂族金属氧化物，二氧化钛，氧化锆，氧化铪，钼氧化物，钨氧化物，铼氧化物，钽氧化物，氧化铌，钒氧化物，铬氧化物，钪、钇、镧和稀土的氧化物，钍、铀的氧化物及其组合构成的组。

在一些实施方案中，该一种或多种纳米尺寸的功能材料包含混合金属氧化物(MMO)，其包含碱金属、碱土金属、稀土金属和贵金属以及其它金属，杂多酸或其组合。

在一些实施方案中，该一种或多种纳米尺寸的功能材料选自由纯且混合的金属硫化物、其它硫属化物、氮化物、其它磷属元素化物及其混合物构成的组。