【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于海洋金屬材料，具體地說，涉及一種高熵金屬氧化物及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、海洋生物污損問題日益嚴(yán)重，海洋中存在大量的微生物、細(xì)菌及其他海洋動(dòng)植物在水下表面的不良生長，廣泛影響了海洋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展。為了防止海洋生物污損，最初人們采用了許多方法，如在船體表面涂抹有毒性的化學(xué)物質(zhì)(如瀝青、焦油和含有銅、砷、硫、汞等元素的物質(zhì))，以及使用三丁基錫(tbt)等。然而，通過釋放有毒物質(zhì)來抵抗海洋生物污損可能引發(fā)細(xì)菌耐藥性。此外，其釋放速率難以控制，可能導(dǎo)致涂層的防污能力隨時(shí)間下降，且非選擇性致死毒性對非目標(biāo)物種造成嚴(yán)重的生態(tài)影響，威脅海洋環(huán)境安全。因此，迫切需要尋求更環(huán)保、有效的防止海洋生物污損的方法，開發(fā)新型的環(huán)境友好、耐久的防污材料。
2、海洋中某些藻類已經(jīng)進(jìn)化出天然的抗污損特性，其分泌的鹵代過氧化物酶能將海水中的鹵素離子催化轉(zhuǎn)化為具有抗污損效果的次鹵酸，從而實(shí)現(xiàn)防止生物污損的目的。然而，天然酶的使用存在著提取成本高、易降解、反應(yīng)條件苛刻等問題。
3、近期研究者們通過模擬生物污損的仿生機(jī)制，即仿生酶催化作用，合成了具有類鹵代過氧化物酶活性的金屬納米材料v2o5、ceo2和crc3n4等，將h2o2轉(zhuǎn)化為具有殺菌活性的hobr或鹵化代謝物。這一過程模擬了自然防御系統(tǒng)，有效防止了細(xì)菌附著或生物膜的形成，具有防污性能強(qiáng)，穩(wěn)定性高及成本低等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)納米酶仍然面臨著元素組成不均勻、活性位點(diǎn)密度低及催化機(jī)制復(fù)雜等問題。
4、高熵金屬納米顆粒材料，因具有獨(dú)特的表面原子構(gòu)型和不同金屬組
5、此外，高熵金屬納米氧化物材料兼具良好的尺寸及形狀、可選擇性和催化再生性等優(yōu)點(diǎn)，還可用于生物傳感、和抗菌領(lǐng)域，而至今還未發(fā)現(xiàn)新型高熵金屬納米顆粒氧化物材料及其在海洋生物污損應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和實(shí)際需求，本專利技術(shù)提供一種高熵金屬氧化物及其制備方法和應(yīng)用，其將鹵代過氧化物納米酶防污和制備過氧化氫強(qiáng)氧化劑的應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，為海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)了新的思路。
2、為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種高熵金屬氧化物的制備方法，所述制備方法包括將多種金屬鹽加入含有模板劑的溶劑中并混勻成均一溶膠的步驟，以及將所述溶膠依次進(jìn)行老化、干燥和煅燒后得到所述高熵金屬氧化物的步驟；
4、所述金屬鹽選自鈰鹽、鋯鹽、鉿鹽、鉭鹽、鈮鹽、鈦鹽、釩鹽、鉬鹽、鎢鹽、銅鹽、鋅鹽和鋁鹽中的至少五種；
5、所述模板劑選自聚醚p123、支化聚乙烯亞胺(bpei)、黃原膠、ε-聚賴氨酸、pluronic?f-127和聚乙烯吡咯烷酮(pvp)中的一種。
6、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鈰鹽選自草酸鈰、氯化鈰、硝酸鈰、硝酸鈰銨、三氟甲磺酸鈰和硬脂酸鈰中的一種；所述鋯鹽選自乙酰丙酮鋯、氧氯化鋯、氯化鋯和硝酸鋯中的一種；所述鉿鹽選自四氯化鉿、正丁醇鉿和氧氯化鉿水合物中的一種；所述鉭鹽選自氯化鉭、乙醇鉭、四乙醇乙酰丙酮鉭和異丙醇鉭中的一種；所述鈮鹽選自五氯化鈮、六氟鈮酸銨和正丁醇鈮中的一種；所述鈦鹽選自四氯化鈦、六氟鈦酸和乙酰丙酮鈦中的一種；所述釩鹽選自三氯化釩、乙酰丙酮釩和偏釩酸銨中的一種；所述鉬鹽選自氯化鉬、鉬酸銨和乙酰丙酮鉬中的一種；所述鎢鹽選自鎢酸銨、六氯化鎢和異丙醇鎢中的一種；所述銅鹽選自硝酸銅、草酸銅、硬脂酸銅、甲磺酸銅和氯化銅中的一種；所述鋅鹽選自氯化鋅、硬脂酸鋅、草酸鋅和硝酸鋅中的一種；所述鋁鹽選自硝酸鋁、醋酸鋁、硬酯酸鋁、乙酰丙酮鋁和氯化鋁中的一種。
