專利名稱：對納米結(jié)構(gòu)的捕捉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各實施方式涉及對納米結(jié)構(gòu)的捕捉。
背景技術(shù)：
納米結(jié)構(gòu)不是自然存在的，至少不是以高集中度自然存在的。存在對于防止人類暴露于集中的納米結(jié)構(gòu)，尤其是防止人類呼吸系統(tǒng)暴露的興趣。

發(fā)明內(nèi)容
提供了根據(jù)本發(fā)明的各實施方式但并非一定是所有的實施方式。


為了更好地理解本發(fā)明的各實施方式的各個示例，現(xiàn)在將僅通過示例方式對附圖做出參考，其中圖I是使用液體捕捉物質(zhì)的陷阱(trap)的示例；圖2圖示了與圖I中所示陷阱相似但附加地包括分散器的陷阱的示例；圖3示意性地圖示了納米結(jié)構(gòu)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)例如包括與圖2中所示陷阱相似的陷阱；以及圖4示意性地圖示了對納米結(jié)構(gòu)進行捕捉的方法。
具體實施例方式圖I、圖2和圖3示意性地圖示了陷阱2的示例，該陷阱2包括入口 6，用于接收輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12 ;捕捉材料10，用于捕捉納米結(jié)構(gòu)14 ;以及流體的出口 8。捕捉材料10對接收的流體12中所存在的納米材料14進行捕捉，以使出口 8處的流體16比接收的流體12具有更少的納米結(jié)構(gòu)14。入口 6的用途是允許輸送納米結(jié)構(gòu)的流體12接觸捕捉材料10，而出口 8的用途是允許流體12離開捕捉材料10以使得更多輸送納米結(jié)構(gòu)的流體12可以接觸捕捉材料10。在一些實施方式中，入口 6和出口 8可以是獨立的，而在其他實施方式中有可能讓單個大開口或小開口例如在不同時間作為入口 6和出口 8進行操作?？梢酝ㄟ^使流體12穿過捕捉材料10來實現(xiàn)捕捉材料10與輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12之間改善的接觸。如果捕捉材料10為固體，則可將其以蜂窩狀或泡沫狀配置進行布置，以便使輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12可以穿過捕捉材料10并且接觸捕捉材料10所呈現(xiàn)的大的表面積。如果捕捉材料10為液體并且輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12為氣體，則流體12例如可以冒泡經(jīng)過液體捕捉材料10。根據(jù)圖4可以理解陷阱2的操作，該圖示意性地圖示了方法40。在所示方法中，在框42處，在陷阱2處接收到輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12。繼而，在框44處，所接收的輸送 納米結(jié)構(gòu)14的流體12穿過捕捉材料10。流入的輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12穿過捕捉材料10。捕捉材料10捕捉至少一些納米結(jié)構(gòu)并且流出的流體16與流入的流體6相比具有較少的納米結(jié)構(gòu)14。參考圖1，其圖示了使用液體捕捉材料10的陷阱2的一個示例。陷阱2包括容器4，該容器4具有入口 6和單獨的出口 8。容器4容納了用于捕捉納米結(jié)構(gòu)14的液體捕捉材料10。在圖I中所示特定示例陷阱中，輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12為氣相，并且入口 6包 括延伸過液體捕捉材料表面進入到液體中的導(dǎo)管，而出口 8則僅延伸到液體表面之上的空處并且不延伸到液體捕捉材料10中。在該示例中，容器4除了對于入口 6和出口 8以外是密封的。流入的流體12與流出的流體16之間的壓差致使流入的流體12被吸過液體捕捉材料10。該配置由于流入的流體12冒泡穿過液體捕捉材料10而被稱為‘氣泡陷阱’。然而，一般而言，流體12可以是液體、氣體、凝膠或者任意組合。其可以包括除納米結(jié)構(gòu)14以外的固體結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)14是納米尺度的材料結(jié)構(gòu)，其具有至少一個小于I μ m的維度。在一些實施方式中，納米結(jié)構(gòu)14可能是細長納米結(jié)構(gòu)，具有至少一個小于I μ m的維度以及大于10 μ m的另一維度。