一种纳米级离子材料组合物，例如，但不限于，纳米级离子固体材料组合物，纳米级离子凝胶材料组合物或纳米级离子液体材料组合物，其可以通过下述物质间的酸/碱直接反应来制备：（1）不含有有机官能冠的酸性官能或碱性官能的无机金属氧化物纳米颗粒核；和（2）相应互补的碱性或酸性官能有机聚合物材料盖。理想的，所述纳米级离子材料组合物的形成不涉及提供所述冠的无机金属氧化物纳米颗粒核官能化处理步骤，例如但不限于，无机金属氧化物纳米颗粒核的硅烷偶联剂化学官能化处理步骤以用于提供冠。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过酸/碱反应的纳米级离子材料(N I Μ)组合物相关申请的交叉引用本申请涉及，并要求2011年3月22日提交的美国临时专利申请序列号61/466，805 的优先权,其标题为“1nic Fluid and Method of Manufacture”,其内容通过引用并入本文。背景
实施方式通常涉及离子材料组合物，特别是离子液体材料组合物和离子凝胶材料组合物。更具体地说，实施方式涉及纳米级离子材料(NIM)组合物，特别是纳米级离子液体(NIL)材料组合物和纳米级离子凝胶(NIG)材料组合物，及其相关方法和相关应用。_5] 相关领域的描述最近的研究已经证明纳米级离子材料(NM)组合物可作为基于混合纳米颗粒材料的新平台，反之所述混合纳米颗粒材料通常包括无机纳米颗粒材料核成分和有机聚合物材料盖成分。由于纳米离子材料混合了无机纳米颗粒材料核成分和有机聚合物材料盖成分的组合物，因此其属性可在非常广的范围内进行调整。所述范围的一端包括具有高无机含量的纳米离子材料，其显示出类似固体的性质。这些纳米离子材料组合物可被设计为纳米级离子固体(NIS)材料组合物。所述范围的另一端包括具有高有机含量的纳米离子材料组合物。所述纳米离子材料组合物自发形成纳米级离子液体(NIL)材料组合物，其特征在于具有与简单的分子液体运动非常相似的性质，但其蒸气压几乎可以忽略。最后，纳米级离子凝胶(NIG)材料组合物包括介于无机材料含量和有机材料含量之间的纳米级离子材料组合物。同样地，纳米级离子凝胶(NIG)材料组合物通常具有介于纳米级离子固体(NIS)材料组合物和纳米级离子液体(NIL)材料组合物之间的物理和化学性质。由于纳米级离子材料组合物，包括，特别是纳米级离子液体(NIL)材料组合物和纳米级离子凝胶(NIG)材料组合物，因此往往具有独特的材料性质，理想的是其他纳米级离子材料组合物，包括但不限于，纳米级离子液体(NIL)材料组合物和纳米级离子凝胶(NIG)材料组合物，用于制备所述纳米级离子材料组合物的方法以及所述纳米级离子材料组合物的应用。专利技术概述本专利技术的实施方式提供了纳米级离子材料组合物，其包括但不限于，纳米级离子固体、凝胶和液体材料组合物，以及制备所述纳米级离子材料组合物，包括但不限于，纳米级离子固体、凝胶和液体材料组合物的方法。在实施方式中，所述纳米级离子材料组合物以及制备所述纳米级离子材料组合物的方法，依赖于广义的酸/碱直接反应，所述酸/碱反应为无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖之间的反应，所述有机聚合物材料盖包覆所述无机金属氧化物纳米颗粒核。通过所述无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖之间的酸/碱直接反应，可通过简化的处理方法来制备均匀的纳米级离子材料组合物，例如，但不限于纳米级离子固体、凝胶或液体组合物，而避免使用偶联剂化学官能化处理步骤，所述偶联剂化学官能化处理步骤用于形成位于无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖之间的冠。作为参考，图8显示了具体的纳米级离子材料，其举例说明了上述核成分、冠成分和盖成分。