产生硼化钒的方法和其用途 |
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| 申请号 | CN201380076562.8 | 申请日 | 2013-05-20 | 公开(公告)号 | CN105228955B | 公开(公告)日 | 2017-08-25 |
| 申请人 | 加尔各答大学; | 发明人 | N·德布; | ||||
| 摘要 | 本文描述了由金属 矿石 和 铁 溶渣产生金属 硼 化物的方法，所述金属 硼化物 包括但不限于硼化 钒 。也公开了由含 钛 的 磁铁 矿石或铁溶渣原位产生硼化钒的方法，以及硼化钒的用途。 | ||||||
| 权利要求 | 1.产生硼化钒的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 产生硼化钒的方法和其用途背景技术[0001] 电化学能量代表可靠的能量来源并且可用于替代枯竭的石油资源。金属硼化物可用于产生电池或燃料电池，其对于石油资源可以是备选能源。通过金属硼化物，比如硼化钒的多电子氧化的电化学能量储存技术可望替代基于单电子电荷储存的现有电池。与碳空气阴极耦联的硼化钒阳极的多电子氧化可提供卓越的电化学能量储存容量，这是由于其多电子电荷储存能力。钒可见于含矾的矿石比如含钛的磁铁矿石中，其中五氧化二钒含量范围可以是约0.63重量百分数至约1.38重量百分数。钒也可见于熔炼之后的铁溶渣中，其中五氧化二钒含量范围可以是约6重量百分数至约25重量百分数。所以，期望提供直接由含矾的矿石或炉渣产生硼化钒的简单方法，并且也期望该方法可在环境温度和压强进行。发明内容 [0002] 本文所述的实施方式涉及产生金属硼化物的方法，所述金属硼化物包括但不限于硼化钒。在一种实施方式中，产生硼化钒的方法可包括使含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者中包含的五氧化二钒还原，以产生氧化钒(III)；使氧化钒(III)还原成氧化钒(II)；形成钒纳米颗粒；和由钒纳米颗粒形成硼化钒。 [0003] 在一种实施方式中，产生硼化钒的方法可包括：使含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者中包含的五氧化二钒还原，以产生钒纳米颗粒；和由钒纳米颗粒形成硼化钒。 [0005] 图1描绘了由氯化钒产生的硼化钒的X-射线衍射(XRD)。 [0006] 图2描绘了由含钒的磁铁矿石产生的硼化钒的X-射线衍射(XRD)。 [0007] 图3描绘了由含钒的铁溶渣产生的硼化钒的X-射线衍射(XRD)。 [0008] 图4描绘了由氯化钒产生的硼化钒的傅里叶红外变换光谱(FTIR)。 [0009] 图5描绘了由含钒的磁铁矿石产生的硼化钒的傅里叶红外变换光谱(FTIR)。 [0010] 图6描绘了由含钒的铁溶渣产生的硼化钒的傅里叶红外变换光谱(FTIR)。 [0011] 图7描绘了由含钒的铁溶渣原位形成硼化钒晶体 [0012] 图8描绘了通过本文所述的方法产生的硼化钒晶体的各种形状和尺寸。 [0013] 图9描绘了氧化铁涂布的硼化钒晶体。 [0014] 发明详述 [0015] 本文所述的实施方式涉及从含金属的矿石和铁溶渣产生金属硼化物，包括但不限于硼化钒，的方法。通过本文所述的方法产生的金属氧化物可具有多种应用，包括但不限于它们在电池中的用途。在各种方法中，可以以单批、多部分，或持续添加组分。 [0016] 产生硼化钒(VB2)的方法 [0017] 在一种实施方式中，产生硼化钒的方法可包括：使含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者中包含的五氧化二钒还原，以产生氧化钒(III)；使氧化钒(III)还原成氧化钒(II)；形成钒纳米颗粒；和由钒纳米颗粒形成硼化钒。 [0018] 在一些实施方式中，含矾的矿石可一般是任何含矾的矿石，例如可以是含钛的磁铁矿石、氧化的绿硫钒矿、钒铅矿、钒钾铀矿或其组合。钒以五氧化二钒(V2O5)的形式天然发现于许多含矾的矿石中。例如，含钛的磁铁矿石中五氧化二钒的量的范围可通常是按重量计约0.63％至约1.38％，而熔炼之后铁溶渣中五氧化二钒的量的范围可通常是按重量计约6％至约25％。矿石或炉渣可一般包含任何浓度的钒和五氧化二钒。在一些实施方式中，含矾的矿石可包含按重量计小于约2％的五氧化二钒。在一些实施方式中，含矾的铁溶渣可包含按重量计小于约25％的五氧化二钒。 [0019] 五氧化二钒还原成氧化钒(III)可使用催化还原工艺或非催化还原工艺进行。在一些实施方式中，还原五氧化二钒可包括使含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者的混合物或溶液中包含的五氧化二钒接触四氯化钒。四氯化钒可用作催化还原过程中的催化剂。 [0020] 四氯化钒可商业上获得，或可通过各种方法制备，包括通过使五氧化二钒与盐酸组合而制备。 [0021] 含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者可组合至少一种溶剂，以形成混合物或溶液，然后接触四氯化钒。可选地，可在五氧化二钒接触四氯化钒之后添加溶剂。在一些实施方式中，还原五氧化二钒可进一步包括使五氧化二钒和四氯化钒接触至少一种溶剂。为了制备溶液，含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者可被研磨或以其他方式加工成粉末，随后与至少一种溶剂混合，然后在本文所述的方法中使用。在一些实施方式中，含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者越细，反应性越大。