在一些實施方式中，納米結(jié)構(gòu)14可能是有害纖維，其中有害纖維定義為薄于3um、長于20um且在人類肺部中具有生物持久性(不溶解或分解)的結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，納米結(jié)構(gòu)14可以包括(單壁或多壁)納米管和/或納米突(nanohorn)。納米結(jié)構(gòu)14可由無機材料(不含碳)或有機材料(含碳)形成。有機納米結(jié)構(gòu)14可以由石墨烯形成。舉例而言，有機納米結(jié)構(gòu)14例如可以是富勒烯、碳納米管或者碳納米突。無機納米結(jié)構(gòu)14例如可以由ZnO或TiO2形成。無機納米結(jié)構(gòu)14例如可以是納米管。納米結(jié)構(gòu)14可以包括提供極性的特定電子軌道構(gòu)型。舉例而言，納米結(jié)構(gòu)14可以包括共軛形成π電子體系的成對相鄰spn(0 < η < 3)雜化電子軌道。這在碳中例如可以出現(xiàn)于石墨烯的碳‘雙’鍵(sp2)。捕捉材料10可以是固體或液體。一種合適的液體是離子液體。離子液體是熔融的離子鹽，該離子鹽在使用溫度下處于熔融態(tài)/液態(tài)。這并不意味著其狀態(tài)一定已經(jīng)變?yōu)槿廴趹B(tài)。使用溫度例如可以是室溫或者室溫以上或室溫以下。舉例而言，使用溫度可能低達或低于液氮的沸點(77K ；-196°C )或者高達從焚化爐的排氣溫度(例如500°C )或者任何中間溫度。離子液體可以是室溫離子液體(RTIL)，這是在室溫(293K)下為液體的離子液體。因此，室溫離子液體(RTIL)是在室溫下為熔融/液體的離子鹽。根據(jù)定義，離子鹽是強極性的。陰離子相比于陽離子的電子親和性導(dǎo)致離子形成。離子液體通常包括小陰離子和龐大的非對稱有機陽離子。陽離子包括形成共軛η電子體系的多個成對相鄰spn(0<n<3)電子軌道。離子液體可以是具有多個離域共軛Ji電子體系的芳香族。陽離子例如可以選自咪唑織、卩比唳錫、咕嗪 翁、卩比嗪 翁、嚼唑鐵、三唑I翁、吡唑I翁、吡咯烷I翁、哌啶I翁、四烷基銨或四烷基磷I翁中的一個或多個。
陰離子例如可以選自氯離子、溴離子和碘離子、氟化硼離子、氟化磷離子、硝酸根、硫酸根、硫酸氫根、碳酸氫根、芳基磺酸根、烷基磺酸根、單氟烷基磺酸根、二氟烷基磺酸根、羧酸根、氟化羧酸根、[PF6]\ [八8 6]_和[SbF6]_中的一個或多個。因此，RTIL的一個示例是I- 丁基-3-甲基-咪唑六氟磷酸鹽[BMM]。該離子化合物具有包括咪唑的陽離子。咪唑是C3H4N2的平面環(huán)，其為強極性化合物(超過I德拜的偶極)。所述環(huán)由于其具有離域共軛η電子體系而是芳香族的。流體12中存在的極性納米結(jié)構(gòu)14與強極性捕捉材料10相互作用，并且在納米結(jié)構(gòu)14與捕捉材料10之間經(jīng)由JI-Ji電子體系相互作用而形成范德華鍵(Van der Waalsbonds)。這些鍵足以將納米結(jié)構(gòu)14捕捉在捕捉材料10內(nèi)。如果使用離子液體作為捕捉材料10，則其可以在其捕捉納 米結(jié)構(gòu)時變?yōu)槟z。這改善了處理的簡易性。一些離子液體能夠捕捉5wt%的納米結(jié)構(gòu)。圖2圖示了陷阱2的示例，其類似于圖I中所示的陷阱，但附加地包括分散器20。分散器20被配置用于在捕捉材料10內(nèi)分散納米結(jié)構(gòu)。分散器可以附加地在納米結(jié)構(gòu)14發(fā)生糾纏的情況下幫助其解除糾纏。分散器20可以是機械分散器、化學(xué)分散器或者熱力學(xué)分散器。熱力學(xué)分散器的一個不例是加熱器?；瘜W(xué)分散器的一個不例是分散劑或者分散添加劑。機械分散器例如可以是攪拌器或者混合器或者超聲波源。超聲波提供非接觸式分散。分散器20可以在通過入口 6提供流體12時連續(xù)操作。圖3示意性地圖示了納米結(jié)構(gòu)處理系統(tǒng)30。該系統(tǒng)30包括與圖2中所示陷阱相似的陷阱2。系統(tǒng)30附加地包括源32，該源32向陷阱2提供輸送納米結(jié)構(gòu)14的流體12 ；以及由陷阱2將流體提供到的可選收集槽38。源32例如可以是用于制造包括納米結(jié)構(gòu)14的一種或多種產(chǎn)品的產(chǎn)品制造裝置或系統(tǒng)。產(chǎn)品制造裝置或系統(tǒng)32內(nèi)的空氣變得被納米結(jié)構(gòu)14所污染，并且使用陷阱2來凈化空氣。作為示例，可在制造裝置或系統(tǒng)32中生成高壓，該高壓推動包含納米結(jié)構(gòu)14的空氣作為流體12經(jīng)過入口 6。備選地，可在收集槽38中生成低壓，該低壓抽吸包括納米結(jié)構(gòu)14的空氣作為流體12經(jīng)過入口 6。