[发明专利]多孔结构连续生产过程和装置

权利要求书

1.一种生产金属基微孔结构的连续方法，包括：

i)将固体坯胎部分和连续气流进料到纵横比大于2的隧道反应器中，其中固体部分具有小于1mm的特征扩散传质尺寸，并且该气体基本上不含氧化剂；和

ii)使气体和生坯部分在沿反应器长度的预定温度分布下发生化学反应足够的时间，以将生坯部分转化成孔径在0.3nm至5μm范围内的固体产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述固体生坯部分在隧道反应器中的停留时间大于10分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述生坯部分和所述气流在所述反应器内彼此逆流移动。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定温度曲线包括将所述生坯部分的温度升高至大于500℃的反应温度，以使所述生坯部分完全转化为所述固体产物并降低所述固体产物的温度，反应器出口处的反应温度低于300℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

坯胎部分包括厚度小于500μm的片材、小于5μm的金属氧化物颗粒、成孔剂和有机添加剂；

气流包括氢气；和

其中使气体和生坯部分化学反应包括除去造孔剂和有机粘合剂，并将金属氧化物颗粒还原和烧结成包含金属颗粒的多孔结构。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

坯胎部分包括在多孔金属基支撑结构上的陶瓷涂层，该多孔金属基支撑结构的孔径在0.1至5μm的范围内；和

陶瓷涂层包括：

厚度小于40μm；

金属氧化物或陶瓷颗粒的尺寸小于载体的孔径；

有机添加剂；和

烧结促进剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

坯胎部分包括在多孔金属基支撑结构上的含碳涂层，其孔径在0.1至5μm的范围内；

含碳涂层的厚度小于40μm；和

含碳涂层包含氧。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

坯胎部分是功能性涂层；

该气体包括含硅化合物；和

功能化涂层包括孔径小于0.1μm且厚度小于40μm的多孔金属氧化物涂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述功能化涂层位于多孔金属支撑结构，其孔径在0.1至5μm范围之内；和

所述含硅化合物与所述功能化涂层发生反应，以形成多孔碳化硅或氧化硅结构。

10.根据权利要求1所述的方法，其中：

坯胎部分包括功能化涂层，该涂层包括沉积在孔径为0.1-5μm的多孔金属基支撑结构的孔内的过渡金属催化剂；和

该气体包括碳前体气体，该碳前体气体在支撑结构的孔内反应形成碳纳米管型多孔结构。

11.一种用于将固体生坯样本完整地转化为固体产品而没有裂纹、破损或变形的连续生产反应器系统，包括：

i)入口气体交换室，其配置成接收固体生坯样本并去除夹带的氧气或空气；

ii)沿样本移动方向的温度梯度约为100℃/m或更小的预热段；

iii)沿样本移动方向具有约300℃/m或更低温度梯度的反应段，

iv)沿样本移动方向的温度梯度约为500℃/m或更小的冷却段，

v)出口气体交换室，其配置成接收固体产物部分并除去夹带的反应气体，

vi)至少一个引入点，以连续提供气流与反应段中的生坯样本反应以形成固体产物，和

vii)至少一个排出口，用于从预热、反应或冷却段中的至少一个连续地除去反应气体，

其中入口气体交换室、预热段、反应段、冷却段和出口气室与气密导管相连，用于以可控速率将固体生坯样本送入进气室，并将固体产物从出口气体交换室取出，

其中，所述固体生坯样本具有小于1mm的特征扩散传质尺寸，并且固体产品包括金属基微孔结构，其孔径范围为0.3nm至5μm，孔隙率为25％至75％。