CN101242892B - 膜层复合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造复合层的方法，复合层包括一金属承载基底和一硅酸盐层，采取以下的方法步骤：a)制备金属的承载基底，b)借助于热溶剂合成法形成硅酸盐结晶和/或硅酸盐颗粒，其中，热溶剂合成在至少一个离子液体中进行，以及c)用b)中形成的硅酸盐结晶和/或硅酸盐颗粒涂敷至少一个金属承载基底的表面。

Description

膜层复合物及其制造方法
技术领域
本发明涉及制造包括一金属承载层和一硅酸盐层的膜层复合物的方法，以及如此膜层复合物在热泵技术中的应用。
背景技术
硅酸盐是指原硅酸Si(OH)4盐和其凝结产物。因此硅酸盐不仅表明它们构成了种类最丰富的矿物，而且还表明它们在技术上有重大意义。由硅酸盐组成的产品中，除了玻璃、瓷器、搪瓷、陶器之外，水泥和水玻璃在技术上很重要。
根据其结构的构造，硅酸盐可分为a)具有离散负离子的硅酸盐，如Nesosilicate(岛硅酸盐，带有负离子〔SiO4〕4-的原硅酸盐)、Sorosilicate(俦硅酸盐，这里是连接成有限组的〔SiO4〕四面体)、Cyclosilicate(环硅酸盐，这里指排列成环状的〔SiO4〕四面体)，b)Inosilicate(链硅酸盐和带硅酸盐，这里指堆积为链状的〔SiO4〕四面体，即，一维的无限构造，其可看作负离子〔SiO3〕2-的聚合物)，c)Phyllosilicate(页硅酸盐和层状硅酸盐，这里是各个〔SiO4〕四面体彼此联结在一个平面内，它们也构成分层晶格，并可看作负离子〔Si4O10〕4-的聚合物)，以及d)Tectosilicate(网硅酸盐，这里〔SiO4〕四面体的联结沿所有三个空间方向延伸，从而形成三维的网格)。特别是，沸石和长石都算作是网硅酸盐，它们是技术上算作最为重要的硅酸盐矿石。
沸石是硅酸盐矿物，具体来说，是具有复杂化学结构的铝硅酸盐，该结构的特征在于，构成多孔的四面体网格。根据IZA(国际沸石协会)的一般定义，沸石可以理解为这样的矿物，其具有的四面体网格为每1000A3有19以上的四面体原子的网格厚度。沸石具有一内部为中空空间的结构，其中，该中空空间取分子大小的尺寸。由此确立起沸石、异质原子或异质分子的性质，从而其能采取微孔的结构，例如，沸石能够储存大量的水，而在加热时又可释放。因此，与一热交换器接触的沸石矿物特别适于构造一潜热储存器。
对此，现有技术不是采用沸石材料的散积物就是采用沸石，它们被引入到有敞开细孔的固体(诸如金属海绵)内，这样的固体与热交换器进行热接触。对于后者例如可参见DE 101 59 652 C2。
对于将热量输入到沸石中的应用，例如，在要从沸石材料中取出热量时，松散的沸石堆积物因而就不合适，因为不能充分地做到与相邻热交换器结构足够的热接触。此外，对于潜热储存器必须特别地以有效的方式向沸石输送作为吸收材料的通常称之为吸附剂的工作介质。这在吸收材料中需要有肉眼可见的槽形结构。对于如此的应用目的，基于这个理由，借助于粘结剂将合成为粉末的沸石压制成呈粒状的较大单元。然而其缺点在于，大多数的粘结剂会不利地影响与应用相关的沸石特性，并不利地改变其特性。此外，采用颗粒状时还不能确保与相邻热交换器充分的热接触。出于这个原因，建议系统由热交换器构成，而在热交换器上涂敷沸石材料层。已知的用沸石涂敷基底的典型涂层方法是顺序进行的合成步骤，此时，首先制造沸石材料。该沸石材料可用机械方法进行后处理，即，通过粉碎或磨碎步骤，这样可形成粉末状的沸石。其后，如此合成前的沸石材料与粘结剂混合并对承载基底进行涂敷。