繼而可以可選地將空氣從收集槽38回收到源32。源32例如可以是用于制造納米結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)制造裝置或系統(tǒng)。納米結(jié)構(gòu)可以使用任何適當(dāng)?shù)墓に噥砩?。所制造的納米結(jié)構(gòu)通常在空氣中生成，并且使用陷阱2來從空氣中清除納米結(jié)構(gòu)。舉例而言，可以在納米結(jié)構(gòu)制造裝置或系統(tǒng)32中生成高壓，該高壓推動包括納米結(jié)構(gòu)的空氣作為流體12經(jīng)過入口 6。備選地，可在收集槽38中生成低壓，該低壓抽吸包括納米結(jié)構(gòu)14的空氣作為流體12經(jīng)過入口 6。繼而可以可選地將空氣從收集槽38回收到源32。在此實施方式中，納米結(jié)構(gòu)14儲存在捕捉材料10內(nèi)。因此，可以通過存儲和運輸包括納米結(jié)構(gòu)14的捕捉材料10來儲存和運輸納米結(jié)構(gòu)14。附示了定位于容器4的底部、用于清除包括納米結(jié)構(gòu)14的捕捉材料10的旋塞36。納米結(jié)構(gòu)14可于稍后例如通過使用丙酮清除離子液體或者通過經(jīng)毛細管作用將離子液體吸收到過濾器中而從捕捉材料10中重新獲得。源32例如可以是用于對材料進行燃燒的燃燒室。納米結(jié)構(gòu)14可以作為燃燒過程的副產(chǎn)品而被生成。納米結(jié)構(gòu)14通常在空氣中生成，并且陷阱2被用于從空氣中清除納米結(jié)構(gòu)14。舉例而言，可在納米結(jié)構(gòu)制造裝置或系統(tǒng)32中生成高壓，該高壓推動包括納米結(jié)構(gòu)14的空氣作為流體12經(jīng)過入口 6。備選地，可在收集槽38中生成低壓，該低壓抽吸包括納米結(jié)構(gòu)14的空氣作為流體12經(jīng)過入口 6。繼而可以可選地將空氣從收集槽38回收到源32。燃燒室32例如可以用于燃燒碳氫化合物。該燃燒室32例如可以是內(nèi)燃機引擎或者電廠的一部分。燃燒室32例如可以是用于毀滅產(chǎn)品的焚燒室。要毀滅的產(chǎn)品例如可以包括納米結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)14作為污染物被釋放到燃燒室32的空氣中，而陷阱2則清除納米結(jié)構(gòu)污染物。在此實施方式中，收集槽38可以包括過濾器用于在流體16被釋放到地球大氣中之前對其進行附加的清潔。焚燒室32可以是低溫焚燒室。該焚燒室32可以在1300攝氏度(1300攝氏度確保對碳納米管的摧毀)以下的溫度進行操作。該焚燒室32可以在500攝氏度(500攝氏度 是碳納米管開始損毀的溫度)以下的溫度進行操作。應(yīng)當(dāng)理解，陷阱2可逆地捕捉納米結(jié)構(gòu)14的能力允許對納米結(jié)構(gòu)14進行回收。雖然已在前文段落中參考各個示例對本發(fā)明的各實施方式進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在不偏離本發(fā)明所要求保護的范圍的情況下做出對給定示例的修改。前文描述中所述的特征可在與明確描述的組合不同的組合中加以使用。雖然已參考某些特征對功能進行了描述，但這些功能可由所描述的或未描述的其他特征所執(zhí)行。雖然已參考某些實施方式對特征進行了描述，但這些特征也可以存在于所描述的或未描述的其他實施方式之中。在力圖在前述說明書中關(guān)注于那些被認為是特別重要的本發(fā)明的特征的同時，應(yīng)當(dāng)理解，申請人要求關(guān)于以上提及的和/或圖中所示的任何可授予專利權(quán)的特征或特征組合的保護，無論其被著重強調(diào)與否。
權(quán)利要求
1.一種陷講,包括 入口，配置用于接收輸送納米結(jié)構(gòu)的流體； 離子液體，配置用于捕捉所述納米結(jié)構(gòu)；以及 所述流體的出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括有害纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)是有機的。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括石墨烯結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括碳納米管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)是無機的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括ZnO或Ti02。