СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ

1. Способ получения коллоидных частиц оксида металла, включающий:
(a) добавление химически активного оксида металла в реакционную емкость при массовой скорости добавления оксида металла, которая основывается на математической модели, которая учитывает (i) скорость нуклеации частиц, (ii) скорость осаждения оксида металла на существующие частицы оксида металла и (iii) рост частиц оксида металла в реакционной емкости, массовая скорость добавления оксида металла увеличивается как функция времени реакции.
2. Способ по п.1, в котором математическая модель дает, что оптимальная массовая скорость добавления оксида металла, q, представлена формулой:
o
r
po
po
r
3
2
q=(3mG/D )(D+Gt),
o
где (a) m представляет собой массу частиц оксида металла в реакционной емкости, как измерено в граммах (г);
r
(b) G представляет собой скорость роста частиц оксида металла для частиц оксида металла в реакционной емкости, как определяется по увеличению диаметра частиц и как измерено в нанометрах в час (нм/ч);
po
(c) D представляет собой средний диаметр частиц оксида металла, как измерено в нанометрах (нм); и
(d) t представляет собой время в часах (ч).
r
2
3. Способ по п.2, в котором G находится в пределах от примерно 10 до примерно 50 нм/ч и q находится в пределах от примерно 10,6 до примерно 52,8 г/1000 м/ч в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
r
2
4. Способ по п.2, в котором G находится в пределах от примерно 20 до примерно 40 нм/ч и q находится в пределах от примерно 21,1 до примерно 42,3 г/1000 м/ч в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
2
2
5. Способ по п.1, в котором массовая скорость добавления оксида металла больше, чем 10,0 г химически активного оксида металла на 1000 квадратных метров (м) общей площади поверхности частицы в час (г/1000 м/ч) в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
6. Способ по п.1, в котором стадия добавления химически активного оксида металла включает одно или несколько ступенчатых увеличений массовой скорости добавления оксида металла в течение периода реакции.
7. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию:
(a) введения затравочных частиц оксида металла в реакционную емкость перед стадией добавления химически активного оксида металла.
8. Способ по п.7, в котором затравочные частицы оксида металла имеют начальный средний размер частиц в пределах от примерно 5 нм до примерно 15 нм.
9. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию:
(a) получения нуклеированных частиц оксида металла в реакционной емкости в результате стадии добавления химически активного оксида металла в реакционную емкость.
10. Способ по п.9, дополнительно включающий стадию:
(a) начального добавления водного раствора в реакционную емкость перед стадией добавления химически активного оксида металла, водный раствор по существу не содержит оксида металла.
11. Способ по п.1, в котором оксид металла содержит оксид кремния и химически активный оксид металла содержит продукт реакции катионной ионообменной смолы и силиката щелочного металла.
12. Способ по п.11, дополнительно включающий одну или несколько из следующих стадий:
(a) гашение реакции между одним или несколькими силикатами и одной или несколькими ионообменными смолами с помощью достаточного количества воды.
2
13. Способ по п.1, в котором период реакции представляет собой, по меньшей мере, 50% уменьшение времени реакции по сравнению со способом получения частиц оксида металла, в котором массовая скорость добавления оксида металла является постоянной, и она ниже, чем 10,0 г/1000 м/ч.
14. Способ получения коллоидных частиц оксида металла, включающий:
(a) добавление одного или несколько реагентов в реакционную емкость, содержащую воду и по существу не содержащую никаких затравочных частиц оксида металла, указанный один или несколько реагентов способны образовывать нуклеированные частицы оксида металла;
(b) формирование нуклеированных частиц оксида металла в реакционной емкости; и
(c) рост нуклеированных частиц оксида металла в реакционной емкости, с тем чтобы получить коллоидные частицы оксида металла, указанная стадия роста включает увеличение скорости введения указанных одного или нескольких реагентов в течение периода реакции.
2
2
15. Способ по п.14, в котором скорость введения указанных одного или нескольких реагентов является функцией времени реакции, и она больше, чем 10,0 г химически активного оксида металла на 1000 квадратных метров (м) общей площади поверхности частиц в час (г/1000 м/ч) в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
16. Способ по п.14, в котором стадия добавления одного или нескольких реагентов включает одно или несколько ступенчатых увеличений скорости введения одного или нескольких реагентов в течение периода реакции, одно или несколько ступенчатых увеличений основывается на математической модели, которая дает оптимальную массовую скорость добавления оксида металла, q, представленную формулой:
o
r
po
po
r
3
2
q=(3mG/D )(D+Gt),
o
где (a) m представляет собой массу частиц оксида металла в реакционной емкости, как измерено в граммах (г);
r
(b) G представляет собой скорость роста частиц оксида металла для частиц оксида металла в реакционной емкости, как определяется по увеличению диаметра частиц и как измерено в нанометрах в час (нм/ч);
po
(c) D представляет собой средний диаметр частиц оксида металла, как измерено в нанометрах (нм); и
(d) t представляет собой время в часах (ч).