然而，以如此按部就班的方式实施的缺点在于，尤其是遇到复杂的三维的热交换器结构时，在热交换器的全部表面上涂敷均匀厚度的沸石涂层就很困难。此外，如此一个后合成的涂层方法具有多个制造步骤。而且大多数的粘结剂会改变沸石的特性，因为对于束缚的分子不存在形成沸石颗粒的微孔内部结构的不受阻碍的通路。
文献中提出了许多有关硅酸盐合成的建议方法。这里首先要例举的是根据溶胶.凝胶-方法的合成或水热合成方法。这里所谓的水热合成方法一般地应理解为：在高于100℃的温度和大于1巴的压力下，用高温加热的水溶液(热水溶液)使矿物合成并通过结晶进行化合。水热合成通常在压力容器中实施，因为采用的温度远高于水的沸点，通常甚至高于其临界温度Tk＝374℃。在高于临界的状态中，水溶解某些通常不溶于水的物质。这种提高的溶解能力此时大概由于压缩而达到最高，在距离变小时该压缩造成与溶解物质的交互作用加强。利用水热合成方法，基本上存在着在水系统中制造中间范围的无机胶体、晶体或粉末。该种合成法一般地导致用大型机器的技术来形成颗粒直径为几个μm的颗粒。除了这种很长时间已经公知的方法之外，近年来还公知了一种制造硅酸盐涂层的旋转涂敷方法。于是，WO 02/032 589A1描述了多孔层制造、多孔层本身以及这种涂层在微电子技术中的应用。涂层可由取自沸石的循环的多孔颗粒构成，其中，颗粒具有毫微米范围内的粒子，而涂层本身的厚度为30至1000nm。所述涂层此时可涂敷在一硅表面上。
硅酸盐的水热合成时的主要问题在于晶核的形成，晶核的形成确定所生成颗粒的形态学和体积的分布。从热力学的观点来看，晶核和一般的每个结晶或颗粒的形成表述了相位形成，并服从其规律性。由于颗粒由多个粒子构成，所以，不太可能由于熵的减小而产生自发的颗粒形成。由此，一沉淀或颗粒、粉末或结晶的形成总要求一电离态，其中形成初级的晶核。如果在电离态中发生缓慢的晶核形成，则带来的结果是，颗粒通常构造为具有相对宽的体积分布和能量减为最小的颗粒表面。由此实现一快速的晶核形成，于是，这导致均匀的生长、相对小的颗粒和致密的体积分布。
对于在水热合成法中将致密的硅酸盐层沉淀到一金属基底上来说，晶核形成在溶液中和/或基底上的过程、晶核运输到表面上的过程以及其在基底表面上尽可能均匀的侧向生长的过程是必要的条件。
发明内容
因此，本发明的任务在于提出一种方法，利用该方法在短的涂敷时间内用硅酸盐均匀地和均质地涂敷一金属的载体。据此，本发明的任务是提出一种方法，在该方法中，用硅酸盐实现涂敷，其中，涂层包括单个的颗粒，颗粒本身具有非常紧密的体积分布。此外，应准备将硅酸盐的厚层侧向均匀地沉淀在一金属基底上，这种沉淀可直接实施。本发明的另一任务在于，提供一种涂层的粘结，这种粘结可借助于成本经济有效的方法来形成。
这些任务通过一种制造涂层复合物的方法得以实现，其包括一金属承载基底和一硅酸盐层，采取以下的方法步骤：a)制备金属的承载基底，b)借助于至少一个离子液体中的热溶剂合成法形成硅酸盐结晶和/或硅酸盐颗粒，以及c)用b)中的形成的硅酸盐结晶和/或硅酸盐颗粒涂敷至少金属承载基底的表面。
这里和以下将采用溶剂合成法在一不同于水的溶剂中实施一类似于水热合成的合成过程，此时，温度和压力适合于对应的溶剂。文中的步骤应理解为一连贯的物质涂层，其平面地覆盖最终的晶格缺陷。此外，所谓的一种离子液体应理解为一种在室温下为液体的盐，该盐由以下构成：复杂的无机的阳离子，或氮、氧、硫、磷，或其它作为含有杂原子的有机阳离子和无机或有机负离子的同系物。不仅阳离子而且负离子都可通过合适的衍生进行构造，这样，它们在空间上是苛求的并扩展液体的存在范围。该离子的液体仍然表明与盐相关，且熔点非常之低。由此，离子液体具有宽的热流体范围，表明了高的热稳定性且具有水解稳定性。基于其物理化学特性，作为熔化的盐，即，因阳离子和负离子无溶剂膜阻碍而可相对于彼此自由地移动，热稳定性范围内的离子液体一般地没有本征蒸汽压力。不管在少数情形中的离子对还是甚至个别的离子都可通过热激励而从液体气化到气态，但毫无疑问目前尚未予以说明。P.Wasserscheid，T.Welton“Ionic Liquids in Synthese”Wiley VCH2003给出了该种技术和离子液体特性的概述。