在一些实施方式中，溶剂可以是水、乙醇、异丙醇、甲醇或其组合。在一些实施方式中，溶剂可以是水、乙醇、异丙醇和甲醇中的至少两种的混合物。在一些实施方式中，溶剂可以是水和乙醇的混合物。在一些实施方式中，水和乙醇可以以按体积计约1至2的比例存在于混合物中。例如，可通过将含钛的磁铁矿石研磨成粉末并且与去离子水混合以产生按重量计10％的含钛的磁铁矿石溶液来形成混合物或溶液。在另一例子中，铁溶渣可被研磨成粉末并且与去离子水混合，以产生按重量计10％的铁溶渣溶液。因此，含钛的磁铁矿石溶液和铁溶渣溶液可分别由高达约25％w/v的含钛的磁铁矿石和铁溶渣组成。在一些实施方式中，含钛的磁铁矿石溶液和铁溶渣溶液可分别由约1至约10％的含钛的磁铁矿石和铁溶渣组成。在一些实施方式中，含钛的磁铁矿石溶液和铁溶渣溶液可分别由约1至约25％的含钛的磁铁矿石和铁溶渣组成。在一些实施方式中，含钛的磁铁矿石溶液和铁溶渣溶液可分别由大于25％的含钛的磁铁矿石和铁溶渣组成。这些比例、量、浓度、溶剂和材料可以改变。 [0022] 在一些实施方式中，含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者在溶剂中的混合物或溶液和四氯化钒可通常以任何比例接触，所述比例包括，例如约2比1(v/v)，至约20比1(v/v)的比例。在一些实施方式中，溶液和四氯化钒可以以约2比1(v/v)、约5比1(v/v)、约10比1(v/v)、约15比1(v/v)、约20比1(v/v)的比例，和这些值的任何两个之间的任何比例接触。 [0023] 将五氧化二钒还原成氧化钒(III)可任选地进一步包括在五氧化二钒接触四氯化钒之后添加至少一种还原剂。还原剂可以是能够释放氢气(H2)并且提供硼化钒中的硼组分的任何化合物。在一些实施方式中，还原五氧化二钒可进一步包括在五氧化二钒接触四氯化钒之后，添加硼氢化物化合物、硼酸盐化合物与氢气(H2)或二者。在一些实施方式中，硼氢化物化合物可以是硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、硼氢化钾、三乙基硼氢化锂或其组合。在一些实施方式中，硼酸盐化合物可以是偏硼酸钠、硼酸钠、偏硼酸锂、硼酸锂、四硼酸锂或其组合。 [0024] 氧化钒(III)还原成氧化钒(II)可作为催化还原过程或作为非催化还原过程进行。催化还原过程中的催化剂可以是四氯化钒。四氯化钒可来自先前与五氧化二钒接触的过量的催化剂，或可另外被引入。氧化钒(III)还原成氧化钒(II)也可包括使氧化钒(III)接触至少一种还原剂。还原剂可以是能够释放氢气(H2)和提供硼化钒中的硼组分的任何化合物。在一些实施方式中，使氧化钒(III)还原成氧化钒(II)可包括使氧化钒(III)接触硼氢化物化合物、硼酸盐化合物和氢气(H2)或二者。在一些实施方式中，硼酸盐化合物可以是偏硼酸钠、硼酸钠、偏硼酸锂、硼酸锂、四硼酸锂或其组合。在一些实施方式中，硼氢化物化合物可以是硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、硼氢化钾、三乙基硼氢化锂或其组合。在还原剂是硼酸盐化合物和氢气(H2)的情况下，可另外引入硼酸盐化合物和氢气(H2)，或可由在五氧化二钒还原成氧化钒(III)中使用的过量硼氢化物化合物原位形成硼酸盐化合物和氢气(H2)。在一些实施方式中，使氧化钒(III)还原成氧化钒(II)可进一步包括使氧化钒(III)接触盐酸、氯气(Cl2)或二者。可另外引入盐酸和氯气(Cl2)或可由五氧化二钒还原成氧化钒(III)原位形成盐酸和氯气(Cl2)。在一些实施方式中，使氧化钒(III)还原成氧化钒(II)可包括使氧化钒(III)接触偏硼酸钠、盐酸、氯气(Cl2)和氢气(H2)。 [0025] 由氧化钒(II)形成钒纳米颗粒可包括使氧化钒(II)接触至少一种还原剂。还原剂可以是能够释放氢气(H2)和提供硼化钒中的硼组分的任何化合物。在一些实施方式中，形成钒纳米颗粒可包括使氧化钒(II)接触硼酸盐化合物和氢气(H2)、硼氢化物化合物或二者。在一些实施方式中，硼酸盐化合物可以是偏硼酸钠、硼酸钠、偏硼酸锂、硼酸锂、四硼酸锂或其组合。在一些实施方式中，硼氢化物化合物可以是硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、硼氢化钾、三乙基硼氢化锂或其组合。在还原剂是硼酸盐化合物和氢气(H2)的情况下，可另外引入硼酸盐化合物和氢气(H2)，或可由在五氧化二钒还原成氧化钒(III)中使用的过量硼氢化物化合物、由氧化钒(III)还原成氧化钒(II)或二者原位形成硼酸盐化合物和氢气(H2)。在一些实施方式中，形成钒纳米颗粒可进一步包括使氧化钒(II)接触盐酸、氯气(Cl2)或二者。可另外引入盐酸和氯气(Cl2)，或可由五氧化二钒还原成氧化钒(III)、氧化钒(III)还原成氧化钒(II)或二者原位形成盐酸和氯气(Cl2)。在一些实施方式中，形成钒纳米颗粒可包括使氧化钒(II)接触偏硼酸钠、盐酸、氯气(Cl2)和氢气(H2)。 [0026] 在一些实施方式中，由钒纳米颗粒形成硼化钒可包括使钒纳米颗粒接触硼酸。在一些实施方式中，由钒纳米颗粒形成硼化钒可进一步包括使钒纳米颗粒接触氢气(H2)。在一些实施方式中，由钒纳米颗粒形成硼化钒可包括使硼化钒纳米颗粒接触硼酸和氢气(H2)。可另外引入硼酸和氢气(H2)，或可由五氧化二钒还原成氧化钒(III)、氧化钒(III)还原成氧化钒(II)、由氧化钒(II)形成钒纳米颗粒或其组合原位形成硼酸和氢气(H2)。钒纳米颗粒可结合由硼酸释放的硼，以在水溶液中形成硼化钒。 [0027] 在一些实施方式中，形成硼化钒的方法可进一步包括形成硼化钒晶体。在一些实施方式中，形成硼化钒晶体可包括在约环境温度和压强孵育硼化钒的溶液。在一些实施方式中，形成硼化钒晶体可包括在高于环境温度，例如约40℃至约80℃，孵育硼化钒的溶液。在一些实施方式中，形成硼化钒晶体可包括在约40℃至约50℃、约50℃至约60℃、约60℃至约70℃或约70℃至约80℃孵育硼化钒的溶液。在一些实施方式中，形成硼化钒晶体可包括在约环境温度和压强孵育硼化钒的溶液达足以形成硼化钒晶体的一段时间。在一些实施方式中，形成硼化钒晶体可包括在高于环境温度，例如约40℃至约80℃，孵育硼化钒的溶液达足以形成硼化钒晶体的一段时间。所述时间段可以是约1小时、约2小时、约4小时、约8小时、约12小时、约24小时、约36小时、约48小时，或这些值的任何两个之间的范围(包括端点)。在一些实施方式中，形成硼化钒晶体可进一步包括混合或搅拌溶液。在从反应开始一段时间，比如约2小时之后，硼化钒晶体可在反应容器的表面上变得可见。在反应开始之后，硼化钒晶体也可继续在反应容器的表面上形成一段时间，比如多达约48小时。 [0028] 在一些实施方式中，通过以下方式可调节形成的晶体的尺寸和形状：改变搅拌速度、搅拌时间、反应物的浓度、溶剂的浓度、使用的溶剂的类型、还原剂的浓度、使用的还原剂的类型、反应中乙醇与水的比例、四氯化钒与含钒的磁铁矿石的比例、四氯化钒与含钒的铁溶渣的比例、反应的温度、反应容器的尺寸、反应容器的形状和其任意组合。 [0029] 在一些实施方式中，形成硼化钒的方法可进一步包括用氧化铁涂布硼化钒。在一些实施方式中，氧化铁可以是氧化铁、氧化铁(II)、氧化铁(III)、氧化铁(II、III)或其任何组合。氧化铁可存在于含矾的矿石和含矾的铁溶渣中，其在硼化钒晶体上形成涂层。也可另外引入氧化铁，以涂布硼化钒。涂层可增加硼化钒对腐蚀的抗性。图9描绘了通过本文所述的方法产生的涂布氧化铁的硼化钒晶体。 [0030] 在一些实施方式中，可在约环境温度和压强执行产生硼化钒的方法。在一些实施方式中，可在高于环境温度，例如约40℃至约80℃，执行产生硼化钒的方法。在一些实施方式中，可在约40℃至约50℃、约50℃至约60℃、约60℃至约70℃或约70℃至约80℃，执行产生硼化钒的方法。在一些实施方式中，方法可任选地在单反应容器中进行。当方法在单反应容器中进行时，可在含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者、四氯化钒和还原剂的反应混合物中原位形成硼化钒。图7描绘了在单反应容器进行的由含钒的铁溶渣原位形成硼化钒晶体。小图A显示刚好在合成之后的硼化钒，其中氢气以向上方向推送材料。小图B显示在30分钟之后持续产生硼化钒和氢气。小图C显示在60分钟之后持续产生硼化钒。小图D显示约90至120分钟之后反应容器壁上硼化钒晶体的外观。小图E显示在反应容器壁上形成的另外的硼化钒晶体和氢气的释放。小图F显示合成4小时之后硼化钒晶体的持续产生外观。小图G显示合成8小时之后硼化钒晶体的持续产生外观。小图H显示合成24小时之后硼化钒晶体的持续产生外观。在该阶段，硼化钒晶体的尺寸可明显增加。小图I显示合成36小时之后增加的硼化钒晶体的尺寸。小图J显示合成40小时之后增加的硼化钒晶体的尺寸。小图K显示合成42小时之后，由于钒氧化物(深绿色)的存在而增加的硼化钒晶体的尺寸。小图L显示合成44小时之后增加的硼化钒晶体的尺寸。小图M显示合成46小时之后增加的硼化钒晶体的尺寸。小图N显示合成结束之后的硼化钒晶体。如在小图N中显示，合成结束之后的硼化钒晶体是透明的和无色的。 [0031] 在方法执行期间，可通过眼睛或通过使用仪器观察反应混合物颜色的改变，其可指示四氯化钒转化成五氧化二钒、五氧化二钒转化成氧化钒(III)，和氧化钒(III)转化成氧化钒(II)。氧化钒(II)可进一步还原成钒纳米颗粒，其可与硼酸反应，以在水溶液中形成硼化钒。然后，通过在如公开的实施方式中描述的条件下孵育溶液，可出现硼化钒的晶体。颜色变化可从红色(VCl4)至黄色(V2O5)、至蓝色(V2O3)和至绿色(VO)。在形成钒纳米颗粒之后，溶液的颜色可变成白色。取决于存在的含矾的矿石或炉渣的量，由于来自矿石或炉渣的浅灰色残留的材料，最终的颜色有时可以是灰色的。 [0032] 在可选的实施方式中，产生硼化钒的方法可包括使含矾的矿石、含矾的铁溶渣或二者中包含的五氧化二钒还原，以产生钒纳米颗粒；和由钒纳米颗粒形成硼化钒。 [0033] 不希望被理论限制，下面描述了形成硼化钒的一系列反应方案。添加硼氢化钠可导致根据反应方案(I)形成氧化钒(III)： [0034] V2O5+2VCl4+NaBH4+H2O→V2O3+NaCl4+H3BO3+H2O+Cl2(I) [0035] 可原位发生氧化钒(III)向氧化钒(II)的还原。在反应方案I期间，硼氢化钠可分解成偏硼酸钠和氢气(H2)。反应方案(I)中产生的氧化钒(III)可在存在偏硼酸钠和氢气(H2)的情况下根据反应方案(II)被还原成氧化钒(II)： [0036] V2O3+VCl4+NaBO2+4H→VO+NaCl+H3BO3+H2O(II) [0037] 可根据反应方案(III)原位形成钒纳米颗粒： [0038] 2VO+HCl+Cl2+3NaBO2+4H2→V+3NaCl+H3BO3+H2O(III) [0039] 利用在反应方案I、II和III中发生的每个连续还原反应，可形成硼酸，其可与钒纳米颗粒反应，以根据反应方案(IV)形成硼化钒： [0040] V+2H3BO3+3H2→VB2+H2O(IV) [0041] 图1和图4分别描绘了由四氯化钒产生的硼化钒的X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外变换光谱(FTIR)。