[發明專利]金屬氧化物納米晶體的制備方法及其用于水氧化的用途

在審

• 申請號: 201780070179.X
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN109952272A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: H·土伊茲;鄧曉輝
• 申請（專利權）人: 科勒研究有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;C01G53/04;C01F7/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李躍龍

1.一種制備納米結構金屬氧化物的方法，包括以下步驟：

a)浸漬源自植物葉片的固體植物材料，所述植物葉片優選用至少一種金屬鹽的溶液破碎；

b)干燥獲得的經浸漬的植物材料；

c)在含氧氣氛下，使經浸漬的植物材料經受150℃至400℃范圍內的高溫處理，由此將至少一種金屬鹽轉化為相應的金屬氧化物；

d)使經浸漬的植物材料經受400℃至1000℃范圍內的進一步高溫處理，由此除去植物材料；以及

e)將獲得的納米結構金屬氧化物冷卻至室溫。

2.根據權利要求1的方法，其中所述源自植物葉片的固體植物材料來源于茶葉，優選廢茶葉。

3.根據權利要求2的方法，其中所述茶葉在使用前已經通過利用溶劑萃取進行了預處理，直到沒有可溶性組分被該溶劑萃取出，所述溶劑優選為水。

4.根據前述權利要求中任一項的方法，其中利用至少一種金屬鹽的水溶液浸漬所述植物材料。

5.根據前述權利要求中任一項的方法，其中所述至少一種金屬鹽選自金屬的催化活性金屬鹽，所述金屬選自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mo、Se、Sn、Pt、Ru、Pd、W、Ir、Os、Rh、Nb、Ta、Pb、Bi、Au、Ag、Sc、Y、Bi、Sb，特別是Co、Cu、Ni、Fe、Mn、Si、Al、Ti或其混合物。

6.根據前述權利要求中任一項的方法，其中在至少一種金屬鹽完全轉化為對應的金屬氧化物之前，通過以足以干燥經浸漬的材料的升溫速率升溫，將干燥步驟b)和高溫處理步驟c)作為一步處理來進行。

7.根據前述權利要求中任一項的方法，其中在植物材料燃燒之前，以允許金屬鹽至金屬氧化物的轉化完成的升溫速率，將高溫處理步驟c)和d)作為一步處理來進行。

8.根據前述權利要求中任一項的方法，其中利用稀酸，優選利用稀鹽酸使步驟d)中獲得的產物經受處理，以除去酸溶性鹽，隨后用水洗滌。

9.根據權利要求1至8中任一項的方法，其中可以部分還原為金屬的所獲得的一種或多種納米結構金屬氧化物選自Al₂O₃、NiO/Al₂O₃、Co₃O₄、摻入了過渡金屬(Cu、Ni、Fe、Mn)的鈷氧化物、CoO和Co/CoO。

10.根據前述權利要求中任一項的方法，其中利用還原劑，優選氣態還原劑如氫氣或乙醇蒸氣使步驟d)或e)中獲得的產物經受后處理。

11.一種納米結構金屬氧化物，其可通過權利要求1至10中任一項的方法獲得。

12.一種納米結構金屬氧化物在化學過程中作為催化劑或催化活性金屬的載體的用途，所述納米結構金屬氧化物可通過權利要求1至9中任一項的方法獲得。

13.一種納米結構金屬氧化物作為用于水氧化的催化劑的用途，所述納米結構金屬氧化物可通過權利要求1至9中任一項的方法獲得。

14.一種作為用于水氧化的電催化劑的納米結構金屬氧化物的活性的增強方法，其中使納米結構金屬氧化物，優選權利要求11的納米結構金屬氧化物在堿性電解液中經受循環伏安法，所述堿性電解液優選KOH電解液，優選利用相對于RHE為0.7V至1.6V范圍內的施加電位，優選利用50mV/s的掃描速率。

15.根據權利要求14的方法，其中所述納米結構金屬氧化物是Ni-Co基納米結構金屬氧化物電催化劑，可通過權利要求1至9中任一項的方法獲得。