如图8具体所示，冠成分被共价键合于所述核成分，并包括羟基硅烷封端的烷基有机材料链，其另一端以磺酸酯基团封端，在酸/碱反应中，所述磺酸酯基团反过来与烷基胺有机聚合物材料的胺基团反应，从而形成所述冠成分。如本领域技术人员所理解，所述实施方式通过适当选择组合物的材料，其中包括前述核成分和前述的盖成分，在纳米级的离子材料中消除了上述具体的冠成分。图8选自Jespersen等所著的如下作品:“CanopyDynamic in Nanoscale 1nic Materials, ”ACS Nano, vol.4 (7)，3735-42 (2010)，该披露的其余部分通过在适当允许的最大范围内对其进行引用并入本文。在实施方式中，并且在权利要求中，术语“均匀的”纳米级离子材料或纳米级离子材料中“均匀分布”的无机金属氧化物纳米颗粒核，是指根据实施方式所述的纳米级离子材料，其中无机金属氧化物纳米颗粒核在大量纳米级离子材料中体积平均地分布，和/或在有涂覆的纳米级离子材料上面积均等地分布。特别是对于有涂覆的纳米级离子材料，其中无机金属氧化物纳米颗粒核相对彼此以及有机聚合物材料盖的均匀分布，可以通过对涂在基底上的纳米级离子材料的透射电镜显微图像(参见，例如，图3所示上部的透射电镜显微图像)，使用计算机辅助图像分析来确定(使用，例如但不限于，ImageJ软件，其可从位于美国马里兰州贝塞斯达的美国国家精神卫生研究院(National Institutes of MentalHealth)处获得)。同样地，可以用小角度X-射线散射(SAXS)光谱来确定无机金属氧化物纳米颗粒核相对于彼此和有机聚合物材料盖的分散状态。此外，可选地，也可以定性检测无机金属氧化物纳米颗粒核相对于彼此和有机聚合物材料盖的相对位置。在对前述软件辅助图像分析方法、小角度X-射线散射光谱分析方法或定性测定方法的任意一种描述中，对于无机金属氧化物纳米颗粒核和介于中间的有机聚合物材料盖而言，根据实施方式所述的纳米级离子材料意为至少基本上是非团聚的，并因此无机金属氧化物纳米颗粒核相互团聚和接触的数目不超过约10 %，更优选地，无机金属氧化物纳米颗粒核相互团聚和接触的数目不超过约5%，仍然更优选地，无机金属氧化物纳米颗粒核相互团聚和接触的数目不超过约I%。在实施方式中，并且在权利要求中，术语“不含有冠”是指，在根据本专利技术实施方式制备纳米级离子材料时，不存在无机金属氧化物纳米颗粒核的偶联剂官能化。为此目的，也因此在根据本专利技术实施方式制备纳米级离子材料内的冠的方法中，不含有相关处理步骤。在实施方式中，在某些情况下，可以通过对根据实施方式所述的纳米级离子材料组合物进行深度剖析元素分析来确定不存在冠，从而辨别所述纳米级离子材料组合物由，或基本由，仅一个无机金属氧化物纳米颗粒核和有机聚合物材料盖(即，将有一个有机质富含层环绕着无机金属氧化物纳米颗粒核，而不是两个有机质富含层环绕着所述无机金属氧化物纳米颗粒核，并被一个无机质相对富含层分隔)组成。在这种情况下，可以使用分析工具和方法，例如但不限于，二次离子质谱(SMS)，光电子能谱化学分析(ESCA)，俄歇电子能谱(AES)，和其他有关的分析工具和方法。可选地，也可以对根据实施方式所述的纳米级离子材料进行分子光谱研究，从而得知可能被确定为冠的材料组合物的是否存在，所述冠环绕纳米级离子材料内的无机金属氧化物纳米颗粒核。这些分子光谱方法可包括，但不一定限制于红外光谱法和拉曼光谱法。然而，辨别根据实施方式所述的纳米级离子材料内是否存在冠的另一种方法，涉及用碱金属类氢氧化物对根据实施方式所述的纳米级离子材料进行初步处理，所述碱金属类氢氧化物例如但不限于，氢氧化钠材料或氢氧化钾材料，其可以以水性溶液或极性的非水性溶液提供，例如但不限于，醇极性非水溶液。经过上述碱金属类氢氧化物材料的处理后，碱金属阳离子意在并预期与纳米离子材料的无机金属氧化物纳米颗粒核交换，并释放可溶于极性水性溶液或极性非水性溶剂的盖成分。