在图1中，所有的硼化钒均被表示为VB2。在一些实施方式中，也可存在其他硼化钒，包括但不限于V3B2、VB、V5B6、V3B4、V2B3和VB2。在一些实施方式中，形成的硼化钒的类型可由含钒的磁铁矿石、含钒的铁溶渣或其组合的存在决定。图2和图5分别描绘了由含钒的磁铁矿石产生的硼化钒的X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外变换光谱(FTIR)。图3和图6分别描绘了由含钒的铁溶渣产生的硼化钒的X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外变换光谱(FTIR)。在图2和3中，所有的硼化钒均被表示为VB2或V2B3。在一些实施方式中，也可存在其他硼化钒，包括但不限于V3B2、VB、V5B6、V3B4、V2B3和VB2。在一些实施方式中，形成的硼化钒的类型可由含钒的磁铁矿石、含钒的铁溶渣或其组合的存在决定。使用粉末状硼化钒晶体通过技术人员熟知的标准方法分别进行X-射线衍射和傅里叶红外变换光谱(FTIR)。 [0042] 产生金属硼化物(MBx)的方法 [0043] 在可选的实施方式中，产生金属硼化物的方法可包括：还原含金属的矿石、含金属的铁溶渣或二者中包含的金属氧化物，以产生金属纳米颗粒；和由金属纳米颗粒形成金属硼化物。在一些实施方式中，含金属的矿石可以是含钛的磁铁矿石、氧化的绿硫钒矿、钒铅矿、钒钾铀矿或其组合。在一些实施方式中，金属氧化物可以是下述的氧化物：锂、钛、镁、锰、铝、锌、铁或其组合。 [0044] 金属氧化物的还原可以是金属氧化物催化还原或非催化还原成具有比金属氧化物更低的金属氧化态的一种或多种中间金属氧化物。例如，在钛的情况下，二氧化钛TiO2被还原成其中间金属氧化物，三氧化二钛Ti2O3和一氧化钛TiO，然后形成钛纳米颗粒。因此，钛的金属氧化态或氧化态从二氧化钛中的+4还原至三氧化二钛中的+3和一氧化钛中的+2。还原反应系列可在单反应容器中原位进行。在一些实施方式中，还原金属氧化物可包括使含金属的矿石、含金属的铁溶渣或二者中包含的金属氧化物接触金属氯化物。在一些实施方式中，金属氯化物对应形成的金属硼化物。例如，当选择的金属是锂时，金属氯化物是氯化锂。金属氯化物可用作催化还原过程中的催化剂。 [0045] 含金属的矿石、含金属的铁溶渣或二者在接触金属氯化物之前可为混合物或溶液形式。可选地，在含金属的矿石、含金属的铁溶渣或二者接触金属氯化物之后，可添加溶剂。在一些实施方式中，还原金属氧化物可进一步包括使金属氧化物和金属氯化物接触溶剂。 为了制备混合物或溶液，含金属的矿石、含金属的铁溶渣或二者可被加工或研磨成粉末，随后与至少一种溶剂混合，然后在本文所述的方法中使用。在一些实施方式中，溶剂可以是水、乙醇、异丙醇、甲醇或其组合。在一些实施方式中，溶剂可以是包含下述中的至少两种的混合物：水、乙醇、异丙醇和甲醇。在一些实施方式中，溶剂可以是水和乙醇的混合物。在一些实施方式中，水和乙醇可以以按体积计约1比2的比例存在于混合物中。 [0046] 可逐步发生金属氧化物的还原，以形成一种或多种中间金属氧化物，然后形成金属纳米颗粒。将金属氧化物还原成一种或多种中间金属氧化物可包括在使金属氧化物接触金属氯化物之后，使金属氧化物接触至少一种还原剂。还原剂可以是能够释放氢气(H2)和提供所得金属硼化物中硼组分的任何化合物。在一些实施方式中，还原金属氧化物可进一步包括在使金属氧化物接触金属氯化物之后，添加硼氢化物化合物、硼酸盐化合物和氢气(H2)或二者。在一些实施方式中，硼氢化物化合物可以是硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、硼氢化钾、三乙基硼氢化锂或其组合。在一些实施方式中，硼酸盐化合物可以是偏硼酸钠、硼酸钠、偏硼酸锂、硼酸锂、四硼酸锂或其组合。在还原剂是硼酸盐化合物和氢气(H2)的情况下，可另外引入硼酸盐化合物和氢气(H2)，或可由在金属氧化物还原成一种或多种中间氧化物中使用的过量硼氢化物化合物原位形成硼酸盐化合物和氢气(H2)。在一些实施方式中，将金属氧化物还原成一种或多种中间金属氧化物可进一步包括使金属氧化物接触盐酸、氯气或二者。可另外引入盐酸和氯气(Cl2)，或可由金属氧化物还原成一种或多种中间氧化物原位形成盐酸和氯气(Cl2)。在一些实施方式中，将金属氧化物还原成一种或多种中间金属氧化物可进一步包括使金属氧化物接触偏硼酸钠、盐酸、氯气(Cl2)和氢气(H2)。 [0047] 将中间金属氧化物还原成金属纳米颗粒可包括使中间金属氧化物接触至少一种还原剂。还原剂可以是能够释放氢气(H2)和提供所得金属硼化物中的硼组分的任何化合物。在一些实施方式中，将中间金属氧化物还原成金属纳米颗粒可进一步包括使中间金属氧化物接触硼氢化物化合物、硼酸盐化合物与氢气(H2)或二者。在一些实施方式中，硼氢化物化合物可以是硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、硼氢化钾、三乙基硼氢化锂或其组合。在一些实施方式中，硼酸盐化合物可以是偏硼酸钠、硼酸钠、偏硼酸锂、硼酸锂、四硼酸锂或其组合。在还原剂是硼酸盐化合物和氢气(H2)的情况下，可另外引入硼酸盐化合物和氢气(H2)，或可由金属氧化物还原成一种或多种中间金属氧化物中使用的过量的硼氢化物化合物原位形成硼酸盐化合物和氢气(H2)。在一些实施方式中，将中间金属氧化物还原成金属纳米颗粒可进一步包括使中间金属氧化物接触盐酸、氯气(Cl2)或二者。可另外引入盐酸和氯气(Cl2)或可从金属氧化物还原成一种或多种中间金属氧化物原位形成盐酸和氯气(Cl2)。