出人意外地发现，通过应用至少一个离子液体作为溶剂，可以在硅酸盐的溶剂热合成过程中出现比已知的水热合成法快1000倍的晶核生成。由此，在硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒的合成过程中应用一离子液体作为溶剂，显然可使合成时间较短，合成时间约等于水中合成时间的一半。而且，通过应用至少一个离子液体作为溶剂，与已知的水热合成法相比，不再需要鉴于安全性技术原因的花费昂贵的仪器。由于总压力较低，不再要求高压所需要的安全技术。此外还表现出意外的效果，可进一步压制那些不理想种类的合成，就如在水样环境中或用水作为溶剂的情形那样。在硅酸盐的溶剂热合成过程中应用离子液体作为溶剂的另一优点在于，通过选择离子液体的负离子和阳离子可以达到溶液的特性，这在水热合成法中只能通过作为溶剂的水和溶解的中性分子或电解质的组合才能实现。
根据一第二优选的方法，硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒的合成过程在一由至少两个不同离子液体构成的混合液中实施。
本发明方法中引用的离子液体或由至少两个不同离子液体构成的混合液此时最好包括至少一种盐，其具有一亲水的或疏水的负离子X，尤其是一个亲水的或疏水的一价、二价或三价的负离子Xm-，其中m＝1，2或3，作为阳离子，其具有一个五或六环节的、芳香族的、部分饱和的或不饱和的、含氮的杂环阳离子，铵阳离子或胍阳离子。尤其是，该盐可以是具有如下结构的吡咯-盐〔化学式(I)〕、咪唑-盐〔化学式(II)〕、咪唑啉-盐〔化学式(III)〕、吡啶-盐〔化学式(IV)〕、铵-盐〔化学式(V)〕，或胍-盐〔化学式(VI)〕：
Figure S2006800293148D00051
其中，Xm-是一个一价、二价或三价的负离子，其中m＝1，2或3，而n表示盐中一价阳离子的数量并具有数值n＝1，2或3，n对应于负离子的价数，其中，R1可以是烷基、烯基或芳基，而R2和R3类同于或不同于氢可以是烷基、烯基或芳基，使R2和R3具有相同的或不同的意义，且至少剩下的R2或R3是烷基、烯基或芳基，其中，R4、R5、R6、R7和R8类同于或不同于氢可以是烷基、烯基或芳基，使至少剩下的R4、R5、R6、R7和R8是烷基、烯基或芳基，且R4、R5、R6、R7和R8可具有相同的或不同的意义，且烷基或烯基意味着一具有C-1至C-30的碳链长度的直线、分叉、饱和和/或不饱和的烷余下部分，此外还特别优先地意味着以下的剩余部分：甲基、乙烷基、n-丙烷基、1-甲基乙烷基、n-丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙烷基、n-戊烷基、1-甲基丙烷基、2-甲基丙烷基、3-甲基丙烷基、1-乙烷基丙烷基、2-乙烷基丙烷基、1，1-二甲基并烷基、1，2-二甲基并烷基、2，2-二甲基并烷基、n-己基、2-乙烷基己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基或十二烷基。