17. Способ по п.14, в котором оксид металла включает оксид кремния и один или несколько реагентов включают катионную ионообменную смолу и силикат.
18. Способ получения коллоидных частиц оксида металла, включающий:
(a) добавление химически активного оксида металла в реакционную емкость при такой массовой скорости добавления оксида металла в течение периода реакции, чтобы получить коллоидные частицы оксида металла, имеющее пределы среднего конечного диаметра частиц от примерно 20 нм до примерно 200 нм, массовая скорость добавления оксида металла увеличивается, по меньшей мере, один раз в течение периода реакции.
2
2
19. Способ по п.18, в котором массовая скорость добавления оксида металла основывается на математической модели, которая учитывает (i) скорость нуклеации частиц, (ii) скорость осаждения оксида металла на существующих частицах оксида металла и (iii) рост частиц оксида металла в реакционной емкости, массовая скорость добавления оксида металла больше, чем 10,0 г химически активного оксида металла на 1000 квадратных метров (м) общей площади поверхности частицы в час (г/1000 м/ч) в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
20. Способ по п.18, в котором коллоидные частицы оксида металла имеют средний конечный диаметр частицы от примерно 20 до примерно 100 нм.
21. Коллоидные частицы оксида металла, полученные способом по п.1.
22. Способ получения коллоидных частиц оксида металла, включающий:
добавление химически активного оксида металла в реакционную емкость при массовой скорости добавления оксида металла в соответствии с математической моделью, дающей оптимальную массовую скорость добавления оксида металла, q, представленную формулой:
o
r
po
po
r
3
2
Q=(3mG/D )(D+Gt),
o
где (a) m представляет собой массу частиц оксида металла в реакционной емкости, как измерено в граммах (г);
r
(b) G представляет собой скорость роста частиц оксида металла для частиц оксида металла в реакционной емкости, как определяется по увеличению диаметра частиц и как измерено в нанометрах в час (нм/ч);
po
(c) D представляет собой средний диаметр частиц оксида металла, как измерено в нанометрах (нм); и
(d) t представляет собой время в часах (ч).
23. Способ получения коллоидных частиц диоксида кремния, включающий:
2
2
(a) добавление химически активного оксида кремния в реакционную емкость при массовой скорости добавления оксида кремния, которая основывается на математической модели, которая учитывает (i) скорость нуклеации частиц, (ii) скорость осаждения оксида кремния на существующих частицах оксида кремния и (iii) рост частиц оксида кремния в реакционной емкости, массовая скорость добавления оксида кремния увеличивается как функция времени реакции, и она больше чем 10,0 граммов химически активного оксида кремния на 1000 квадратных метров (м) общей площади поверхности частиц в час (г/1000 м/ч) в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
24. Способ по п.23, в котором математическая модель дает оптимальную массовую скорость добавления оксида кремния, q, представленную формулой:
o
r
po
po
r
3
2
q=(3mG/D )(D+Gt),
o
где (a) m представляет собой массу частиц оксида металла в реакционной емкости, как измерено в граммах (г);
r
(b) G представляет собой скорость роста частиц оксида металла для частиц оксида металла в реакционной емкости, как определяется по увеличению диаметра частиц и как измерено в нанометрах в час (нм/ч);
po
(c) D представляет собой средний диаметр частиц оксида металла, как измерено в нанометрах (нм); и
(d) t представляет собой время в часах (ч).
r
2
25. Способ по п.24, в котором G находится в пределах от примерно 10 до примерно 50 нм/ч и q находится в пределах от примерно 10,6 до примерно 52,8 г/1000 м/ч в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
r
2
26. Способ по п.24, в котором G находится в пределах от примерно 20 до примерно 40 нм/ч и q находится в пределах от примерно 21,1 до примерно 42,3 г/1000 м/ч в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
27. Способ по п.23, в котором стадия добавления химически активного оксида кремния включает одно или несколько ступенчатых увеличений массовой скорости добавления оксида кремния в течение периода реакции.