在一些实施方式中，将中间金属氧化物还原成金属纳米颗粒可进一步包括使中间金属氧化物接触偏硼酸钠、盐酸、氯气(Cl2)和氢气(H2)。 [0048] 在一些实施方式中，由金属纳米颗粒形成金属硼化物可包括使金属纳米颗粒接触硼酸。在一些实施方式中，形成金属硼化物可进一步包括使金属纳米颗粒接触氢气(H2)。在一些实施方式中，形成金属硼化物可包括使金属纳米颗粒接触硼酸和氢气(H2)。可另外引入硼酸和氢气(H2)，或可从金属氧化物向成一种或多种中间金属氧化物的还原原位形成硼酸和氢气(H2)。金属纳米颗粒可结合从硼酸释放的硼，以形成水溶液中的金属硼化物。 [0049] 在一些实施方式中，形成金属硼化物的方法可进一步包括形成金属硼化物晶体。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在约环境温度和压强孵育金属硼化物的溶液。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在高于环境温度，例如约40℃至80℃，孵育金属硼化物的溶液。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在约40℃至约50℃、约50℃至约60℃、约60℃至约70℃或约70℃至约80℃孵育金属硼化物的溶液。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在约环境温度和压强孵育金属硼化物的溶液达足以获得金属硼化物晶体的任何时间段，比如多达约24小时或更长。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在高于环境温度，例如约40℃至约80℃，孵育金属硼化物的溶液达足以获得金属硼化物晶体的任何时间段，比如多达约24小时或更长。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在环境温度和压强孵育金属硼化物的溶液多达约48小时。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可包括在高于环境温度，例如约40℃至80℃，孵育金属硼化物的溶液多达约48小时。在一些实施方式中，形成金属硼化物晶体可进一步包括混合或搅拌溶液。在反应开始的一段时间，比如约2小时之后，金属硼化物晶体在反应容器的表面上变得可见。在反应开始之后，金属硼化物晶体也可在反应容器的表面上继续形成一段时间，比如多达约48小时。在一些实施方式中，金属硼化物的形成导致透明的无色晶体的形成。 [0050] 在一些实施方式中，形成金属硼化物的方法可进一步包括用氧化铁涂布金属硼化物。也可另外引入氧化铁以涂布金属硼化物。涂层可增加金属硼化物对腐蚀的抗性。氧化铁可存在于含钛的磁铁矿石、氧化的绿硫钒矿、钒铅矿、钒钾铀矿、铁溶渣或其组合中作为本文所述的方法中的原料。也可另外引入氧化铁以涂布金属硼化物。 [0051] 在一些实施方式中，产生金属硼化物的方法可在约环境温度和压强进行。在一些实施方式中，产生金属硼化物的方法可在高于环境温度，例如，约40℃至约80℃，进行。在一些实施方式中，产生金属硼化物的方法可在高于环境温度，例如，约40℃至约50℃、约50℃至约60℃、约60℃至约70℃或约70℃至约80℃，进行。在一些实施方式中，产生金属硼化物的方法可在单反应容器中进行。 [0052] 使用本文所述的方法产生金属硼化物，包括但不限于硼化钒，的成本可明显比目前实施的商业生产方法更低。例如，通过本文公开的方法产生硼化钒的成本可比目前实施的商业制造方法便宜多达一百倍。 [0053] 通过本文公开的方法产生的硼化钒可具有的物理特征包括但不限于硬度、导电率、高熔点和在强氧化或碱试剂中分解的能力。在一些实施方式中，硼化钒的硬度由锤击过程(hammer process)决定。在一些实施方式中，由磁铁矿石或铁溶渣产生的硼化钒比由四氯化钒产生的硼化钒硬至少两倍。 [0055] 通过本文公开的方法产生的硼化钒可适于用于硼化钒空气电池中。通过本文公开的方法产生的硼化钒，当在这样的电池中使用时，可具有高的能量储存容量。能量储存容量可等于或大于汽油、锂离子或锌空气电池的。 [0056] 通过本文公开的方法产生的硼化钒可用作电池中的阳极。通过本文公开的方法产生的硼化钒也可用作可再充电电池中的阳极。这样的可再充电电池可具有快速再充电速度和比锂离子电池更大的能量储存容量。在非可再充电电池中，通过本文公开的方法产生的硼化钒可赋予优越的电荷储存密度。实施例 [0057] 实施例1–用于制备硼化钒的含钛的磁铁矿石的制备 [0058] 将5g的含钛的磁铁矿石研磨成粉末并且与50ml的去离子水混合，以产生10％的含钛的磁铁矿石溶液。 [0059] 实施例2-用于制备硼化钒的铁溶渣的制备 [0060] 将5g的铁溶渣研磨成粉末并且与50ml的去离子水混合，以产生10％的铁溶渣矿石溶液。 [0061] 实施例3–用于制备硼化钒的四氯化钒的制备 [0062] 由溶解在浓盐酸(11.65M)中的1M五氧化二钒新鲜制备四氯化钒。五氧化二钒以按体积计1:10的比例与盐酸结合。 [0063] 实施例4–用于制备硼化钒的四氯化钒的制备 [0064] 通过如下手段新鲜制备四氯化钒：将0.182g的五氧化二钒与4ml的浓盐酸(11.65M)结合，随后混合并且在环境温度和压强孵育10分钟。 [0065] 实施例5–由含钛的磁铁矿石原位制备硼化钒 [0066] 将来自实施例1的10ml的含钛的磁铁矿石溶液与30ml的2:1(v/v)乙醇和水的混合物在反应容器中在环境温度和压强条件下混合。将来自实施例3或4的1ml新鲜制备的四氯化钒添加至含钛的磁铁矿石溶液和乙醇和水的混合物。四氯化钒的添加导致五氧化二钒从含钛的磁铁矿石分离。