本发明方法中还优选地引用的离子液体或由至少两个不同离子液体构成的混合液此时包括至少一种盐，其具有一个一价、二价或三价的负离子Xm-，其中m＝1，2或3，作为阳离子，其具有一个五或六环节的、芳香族的、部分饱和的或不饱和的、含氮的杂环阳离子，铵阳离子或胍阳离子，如化学式I至VI中所示，其中，n表示盐中一价阳离子的数量并具有数值n＝1，2或3，n对应于负离子的价数，其中，R1可以是烷基、烯基或芳基，而R2和R3类同于或不同于氢可以是烷基、烯基或芳基，使R2和R3具有相同的或不同的意义，且至少剩下的R2或R3是烷基、烯基或芳基，其中，R4、R5、R6、R7和R8类同于或不同于氢可以是烷基、烯基或芳基，使至少剩下的R4、R5、R6、R7或R8是烷基、烯基或芳基，且R4、R5、R6、R7和R8可具有相同的或不同的意义，且其中，Xm-是意指取自以下组群的负离子：四氟硼酸盐(BF4 -)、甲基-硼酸盐，尤其是，四烷基硼酸盐(B(OR)4 -，使R＝Alkyl)，更为尤其地是，三乙基己基硼酸((C2H6O)3(C6H12O)B-)、磷酸盐(PO4 3-)、卤素磷酸盐，尤其是，六氟磷酸盐(PF6 -)，有机磷酸盐，尤其是，甲基磷酸盐或芳香基磷酸盐(RO-PO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)、硝酸盐(NO3 -)、硫酸盐(SO4 2-)、有机硫酸盐，尤其是，甲基硫酸盐或芳香基硫酸盐(R-SO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)，更为尤其地是，甲苯磺酰(p-CH3(C6H4)-SO3 -)、羧酸盐(R-COO-，使R＝Alkyl)、甲烷化物(〔HCR8R9〕-和〔CR8R9R10〕-，使R8，R9，R10＝CN，NO或NO2，其中，R8，R9，R10可以相同或不同)，卤素，尤其是，氟化物(F-)、氯化物(Cl-)或溴化物(Br-)，或假卤化物，尤其是，叠氮化物(N3 -)、氰化物(CN-)、氰酸盐(OCN-)、雷酸盐(R2CNO-，使R＝Alkyl或Aryl)，或硫氰酸盐(SCN-)，其中，尤其是，负离子Xm-的每一甲基R，或若规定两个甲基R，彼此相同或不同的负离子Xm-的每一甲基R意味着一具有C-1至C-30的碳链长度的直线、分叉、饱和和/或不饱和的烷余下部分，此外还特别优先地意味着以下的剩余部分：甲基、乙烷基、n-丙烷基、1-甲基乙烷基、n-丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙烷基、n-戊烷基、1-甲基丙烷基、2-甲基丙烷基、3-甲基丙烷基、1-乙烷基丙烷基、2-乙烷基丙烷基、1，1-二甲基并烷基、1，2-二甲基并烷基、2，2-二甲基并烷基、n-己基、2-乙烷基己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基或十二烷基。
此外，还为优选地是，根据化学式，离子液体包括1，3二烷基咪唑啉-阳离子以及一亲水的或疏水的负离子X，尤其是一个一价、二价或三价的负离子Xm-，其中m＝1，2或3，
其中，n表示盐中一价阳离子的数量并具有值n＝1，2或3，n对应于负离子的价数，其中，R2和R3彼此独立，并意指一具有C-1至C-30的碳链长度的直线、分叉、饱和和/或不饱和的烷余下部分，且其中，Xm-是意指取自以下组群的负离子：四氟硼酸盐(BF4 -)、甲基-硼酸盐(B(OR)4 -，使R＝Alkyl)、磷酸盐(PO4 3-)、卤素磷酸盐(PY6 -，使Y＝Halogen)，甲基磷酸盐或芳香基磷酸盐(RO-PO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)、硝酸盐(NO3 -)、硫酸盐(SO4 