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括納米管。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)是極性的。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括η電子體系。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述離子液體為室溫離子液體。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述離子液體包括龐大的非対稱芳香族陽離子。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述離子液體包括具有π電子體系的離子。
14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述離子液體操作用以經(jīng)由π-π電子體系相互作用而捕捉所述納米結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，其中所述離子液體在其捕捉納米結(jié)構(gòu)時變成凝膠。
16.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的陷阱，還包括分散器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的陷阱，其中所述分散器是超聲波分散器。
18.—種納米結(jié)構(gòu)處理系統(tǒng)，包括 納米結(jié)構(gòu)源，配置用于提供輸送納米結(jié)構(gòu)的流體；以及 陷阱，其包括 入口，配置用于接收輸送納米結(jié)構(gòu)的流體；以及 離子液體，配置用于捕捉所述納米結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的納米結(jié)構(gòu)處理系統(tǒng)，其中所述納米結(jié)構(gòu)源是下列諸項中之 產(chǎn)品制造裝置或系統(tǒng)； 納米結(jié)構(gòu)制造裝置或系統(tǒng)； 燃燒裝置或系統(tǒng)；以及 低溫焚燒裝置或系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的納米結(jié)構(gòu)處理系統(tǒng)，其中所述流體處于氣相并且所述陷阱為氣泡陷阱。
21.—種方法,包括 接收輸送納米結(jié)構(gòu)的流體；使用離子液體捕捉所述納米結(jié)構(gòu)；以及 排出所述流體。
22.根據(jù)所述的方法，還包括從所述離子液體中重新獲得捕捉到的納米結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)所述的方法，還包括將納米結(jié)構(gòu)作為所述離子液體內(nèi)的捕捉的納米結(jié)構(gòu)進行運輸或儲存。
24.—種陷講,包括 入口，用于接收輸送極性納米結(jié)構(gòu)的流體； 強極性捕捉材料，用于捕捉極性納米結(jié)構(gòu)；以及 所述流體的出口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的陷阱，其中所述捕捉材料包括龐大的非対稱芳香族陽離子。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的陷阱，其中所述捕捉材料包括分布共軛的π電子體系O
27.根據(jù)權(quán)利要求24至26中任一項所述的陷阱，其中所述捕捉材料包括具有多個成對spn(O < η < 3)電子軌道的材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至26中任一項所述的陷阱，其中所述捕捉材料操作用以經(jīng)由π - Ji電子體系相互作用而捕捉所述納米結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24至26中任一項所述的陷阱，還包括超聲波分散器。
全文摘要
一種陷阱，包括入口，配置用于接收輸送納米結(jié)構(gòu)的流體；離子液體，配置用于捕捉納米結(jié)構(gòu)；以及流體的出口。
文檔編號A62D3/32GK102665826SQ201080051997
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者M·勞瓦拉, T·里阿南, Z·拉迪沃克, 魏迪 申請人:諾基亞公司