7、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述多種金屬鹽的摩爾質(zhì)量均為0.5mmol～10mol；所述模板劑的摩爾質(zhì)量為25～40mmol。
8、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述老化步驟為：將所述均一溶膠攪拌1～2h，然后在35～45℃的溫度、45～55％的濕度條件下老化40～50h。
9、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述干燥的溫度為90～110℃，干燥時(shí)間為20～30h。
10、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述煅燒的步驟為：將干燥后的產(chǎn)物在空氣中以1℃每分鐘的升溫速率達(dá)到300℃～400℃，然后煅燒3～5h。
11、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述金屬鹽包括5mmol硝酸鈰、2mmol氧氯化鋯、1.5mmol氯化鈮、1mmol氯化鉭和0.5mol氯化鉿；所述模板劑為35mmol聚醚p123；得到的高熵金屬氧化物為ce0.5zr0.2nb0.15ta0.1hf0.05ox，其中x＝1-3。
12、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述金屬鹽包括5mmol硝酸鈰、2mmol硝酸銅、1mmol硝酸鋅、0.5mmol氧氯化鋯和0.5mmol硝酸鋁；所述模板劑為30mmol?pluronic?f-127；得到的高熵金屬氧化物為ce0.5cu0.2zn0.1zr0.05al0.05ox，其中x＝1-3。
13、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述金屬鹽包括4mmol硝酸銅、2mmol氯化鉬、2mmol偏釩酸銨、1mmol六氯化鎢、0.5mmol氯化鋁和0.5mmol氯化鈦；所述模板劑為40mmol聚乙烯吡咯烷酮(pvp)；得到的高熵金屬氧化物為cu0.4mo0.2v0.2w0.1al0.05ti0.05ox，其中x＝1-3。
14、第二方面，本專利技術(shù)提供以上制備方法得到的高熵氧化物在海洋工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。
15、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述應(yīng)用為將所述高熵氧化物用于制備抗海洋生物污損材料。
16、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
17、(1)采用本專利技術(shù)方法制備的高熵金屬氧化物不僅形貌均一，且多種元素的組成方式使其具有較高的比表面積和可調(diào)控的局部電子結(jié)構(gòu)，從而具有更好的催化性能；而且其可在h2o2氧化劑存在的條件下可有效催化鹵素離子氧化，從而生成具有較強(qiáng)抗菌活性的次鹵酸，進(jìn)而阻止海洋生物的附著。因此本專利技術(shù)所述的高熵金屬氧化物表現(xiàn)出優(yōu)異的抗海洋生物污損性能，在制備防海洋生物污損材料領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。
18、(2)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高熵金屬氧化物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括將多種金屬鹽加入含有模板劑的溶劑中并混勻成均一溶膠的步驟，以及將所述溶膠依次進(jìn)行老化、干燥和煅燒后得到所述高熵金屬氧化物的步驟；
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈰鹽選自草酸鈰、氯化鈰、硝酸鈰、硝酸鈰銨、三氟甲磺酸鈰和硬脂酸鈰中的一種；所述鋯鹽選自乙酰丙酮鋯、氧氯化鋯、氯化鋯和硝酸鋯中的一種；所述鉿鹽選自四氯化鉿、正丁醇鉿和氧氯化鉿水合物中的一種；所述鉭鹽選自氯化鉭、乙醇鉭、四乙醇乙酰丙酮鉭和異丙醇鉭中的一種；所述鈮鹽選自五氯化鈮、六氟鈮酸銨和正丁醇鈮中的一種；所述鈦鹽選自四氯化鈦、六氟鈦酸和乙酰丙酮鈦中的一種；所述釩鹽選自三氯化釩、乙酰丙酮釩和偏釩酸銨中的一種；所述鉬鹽選自氯化鉬、鉬酸銨和乙酰丙酮鉬中的一種；所述鎢鹽選自鎢酸銨、六氯化鎢和異丙醇鎢中的一種；所述銅鹽選自硝酸銅、草酸銅、硬脂酸銅、甲磺酸銅和氯化銅中的一種；所述鋅鹽選自氯化鋅、硬脂酸鋅、草酸鋅和硝酸鋅中的一種；所述鋁鹽選自硝酸鋁、醋酸鋁、硬酯酸鋁、乙酰丙酮鋁和氯化鋁中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述老化步驟為：將所述均一溶膠攪拌1～2h，然后在35～45℃的溫度、45～55％的濕度條件下老化40～50h。