2-)、甲基硫酸盐或芳香基硫酸盐(R-SO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)、甲基或芳香基磺酸盐(R-SO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)、羧酸盐(R-COO-，使R＝Alkyl)、甲烷化物(〔HCR8R9〕-和〔CR8R9R10〕-，使R8，R9，R10＝CN，NO或NO2，其中，R8，R9，R10可以相同或不同)，氟化物(F-)、氯化物(Cl-)、溴化物(Br-)、叠氮化物(N3 -)、氰化物(CN-)、氰酸盐(OCN-)、雷酸盐(R2CNO-，使R＝Alkyl或Aryl)，或硫氰酸盐(SCN-)，其中，负离子Xm-的每一甲基R彼此相同或不同，意味着一具有C-1至C-30的碳链长度的直线、分叉、饱和和/或不饱和的烷余下部分。
可以尤其优选地是，离子液体或至少由两种离子液体组成的混合物包括1，3-二烷基咪唑啉-阳离子(化学式II，其中，R2、R3意指彼此独立的甲基)以及一亲水的或疏水的负离子X，尤其是一个一价、二价或三价的负离子Xm-，其中m＝1，2或3，其中，彼此独立的甲基意指一具有C-1至C-30的碳链长度的直线、分叉、饱和和/或不饱和的烷余下部分，并特别地意指甲基、乙烷基、n-丙烷基、1-甲基乙烷基、n-丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙烷基、n-戊烷基、1-甲基丙烷基、2-甲基丙烷基、3-甲基丙烷基、1-乙烷基丙烷基、2-乙烷基丙烷基、1，1-二甲基并烷基、1，2-二甲基并烷基、2，2-二甲基并烷基、n-己基、2-乙烷基己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基或十二烷基，且其中，Xm-是尤其意指取自以下组群的负离子：四氟硼酸盐(BF4 -)、甲基-硼酸盐，尤其是，四烷基硼酸盐(B(OR)4 -，使R＝Alkyl)，更为尤其地是，三乙基己基硼酸((C2H6O)3(C6H12O)B-)、磷酸盐(PO4 3-)、卤素磷酸盐，尤其是，六氟磷酸盐(PF6 -)，有机磷酸盐，尤其是，甲基磷酸盐或芳香基磷酸盐(RO-PO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)、硝酸盐(NO3 -)、硫酸盐(SO4 2-)、有机硫酸盐，尤其是，甲基硫酸盐或芳香基硫酸盐(ROSO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)，有机磺酸盐，尤其地是，甲基磺酸盐或芳香基磺酸盐(R-SO3 -，使R＝Alkyl或Aryl)，更为尤其地是，甲苯磺酰(p-CH3(C6H4)-SO3 -)、羧酸盐(R-COO-，使R＝Alkyl)、甲烷化物(〔HCR8R9〕-和〔CR8R9R10〕-，使R8，R9，R10＝CN，NO或NO2，其中，R8，R9，R10可以相同或不同)，卤素，尤其是，氟化物(F-)、氯化物(Cl-)或溴化物(Br-)，或假卤化物，尤其是，叠氮化物(N3 -)、氰化物(CN-)、氰酸盐(OCN-)、雷酸盐(R2CNO-，使R＝Alkyl或Aryl)，或硫氰酸盐(SCN-)，其中，尤其是，负离子Xm-的每一甲基R，或若规定两个甲基R，彼此相同或不同的负离子Xm-的每一甲基R意味着一具有C-1至C-30的碳链长度的直线、分叉、饱和和/或不饱和的烷余下部分，此外还特别优先地意味着以下的剩余部分：甲基、乙烷基、n-丙烷基、1-甲基乙烷基、n-丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙烷基、n-戊烷基、1-甲基丙烷基、2-甲基丙烷基、3-甲基丙烷基、1-乙烷基丙烷基、2-乙烷基丙烷基、1，1-二甲基并烷基、1，2-二甲基并烷基、2，2-二甲基并烷基、n-己基、2-乙烷基己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基或十二烷基。