28. Способ по п.23, дополнительно включающий стадию:
(a) введения затравочных частиц оксида кремния в реакционную емкость перед стадией добавления химически активного оксида кремния.
29. Способ по п.28, в котором затравочные частицы оксида кремния имеют начальный средний размер частиц в пределах до примерно 5 нм до примерно 15 нм.
30. Способ по п.23, дополнительно включающий стадию:
(a) получения нуклеированных частиц диоксида кремния в реакционной емкости в результате стадии добавления химически активного оксида кремния в реакционную емкость.
31. Способ по п.30, дополнительно включающий стадию:
(a) начального добавления водного раствора в реакционную емкость перед стадией добавления химически активного оксида кремния, водный раствор по существу не содержит оксида кремния.
32. Способ по п.23, в котором химически активный оксид кремния содержит продукт реакции катионной ионообменной смолы и силиката щелочного металла.
33. Способ по п.23, дополнительно включающий одну или несколько из следующих стадий:
(a) гашение реакции между одним или несколькими силикатами и одной или несколькими ионообменными смолами с помощью достаточного количества воды.
2
34. Способ по п.23, в котором период реакции представляет собой, по меньшей мере, 50% уменьшение времени реакции по сравнению со способом получения частиц оксида кремния, в котором массовая скорость добавления оксида кремния является постоянной, и она ниже, чем 10,0 г/1000 м/ч.
35. Способ получения коллоидных частиц оксида кремния, включающий:
(a) добавление одного или нескольких реагентов в реакционную емкость, содержащую воду и по существу не содержащую никаких затравочных частиц оксида кремния, указанные один или несколько реагентов способны образовывать нуклеированные частицы оксида кремния;
(b) получение нуклеированных частиц оксида кремния в реакционной емкости; и
(c) рост нуклеированных частиц оксида кремния в реакционной емкости, с тем чтобы получить коллоидные частицы диоксида кремния, указанная стадия роста включает увеличение скорости введения указанного одного или нескольких реагентов в течение периода реакции.
2
2
36. Способ по п.35, в котором скорость введения указанных одного или нескольких реагентов является функцией времени реакции, и она больше, чем 10,0 г химически активного оксида кремния на 1000 квадратных метров ((м)) общей площади поверхности частиц в час (г/1000 м/ч) в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
37. Способ по п.35, в котором стадия добавления одного или нескольких реагентов включает одно или несколько ступенчатых увеличений скорости введения одного или нескольких реагентов в течение периода реакции, одно или несколько ступенчатых увеличений основываются на математической модели, которая дает оптимальную массовую скорость добавления оксида кремния, q, представленную формулой:
o
r
po
po
r
3
2
q=(3mG/D )(D+Gt),
o
где (a) m представляет собой массу частиц оксида металла в реакционной емкости, как измерено в граммах (г);
r
(b) G представляет собой скорость роста частиц оксида металла для частиц оксида металла в реакционной емкости, как определяется по увеличению диаметра частиц и как измерено в нанометрах в час (нм/ч);
po
(c) D представляет собой средний диаметр частиц оксида металла, как измерено в нанометрах (нм); и
(d) t представляет собой время в часах (ч).
38. Способ по п.35, в котором один или несколько реагентов включают катионную ионообменную смолу и силикат.
39. Способ получения коллоидных частиц оксида кремния, включающий:
(a) добавление химически активного оксида кремния в реакционную емкость при такой массовой скорости добавления оксида кремния в течение периода реакции, чтобы получить коллоидные частицы диоксида кремния, имеющие средний конечный диаметр частиц в пределах от примерно 20 нм до примерно 200 нм, массовая скорость добавления оксида кремния увеличивается, по меньшей мере, один раз в течение периода реакции.
2
2
40. Способ по п.39, в котором массовая скорость добавления оксида кремния основывается на математической модели, которая учитывает (i) скорость нуклеации частиц, (ii) скорость осаждения оксида кремния на существующих частицах оксида кремния и (iii) рост частиц оксида кремния в реакционной емкости, массовая скорость добавления оксида кремния больше, чем 10,0 г химически активного оксид кремния на 1000 квадратных метров (м) общей площади поверхности частицы в час (г/1000 м/ч) в течение, по меньшей мере, части периода реакции.
41. Способ по п.39, в котором коллоидные частицы оксида кремния имеют средний конечный диаметр частиц от примерно 20 до примерно 100 нм.
42. Коллоидные частицы оксида кремния, полученные способом по п.23.