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述干燥的溫度為90～110℃，干燥時(shí)間為20～30h。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的步驟為：將干燥后的產(chǎn)物在空氣中以1℃每分鐘的升溫速率達(dá)到300℃～400℃，然后煅燒3～5h。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽包括5mmol硝酸鈰、2mmol氧氯化鋯、1.5mmol氯化鈮、1mmol氯化鉭和0.5mol氯化鉿；所述模板劑為35mmol聚醚P123；得到的高熵金屬氧化物為Ce0.5Zr0.2Nb0.15Ta0.1Hf0.05Ox，其中X＝1-3。
8.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽包括5mmol硝酸鈰、2mmol硝酸銅、1mmol硝酸鋅、0.5mmol氧氯化鋯和0.5mmol硝酸鋁；所述模板劑為30mmolpluronic?F-127；得到的高熵金屬氧化物為Ce0.5Cu0.2Zn0.1Zr0.05Al0.05Ox，其中X＝1-3。
9.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽包括4mmol硝酸銅、2mmol氯化鉬、2mmol偏釩酸銨、1mmol六氯化鎢、0.5mmol氯化鋁和0.5mmol氯化鈦；所述模板劑為40mmol聚乙烯吡咯烷酮；得到的高熵金屬氧化物為Cu0.4Mo0.2V0.2W0.1Al0.05Ti0.05Ox，其中X＝1-3。
10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述制備方法得到的高熵氧化物在海洋工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，優(yōu)選地，所述應(yīng)用為將所述高熵氧化物用于制備抗海洋生物污損材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高熵金屬氧化物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括將多種金屬鹽加入含有模板劑的溶劑中并混勻成均一溶膠的步驟，以及將所述溶膠依次進(jìn)行老化、干燥和煅燒后得到所述高熵金屬氧化物的步驟；
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈰鹽選自草酸鈰、氯化鈰、硝酸鈰、硝酸鈰銨、三氟甲磺酸鈰和硬脂酸鈰中的一種；所述鋯鹽選自乙酰丙酮鋯、氧氯化鋯、氯化鋯和硝酸鋯中的一種；所述鉿鹽選自四氯化鉿、正丁醇鉿和氧氯化鉿水合物中的一種；所述鉭鹽選自氯化鉭、乙醇鉭、四乙醇乙酰丙酮鉭和異丙醇鉭中的一種；所述鈮鹽選自五氯化鈮、六氟鈮酸銨和正丁醇鈮中的一種；所述鈦鹽選自四氯化鈦、六氟鈦酸和乙酰丙酮鈦中的一種；所述釩鹽選自三氯化釩、乙酰丙酮釩和偏釩酸銨中的一種；所述鉬鹽選自氯化鉬、鉬酸銨和乙酰丙酮鉬中的一種；所述鎢鹽選自鎢酸銨、六氯化鎢和異丙醇鎢中的一種；所述銅鹽選自硝酸銅、草酸銅、硬脂酸銅、甲磺酸銅和氯化銅中的一種；所述鋅鹽選自氯化鋅、硬脂酸鋅、草酸鋅和硝酸鋅中的一種；所述鋁鹽選自硝酸鋁、醋酸鋁、硬酯酸鋁、乙酰丙酮鋁和氯化鋁中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述多種金屬鹽的摩爾質(zhì)量均為0.5mmol～10mol；所述模板劑的摩爾質(zhì)量為25～40mmol。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述老化步驟為：將所述均一溶膠攪拌1～2h，然后在35～45℃的溫度、45～55％的濕度條件下老化40～50h。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述干燥的溫度為90～...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅強(qiáng)，張雪莉，王寧，
申請(專利權(quán))人：海南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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