根据一特别优选的方法，离子液体或由至少两个离子液体组成的混合物包括至少一个1烷基-3甲基咪唑啉卤化物〔化学式(II)，其中，R3＝Methyl，而R2＝Alkyl〕，其中烷基意指一具有C-1至C-30的碳链长度的直线或分叉、饱和的碳氢化合物，此外还特别意味着以下的剩余部分：甲基、乙烷基、n-丙烷基、1-甲基乙烷基、n-丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙烷基、n-戊烷基、1-甲基丙烷基、2-甲基丙烷基、3-甲基丙烷基、1-乙烷基丙烷基、2-乙烷基丙烷基、1，1-二甲基并烷基、1，2-二甲基并烷基、2，2-二甲基并烷基、n-己基、2-乙烷基己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基或十二烷基，其中，卤化物意指氯化物或溴化物。
负离子-阳离子的组合还存在着其它的可能性，这种可能性合适地是离子液体。尤其是，可通过负离子和阳离子系统地组合，作为热溶剂的溶剂状态的盐离子液体应形成一定的特性，例如，熔点和热稳定性。在本发明的一个优选变体中，离子液体本身呈现为Broenstedsaeure和其盐，由此，起作为质子-/阳离子源，或包含起作质子-/阳离子源的Broenstedsaeure和其盐。
由此也可进一步设想，离子液体或由至少两个离子液体组成的混合物附加地包括催化离子，其中，催化离子可从以下组群中选择：磷酸盐(PO4 3-)、有机磷酸盐(RO-PO3 -)、硝酸盐(NO3 -)、硫酸盐(SO4 2-)、有机硫酸盐(R-SO3 -)、羧酸盐(R-COO-)、甲烷化物(〔HCR8R9〕-或〔CR8R9R10〕-，使R8，R9，R10＝CN，NO或NO2，其中，R8，R9，R10可以相同或不同)，氟化物(F-)、氯化物(Cl-)或溴化物(Br-)，叠氮化物(N3 -)、氰化物(CN-)、氰酸盐(OCN-)、雷酸盐(R2CNO-)，或硫氰酸盐(SCN-)。尤其是，有机的余下部分R可以是一烷基余下部分。该催化离子可以任何形式(即，与所属的平衡离子无关)作为离子液体添加剂进行添加。
在离子液体中，无机合成和特别硅酸盐合成可在相对柔和的条件下进行，这些条件会导致具有规定结构单元的硅酸盐的合成。一方面，合成可在确定值之内的温度下实施，特别是合成可在250℃温度下实施，尤其是在200℃温度下实施，甚至特别优选地在50℃和150℃温度之间实施。另一方面，合成可在一无水或含水量控制的环境中实施。在一特别优选的方法中，在一含水量控制的环境中实施合成，其中，水量最多是相对于对应硅酸盐的合成所需要的计量水数量的两倍。在这样一反应介质中，在水热合成法中有条件进行的副反应，几乎完全被压制，由此，对要实现的合成提供了几乎最佳的反应条件。据此，在本发明一优选方法中，硅酸盐的合成最多在150℃时尤其是在50℃至150℃时实施，甚至特别在50℃至150℃时在高压釜内。尤其是，硅酸盐的合成在50℃至150℃时在高压釜内进行，并且水量最多是需合成的硅酸盐的计量数量的两倍。高压釜是一封闭的容器，它在整个反应时间内保持封闭，这样，可保持随调整的温度建立起来的总压力。于是，溶液热条件可以非常简单方式和方法进行调整。通过应用离子液体作为溶剂和取控制的水量，可以舍弃掉水热合成法中所必须的高压釜。