在含钛的磁铁矿石与四氯化钒结合后，添加25ml的1M硼氢化钠至反应容器，以根据下述反应方案产生氧化钒(III)： [0067] V2O5+2VCl4+NaBH4+H2O→V2O3+NaCl4+H3BO3+H2O+Cl2 [0068] 在上面的反应方案中，硼氢化钠分解成偏硼酸钠和氢气(H2)。在存在偏硼酸钠和氢气(H2)的情况下，氧化钒(III)根据下述反应方案被还原成氧化钒(II)： [0069] V2O3+VCl4+NaBO2+4H2→VO+NaCl+H3BO3+H2O [0070] 根据下述反应方案由氧化钒(II)原位形成钒纳米颗粒： [0071] 2VO+HCl+Cl2+3NaBO2+4H2→V+3NaCl+H3BO3+H2O [0072] 利用上面显示的每个连续还原反应，形成硼酸，其与钒纳米颗粒反应，以根据下述方案形成硼化钒： [0073] V+2H3BO3+3H2→VB2+H2O [0074] 使反应混合物在环境温度和压强孵育约48小时，导致硼化钒晶体的形成。在孵育以及添加反应物的过程期间持续搅拌反应混合物。 [0075] 随着原位形成硼化钒晶体，它们被源自含钛的磁铁矿石溶液的氧化铁涂布。 [0076] 实施例6–由铁溶渣原位制备硼化钒 [0077] 将来自实施例1的10ml的铁溶渣溶液与30ml的2:1(v/v)乙醇和水的混合物在反应容器中在环境温度和压强条件下混合。将来自实施例3或4的1ml新鲜制备的四氯化钒添加至铁溶渣溶液和乙醇和水的混合物。四氯化钒的添加导致五氧化二钒从铁溶渣分离。在磁铁矿石与四氯化钒结合后，添加25ml的1M硼氢化钠至反应容器，以根据下述反应方案产生氧化钒(III)： [0078] V2O5+2VCl4+NaBH4+H2O→V2O3+NaCl4+H3BO3+H2O+Cl2 [0079] 在上面的反应方案中，硼氢化钠分解成偏硼酸钠和氢气(H2)。在存在偏硼酸钠和氢气(H2)的情况下，根据下述反应方案氧化钒(III)被还原成氧化钒(II)； [0080] V2O3+VCl4+NaBO2+4H→VO+NaCl+H3BO3+H2O [0081] 根据下述反应方案由氧化钒(II)原位形成钒纳米颗粒： [0082] 2VO+HCl+Cl2+3NaBO2+4H2→V+3NaCl+H3BO3+H2O [0083] 利用上面显示的每个连续还原反应，形成硼酸，其与钒纳米颗粒反应，以根据下述方案形成硼化钒： [0084] V+2H3BO3+3H2→VB2+H2O [0085] 使反应混合物在环境温度和压强孵育约48小时，导致硼化钒晶体的形成。在孵育以及添加反应物的过程期间持续搅拌反应混合物。 [0086] 随着原位形成硼化钒晶体，它们被源自铁溶渣的氧化铁涂布。 [0087] 实施例7–由磁铁矿石制备硼化钒 [0088] 将来自实施例1的10ml的含钛的磁铁矿石溶液与30ml的2:1(v/v)乙醇和水的混合物在反应容器中在环境温度和压强条件下混合。将来自实施例3或4的1ml新鲜制备的四氯化钒添加至含钛的磁铁矿石溶液和乙醇和水的混合物。添加四氯化钒导致五氧化二钒从磁铁矿石分离。在矿石与四氯化钒结合后，添加25ml的1M硼氢化钠至反应容器，以产生氧化钒(III)。 [0089] 然后，将1M偏硼酸钠和过量的氢气(H2)在环境温度和压强条件下添加至反应容器，以产生氧化钒(II)。然后，过量添加新鲜的偏硼酸钠，以产生钒纳米颗粒。 [0090] 然后，将1M硼酸添加至反应容器，以产生硼化钒。使反应混合物在环境温度和压强孵育约48小时，导致硼化钒晶体的形成。在孵育以及添加反应物期间持续搅拌反应混合物。 [0091] 实施例8–由铁溶渣制备硼化钒 [0092] 将来自实施例1的10ml的铁溶渣溶液与30ml的2:1(v/v)乙醇和水的混合物在反应容器中在环境温度和压强条件下混合。将来自实施例3或4的1ml的新鲜制备的四氯化钒添加至铁溶渣溶液和乙醇和水的混合物。添加四氯化钒导致五氧化二钒从铁溶渣分离。在炉渣与四氯化钒结合的步骤之后，添加25ml的1M硼氢化钠至反应容器，以产生氧化钒(III)。然后，将1M偏硼酸钠和氢气(H2)在环境温度和压强条件下过量添加至反应容器，以产生氧化钒(II)。然后，过量添加新鲜的偏硼酸钠，以产生钒纳米颗粒。 [0093] 然后，将1M的硼酸添加至反应容器，以产生硼化钒。使反应混合物在环境温度和压强孵育约48小时，导致形成硼化钒晶体。在孵育以及添加反应物的过程期间持续搅拌反应混合物。 [0094] 实施例9–颜色的改变作为由来自含钛的磁铁矿石或铁溶渣的硼化物制备硼化钒的进展的指示 [0095] 添加硼氢化钠至反应导致含钛的磁铁矿石或铁溶渣和四氯化钒的反应混合物的颜色改变。颜色逐渐从红色(由于VCl4)变成黄色(由于V2O5)、变成蓝色(由于V2O3)和变成绿色(由于VO)。在环境温度和压强条件下的孵育时间段之后，从反应混合物释放大量的气体并且反应混合物的颜色从绿色变成白色。产生的气体是氢气、氯气或二者的组合。在反应混合物的颜色变成白色之后，颜色再次快速连续地从白色变成黑色、变成绿色和然后变成灰色。反应混合物的颜色变成灰色指示反应的结束和氧化钒(III)的形成。 [0096] 孵育导致形成硼化钒。首先，取决于反应物的浓度，溶液的颜色看起来是绿色/灰色/青灰色的。在2-3小时的孵育之后，硼化钒晶体开始出现在反应瓶的表面上。一旦晶体开始出现，它们的尺寸变大并且单个晶体聚集在一起形成更大量的晶体。 [0097] 实施例10–硼化钒微粒和纳米颗粒的制备 [0098] 在实施例5至8任何一个中形成的硼化钒晶体的颗粒大小受其形成期间和形成之后硼化钒的搅拌时间和速度的影响。由于合成期间和之后的延长的搅拌时间，可合成硼化钒的微颗粒和纳米颗粒。 [0099] 实施例11–硼化钒纳米颗粒的制备 [0100] 通过实施例5至8的任何一个制备硼化钒。通过在氩环境下，在碳化钨容器中使用直径为10mm的碳化钨轴承球磨研磨产生硼化钒纳米颗粒。然后密封容器并且放置在Retsch PM 100球磨研磨机中。以600rpm持续研磨硼化钒4小时。研磨之后，使容器的温度返回到环境温度并且在氩气氛下收集硼化钒纳米颗粒。 [0101] 实施例12–硼化钒的分离和纯化 [0102] 通过倾析和洗涤，可将由实施例5至8任意一个产生的硼化钒与在由磁铁矿石或铁溶渣产生硼化钒的过程中在反应容器底部沉淀的残留的磁铁矿石和铁溶渣、二氧化钛、氧化铁、铝氧化物或其他金属氧化物分开，因为硼化钒不溶于水和乙醇。 [0103] 比如在实施例5至8的任何一个中，在形成硼化钒之后，杂质比如氯化钠和硼酸溶于乙醇水混合物中。这样的杂质可通过倾析和洗涤被分开。 [0104] 在一系列洗涤和倾析步骤之后获得纯硼化钒。所得硼化钒可被同样存在于反应容器中的氧化铁涂布。 [0105] 实施例13–硼化钒电池的制备 [0106] 来自实施例5至8任何一个的磁铁矿石或铁溶渣的硼化钒可用作可再充电电池中的阳极。可再充电电池由两个半电池、阳极和空气阴极组成。硼化钒与碳和氢氧化钾混合，以形成阳极，其包含约50％至约80％的硼化钒和约20％至约50％的碳，以经硼化钒的多电子氧化实现最佳的放电。电解质是氢氧化钾的水溶液(5M)，因为其是合适的离子导体材料。也提供用作隔板(separator)的膜，以使阳极和空气阴极之间的任何非电化学相互作用最小化。硼化钒经历11个电子/分子的氧化，其包括四价过渡金属离子V(+4→+5)和两个硼2xB(-2→+3)中的每个的氧化。高容量电池的放电电势预期是约1.34伏特(V)，而理论放电电势是约1.55伏特(V)。电池固有的储存容量预期是约1.55伏特(V)x 20,700Ah/L＝32,000瓦特小时/升(Wh/L)。阳极具有的开路电势是约1.34伏特。在阳极，氢根据下述反应被氧化：VB2+ 11OH→1/2V2O5+B2O3+11/2H2O+11e-，产生水并且释放两个电子。电子流过外部电路并且返回阴极，在反应中还原氧，产生氢氧根离子：O2+2H2O+4e-＝11OH，其中在产生一个水分子的过程中净反应消耗一个氧原子和两个氢原子。形成电和热作为该反应的副产物。 [0107] 实施例14–硼化钒电池的制备 [0108] 源自通过实施例5和7的任何一个产生的含钛的磁铁矿石或铁溶渣的硼化钒可溶于2M氢氧化钾溶液，以产生阳极，并且阳极被添加至电池的第一半电池。电池可包括两个半电池，其通过电解质(氢氧化钾)彼此电化学接触。因为氢氧化钾优越的离子导电性，氢氧化钾可用作硼化钒电池中的电解质。第一半电池可包括硼化钒阳极和第二半电池包括碳空气阴极。被布置以使得阳极和空气阴极之间的任何非电化学相互作用最小化的阳极、电解质和碳空气阴极和隔板可被密封在电池组电池内。经硼化钒的多电子氧化发生阳极的放电。电池可连续产生1.34-伏特开路放电。 [0109] 实施例15–硼化钒电池的制备 [0110] 如实施例6或8中，源自铁溶渣的硼化钒可溶于2M氢氧化钾溶液，以产生阳极，并且阳极被添加至电池的第一半电池。电池可包括两个半电池，其通过电解质(氢氧化钾)彼此电化学接触。因为氢氧化钾优越的离子导电性，氢氧化钾可用作硼化钒电池中的电解质。第一半电池可包括硼化钒阳极和第二半电池可包括碳空气阴极。被布置以使阳极和空气阴极之间的任何非电化学相互作用最小化的阳极、电解质和碳空气阴极和隔板可被密封在电池组电池内。经硼化钒的多电子氧化可发生从阳极的放电。电池可持续产生1.34-伏特开路放电。 [0111] 实施例16–硼化钒-空气纽扣电池的制备 [0112] 具有1cm阳极表面积的锌空气纽扣电池可用于产生硼化钒-空气纽扣电池。来自实施例5或7产生的磁铁矿石的0.1g研磨的硼化钒可与活性炭以1:1的比例在瓷制坩埚中混合，并且可添加5M氢氧化钾溶液，以产生用于替换常规的1cm直径锌-空气纽扣电池中的锌阳极的浆。电池可以以恒定电阻负载放电并且展示较高的电势。5M氢氧化钾溶液被用作电解质。用于每个电池的阳极材料的负载可以是10mAh。为了制备硼化钒-空气纽扣电池，可小心打开锌空气纽扣电池，并且去除锌阳极和碳阴极材料。可然后在锌阳极处添加硼化钒浆。然后，可将隔板放置在硼化钒阳极上方。可使用5M氢氧化钾制备活性炭浆，以产生活性炭浆。活性炭浆可替换纽扣电池的盖子中的初始碳阴极。盖子可然后放置在阳极上方的隔板上，导致气密性密封。 [0113] 实施例17–硼化钒-空气纽扣电池的制备 [0114] 具有1cm阳极表面积的锌空气纽扣电池可用于产生硼化钒-空气纽扣电池。来自实施例6或8产生的铁溶渣的0.1g研磨的硼化钒可与活性炭以1:1的比例在瓷制坩埚中混合，并且可添加5M的氢氧化钾溶液，以产生用于替换常规的1cm直径锌-空气纽扣电池中的锌阳极的浆。电池可以以恒定的电阻负载放电并且展示较高的电势。5M的氢氧化钾溶液可用作电解质。用于每个电池的阳极材料的负载可以是10mAh。为了制备硼化钒-空气纽扣电池，可打开锌空气纽扣电池，并且去除锌阳极和碳阴极材料。然后在锌阳极的地方添加硼化钒浆。然后将隔板放置在硼化钒阳极上方。可使用5M氢氧化钾制备活性炭浆，以产生活性炭浆。然后，活性炭浆替换纽扣电池盖子中的初始碳阴极。然后，盖子放置在阳极上方的隔板上，导致气密性密封。 [0115] 实施例18–硼化钒-空气手表电池的制备 [0116] 具有锂阳极的20.0mm×3.2mm CR2032手表电池被用于制备电池。打开电池并且去除锂阳极。也去除碳阴极材料。为了产生阳极，来自实施例5或7产生的磁铁矿石的0.5g研磨的硼化钒与活性炭粉末以1:1比例在瓷制坩埚中混合，随后添加5M氢氧化钾溶液，以制备硼化钒浆。