可对无机金属氧化物纳米颗粒核进行进一步的分析(即，使用如上所述的方法)，以分析是否存在有机化学官能团，或特别是分析是否不存在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米颗粒，所述纳米颗粒包含：不含有机官能冠的无机金属氧化物材料核；和环绕所述无机金属氧化物材料核的有机聚合物材料盖。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.22 US 61/466,0851.一种纳米颗粒，所述纳米颗粒包含: 不含有机官能冠的无机金属氧化物材料核；和 环绕所述无机金属氧化物材料核的有机聚合物材料盖。2.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中，所述纳米颗粒的特征在于下述至少一项: 水性溶液Zeta电位值大于约+/_5mV ;和 测得的电导率整整大于约le_7S/cm。3.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒的特征在于经碱金属类氢氧化物材料处理后所述无机金属氧化物材料核的释放，所述无机金属氧化物材料核基本不含任何有机材料残余物。4.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述无机金属氧化物材料核的直径约I至约500纳米。5.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述无机金属氧化物材料核包含至少一种无机金属氧化物材料，所述无机金属氧化物材料选自以下构成的组:氧化硅，氧化钛，氧化锌，氧化镁，氧化钙，氧化铜，氧化钨和氧化锆无机金属氧化物材料。6.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述无机金属氧化物材料核包含至少两种无机金属氧化物材料，选择的所述两种无机金属氧化物材料都能够提供酸性特征和碱性特征中的仅一种。7.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其中所述有机聚合物材料盖包含有机聚合物，所述有机聚合物选自以下构成的组:酸性官能有机聚合物，碱性官能有机聚合物。8.一种组合物,所述组合物包含: 多个无机金属氧化物纳米颗粒材料核，其每一个都不含有机官能冠；和 有机聚合物材料盖，其环绕并均匀地分隔所述多个无机金属氧化物纳米颗粒材料核中的每一个。9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述组合物的特征在于下述至少一项: 水性溶液Zeta电位值大于约+/_5mV ;和 测得的电导率整整大于约le_7S/cm。10.根据权利要求8所述的组合物，其中所述组合物的特征在于，经碱金属类氢氧化物材料处理后，所述多个无机金属氧化物材料核的释放，所述无机金属氧化物材料核基本不含任何有机材料残余物。11.根据权利要求8所述的组合物，其中所述多个无机金属氧化物纳米颗粒材料核中的每一个的直径为约I至约500纳米。12.根据权利要求8所述的组合物，其中所述多个无机金属氧化物纳米颗粒材料核中的每一个都包含至少一种无机金属氧化物材料，所述无机金属氧化物材料选自以下构成的组:氧化硅，氧化钛，氧化锌，氧化镁，氧化钙，氧化铜，氧化钨和氧化锆无机金属氧化物材料。13.根据权利要求8所述的组合物，其中所述多个无机金属氧化物纳米颗粒材料核中的每一个都包含混合的无机金属氧化物材料，所述混合的无机金属氧化物材料包含至少两种无机金属氧化物材料，选择的所述无机金属氧化物材料提供酸性特征和碱性特征中的仅一种。14.根据权利要求8所述的组合物，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·弗南德斯，
申请(专利权)人：康奈尔大学，
类型：
国别省市：
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