此外，可以这样设想，可在一高压釜中采取强制循环方式实施热溶剂合成法。该强制循环在金属的承载基底表面上提供层流。由此，表面在合成的硅酸盐上提供了一特别均匀的浓度，更确切地说，通过用层流在分解的组分上调整的均匀浓度，硅酸盐可在金属表面上实现非常均匀的生长。这表现出与传统水热合成法的基本不同之处，在传统水热合成中，通过对流只确保在重力场中的物质运输，其处处受到内部搅拌装置的支持，它在基底表面上不导致层流。尤其是，提供了一种方法，其中，方法步骤b)和c)可同时地实施。在一特别优选的方法中，根据方法步骤b)实现硅酸盐的合成，在一多腔室高压釜中根据方法步骤c)进行涂敷，于是，方法步骤b)和c)可同时地实施。此时，所谓的多腔室高压釜应理解为这样的压力容器，其至少由两隔间构成，其中，一个隔间对于其余的隔间是等温的。在一第一隔间内，此时放入金属的承载基底，而至少在第二隔间内实现强制循环，由此在金属承载基底的表面上形成一层流。于是，通过离子液体为条件的快速晶核生成可在离子液体内的任何位置上进行，该晶核可以非常均匀的浓度涂敷在金属表面上和/或在金属表面上形成非常均质的晶核生成。离子液体内和/或承载基底的金属表面上的均质晶核生成，造成均质硅酸盐层在金属表面上生长。
在形成颗粒、晶体或由此产生或就地构成的诸层时，离子液体进一步作为稳定化的试剂作用在所形成粒子的表面。由负离子或阳离子所构成的成分此时承担稳定剂的作用，稳定剂在传统系统中以分子添加剂形式掺入。这样，可构造出溶剂热系统，这基本上拓宽了传统基于水的系统的特性和应用范围。
采用这里所提出的方法，可制造膜层复合物，硅酸盐层关于其在膜层复合物的每个位置上的膜层厚度非常均匀，由此，组成硅酸盐层的个别颗粒也非常均匀。通过比传统水热合成法快的晶核生成，与颗粒生长或晶体生长相比，有利于该晶核的生成。由此，根据建议的方法生成颗粒，更确切的说，是晶体和膜层，它们具有非常致密的颗粒密度分布。该致密的密度分布又确保金属承载基底上均匀的硅酸盐层。通过新建立起晶核在金属承载基底上已经形成晶核上的生长，此时可实现一束缚在一起的硅酸盐层。
据此，在一优选的方法中，一特别均匀的硅酸盐层可具有至少为10μm的膜层厚度，尤其是10μm最高为200μm，尤为首选地为50μm且最高为150μm。在另一优选的方法中，硅酸盐层具有如下的颗粒或晶体，它们的颗粒直径最高为200nm，尤其是10至150nm。
对应于硅酸盐尤其是沸石的传统合成方法，用于构造硅酸盐结构或沸石结构所需要的原始材料放入到一水性溶液或悬浮液中。如此一水性悬浮液包括一为元素周期表中第一或第二主组阳离子的源的第一组分和水。此外，还有一第二组分，其用作为至少元素周期表中第三、第四或第五主组的建网元素的源。溶液或悬浮液中的水量此时应这样选择，对应于待合成的硅酸盐最高为计量水量的两倍。
尤其是，可用上述新的方法根据通用化学式(VII)实施铝硅酸盐和沸石的合成
M2/zO·Al2O3·xSiO2·yH2O                       (VII)
其中，M：取自碱或碱土元素、氢和/或铵组群中的一个或一个以上的阳离子，
z：阳离子的价数或阳离子的价数之和，
x：1.8至12以及
y：0至8。
在金属承载基底上制造耐用的硅酸盐层或沸石层的其它合成条件，可在技术人员对应于传统硅酸盐合成作的估计判断范围内选择。作为金属承载基底，可特别地选择如下的金属基底：铜、铝、铁或它们的合金或特种钢。
利用本发明，可通过所提出的一个上述方法来制造膜层复合物。该膜层复合物可特别应用于热交换器。据此，还可根据本发明提出一热交换器，其可根据上述一个方法进行制造。该种膜层复合物特别以其在热交换器内有效的能量传递而出众。
尤其是，利用本发明还可提出一热交换器，其包括一金属承载基底和一硅酸盐层，硅酸盐层包括硅酸盐颗粒或硅酸盐晶体，它们具有的颗粒大小最高为200nm，尤其是最高为150nm，甚至尤为有利地是，颗粒大小为50至150nm。
