[发明专利]多孔陶瓷过滤器及其制造方法

说明书

本文公开了过滤制品，其包括含有多个通道的多孔陶瓷结构，所述多个通道被多个多孔内壁分离；以及设置在多孔陶瓷结构的表面的至少一部分上的纳米膜，其中，纳米膜包括至少一种无机氧化物的纳米颗粒，并且其中，基于多孔陶瓷结构的总体积计，所述纳米颗粒存在的浓度在约0.001g/L至约1g/L的范围内。本文还公开了用于制造所述过滤制品的方法以及使用所述过滤制品从流体中过滤微粒的方法。

相关申请的交叉参考

本申请要求2015年10月30日提交的系列号为62/248,690的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

本公开一般涉及蜂窝结构，例如多孔陶瓷过滤器，更具体地，涉及包含纳米膜的多孔陶瓷蜂窝结构或蜂窝体，以及用于制造该多孔陶瓷结构的方法，以及使用该过滤结构从流体中过滤微粒的方法。

背景技术

空气净化和过滤在许多情况下，例如在医院、实验室、手术室、医疗设施、洁净室、汽车、飞行器、住宅等中，可以是重要的。

发明内容

在各个实施方式中，本公开涉及过滤制品，其包含多孔陶瓷结构或“基材”，例如包含多个多孔内壁的多孔陶瓷蜂窝结构，所述多个多孔内壁限定多个通道并且使各通道分离；以及设置在多孔陶瓷基材的表面的至少一部分上的纳米膜，其中，纳米膜包括至少一种无机氧化物的纳米颗粒，并且其中，基于多孔陶瓷基材结构的总体积计，所述纳米颗粒存在的浓度在约0.001g/L至约1g/L的范围内。根据各个实施方式，所述至少一种无机氧化物可以选自SiO₂、Al₂O₃、SnO₂、ZnO、TiO₂及其组合。在某些实施方式中，纳米膜的孔隙率可以大于约80％。根据另外的实施方式，多孔陶瓷结构或基材的中值孔径可以在约5微米至约20微米的范围内。在另外的实施方式中，纳米膜的厚度可以为约20微米或更小。根据另外的实施方式，多孔陶瓷结构或基材的过滤效率可以大于约99％并且/或者压降可以为约500Pa或更低。根据各个实施方式，可以在通道的端部处或接近端部，或者在通道内封闭或密封或堵塞多个通道。

还公开了从流体中过滤微粒的方法，所述方法包括使流体流过本文公开的过滤制品。本文还公开了制造所述过滤制品的方法，所述方法包括：将纳米膜沉积在多孔陶瓷结构或基材的表面的至少一部分上，其中，所述多孔陶瓷结构或基材包括由多个多孔内壁分离的多个通道，其中，所述纳米膜包含至少一种无机氧化物的纳米颗粒，并且其中，基于多孔陶瓷结构或基材的总体积计，所述纳米颗粒存在的浓度在约0.001g/L至约1g/L的范围内。在各个实施方式中，沉积纳米膜可以包括在至少一种氧化剂的存在下燃烧至少一种无机氧化物前体以生成无机氧化物纳米颗粒；并且使包含无机氧化物纳米颗粒的流体流流过所述多孔陶瓷结构或基材达到一沉积时间，所述沉积时间足以在多孔陶瓷结构或基材的表面的至少一部分上形成纳米膜。根据各个实施方式，所述无机氧化物前体可以为包含至少一种溶剂的溶液形式。在非限制性实施方式中，沉积工艺变量可以包括在约10mg/分钟至约200mg/分钟范围内的纳米颗粒流速，在约5秒至约5分钟范围内的沉积时间，和/或在约50℃至约1200℃范围内的沉积温度。

在以下的具体实施方式中给出了本公开的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述方法而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都显示了本公开的多个实施方式，并旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本公开的进一步的理解，附图结合于本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本公开的各个实施方式，并与说明书一起用来解释本公开的原理和操作。

附图说明

结合以下附图阅读可以进一步理解下文中的具体实施方式，其中，只要可能，相同的数字符号用于表示相同的元件，并且：