下面将根据一实施例详细地阐述本方法。

Claims (14)

1.一种制造膜层复合物的方法，其包括一金属承载基底和一硅酸盐层，采取以下的方法步骤：
a)制备金属的承载基底，
b)借助于热溶剂合成法形成硅酸盐结晶和/或硅酸盐颗粒，以及
c)用b)中的形成的硅酸盐结晶和/或硅酸盐颗粒涂敷至少金属承载基底的表面，其特征在于，
热溶剂合成在至少两个不同离子液体组成的混合物中实施，且所述混合物包括至少一种盐，其具有一亲水的或疏水的负离子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，离子液体包括1，3-二烷基咪唑-阳离子和亲水的或疏水的负离子X，所述烷基为彼此独立的具有C-1至C-30的碳链长度的直链或带有支链的烷基，所述亲水的或疏水的负离子X为一价、二价或三价的负离子Xm-，其中m＝1，2或3。
3.如上述权利要求2所述的方法，其特征在于，离子液体至少包括1-烷基-3-甲基咪唑卤化物，其中，烷基意指具有C-1至C-30的碳链长度的直链或带有支链的碳氢化合物，所述卤化物为氯化物或溴化物。
4.如上述权利要求2所述的方法，其特征在于，离子液体还包括催化离子，它们不同于离子液体中的负离子，催化离子从以下组群中选择：磷酸根离子；有机磷酸根离子；硝酸根离子；硫酸根离子；有机硫酸根离子；羧酸根离子；〔HCR8R9〕-和〔CR8R9R10〕-，使R8，R9，R10＝-CN，-NO或-NO2，其中，R8，R9，R10相同或不同；氯离子或溴离子；N3 -；CN-；氰酸根离子；雷酸根离子；或硫氰酸根离子。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒的合成在最高150℃温度下在高压釜内进行。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒采取强制循环方式在高压釜内实施溶液热合成。
7.如上述权利要求1所述的方法，其特征在于，同时实施方法步骤b)一制备硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒以及方法步骤c)一涂敷承载基底。
8.如上述权利要求1所述的方法，其特征在于，金属承载基底由如下的金属组成：铜、铝、铁或它们的合金或特种钢。
9.如上述权利要求1所述的方法，其特征在于，硅酸盐层包括如下的硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒，他们具有的颗粒直径最高为200nm。
10.如上述权利要求9所述的方法，其特征在于，硅酸盐晶体和/或硅酸盐颗粒的颗粒直径为10nm至150nm。
11.如上述权利要求1中至少一项所述的方法，其特征在于，硅酸盐层具有至少为10μm的膜层厚度。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述硅酸盐层的膜层厚度为50μm。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述硅酸盐层的膜层厚度最高为150μm或200μm。
14.如上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，硅酸盐层根据以下通用化学式由铝硅酸盐组成：
M2/zO·Al2O3·xSiO2·yH2O
其中，M：取自碱或碱土元素、氢和/或铵中的一个或一个以上的阳离子，
      z：阳离子的价数或阳离子的价数之和，
      x：1.8至12以及
      y：0至8。
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