然后，在锂阳极处添加硼化钒浆。然后，将隔板放置在硼化钒阳极上方。使用5M氢氧化钾制备活性炭浆，以产生碳空气阴极。将碳空气阴极安装在电池上并且紧密闭合电池。 [0117] 实施例19–硼化钒-空气手表电池的制备 [0118] 具有锂阳极的20.0mm×3.2mm CR2032手表电池可用于制备电池。打开电池并且去除锂阳极。也去除碳阴极材料。为了产生阳极，来自实施例6或8产生的铁溶渣的0.5g研磨的硼化钒与活性炭粉末以1:1比例在瓷制坩埚中混合，随后添加5M氢氧化钾溶液，以制备硼化钒浆。然后，在锂阳极处添加硼化钒浆。然后，将隔板放置在硼化钒阳极上方。使用5M氢氧化钾制备活性炭浆，以产生碳空气阴极。将碳空气阴极安装在电池上并且紧密闭合电池。 [0119] 实施例20–硼化钒-空气硬币电池的制备 [0120] 具有锂阳极的5cm硬币电池可用于制备电池。来自实施例5或7产生的磁铁矿石的2g研磨的硼化钒与活性炭粉末(25％)在瓷制坩埚中混合，随后添加5M氢氧化钾溶液，以制备硼化钒阳极浆。然后，在锂阳极处添加硼化钒浆。然后，将隔板放置硼化钒阳极上方。使用 5M氢氧化钾制备活性炭浆，以产生碳空气阴极。将碳空气阴极安装在电池上并且紧密闭合电池。 [0121] 实施例21-硼化钒-空气硬币电池的制备 [0122] 具有锂阳极的5cm硬币电池可用于制备电池。来自实施例6或8产生的铁溶渣的2g研磨的硼化钒与活性炭粉末(25％)在瓷制坩埚中混合，随后添加5M氢氧化钾溶液，以制备硼化钒阳极浆。然后，在锂阳极的地方添加硼化钒浆。然后，将隔板放置硼化钒阳极上方。使用5M氢氧化钾制备活性炭浆，以产生碳空气阴极。将碳空气阴极安装在电池上并且紧密闭合电池。 [0123] 实施例22–由各种来源产生的硼化钒电池的比较 [0124] 硼化钒可如在实施例5和7中获得自氯化钒、磁铁矿石，或如在实施例6和8中获自铁溶渣。使用来自每个来源的硼化钒，可如下制备硼化钒电池。将硼化钒溶于2M氢氧化钾溶液，以产生硼化钒阳极。然后，将阳极放置在电池的第一半电池中。电池包括两个半电池，其通过电解质(氢氧化钾)彼此电化学接触。因其优越的离子导电性而使用氢氧化钾。第一半电池包括硼化钒阳极和第二半电池包括碳阴极。 [0125] 第一半电池、第二半电池和电解质在电池组电池中组合，并且隔板被放置在第一半电池和第二半电池之间。然后密封电池组电池。 [0126] 经硼化钒的多电子氧化发生阳极(第一半电池)的放电。电池可持续产生1.34-伏特开路放电。 [0127] 相比仅仅用来自氯化钒的硼化钒制备的电池，使用由磁铁矿和铁溶渣制备的硼化钒的电池可在更长的持续时间中具有恒定的放电。使用硼化钒制备的电池增加的放电持续时间可能是由于氧化铁涂层，其使得由磁铁矿石或铁溶渣制备的硼化钒由磁铁矿或铁溶渣制备。 [0128] 实施例23–使用之后硼化钒的再生 [0129] 由燃料电池放电产物再生电化学不可逆的碱性硼化钒可通过用镁处理实现。具体而言，将干燥的钒酸盐和硼酸盐产物与镁结合，并且在氩气氛下在室温球磨研磨约24小时。通过用10％盐酸溶液浸提研磨的粉末约1小时来去除包括的杂质(例如，镁氧化物和残留的反应物)。然后，在浸提之后倾析溶液并且用去离子水洗涤固体产物并且真空干燥。 [0130] 实施例24–使用之后硼化钒的再生 [0131] 从燃料电池放电产物再生电化学不可逆的碱性硼化钒可通过用加热的氢气处理实现。具体而言，将干燥的钒酸盐和硼酸盐产物与镁结合，并且在氩气氛下在室温球磨研磨约24小时。然后，使加热的氢气经过钒酸盐和硼酸盐，并且将其还原成开始材料用于重新加入到加燃料的电池中。在100℃之上进行再充电过程，以消除由氢形成的作为蒸汽的水。 [0132] 本公开不受在本申请中所描述的特定实施方式的限制，这些特定实施方式意在为各个方面的示例。对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够进行各种改进和变型，而不偏离其精神和范围。根据前面的说明，除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。旨在这些改进和变型例落在随附权利要求书的范围内。本公开仅受随附权利要求书的术语连同这些权利要求所给予权利的等同方案的整个范围的限制。将理解的是，本公开不限于特定的方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，当然这些可以变化。还应理解的是，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不意在是限制性的。 [0133] 尽管各种组合物、方法和装置在“包括”(解释为“包括但不限于”的意思)各种成分或步骤方面被描述，但所述组合物、方法和装置还可“基本由各种成分和步骤组成”或“由各种成分和步骤组成”，此类术语应当理解为限定实质上封闭的群组。 [0134] 关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够根据上下文和/或应用适当地从复数变换成单数和/或从单数变换成复数。为了清晰的目的，本文中明确地阐明了各单数/复数的置换。 [0135] 本领域技术人员应当理解，通常，本文中并且特别是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常意欲作为“开放性”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“至少具有”，术语“包含”应当解释为“包含但不限于”等)。本领域技术人员应当进一步理解，如果意欲引入特定数量的权利要求列举项，则这样的意图将在权利要求中明确地列举，并且在不存在这种列举项的情况下，不存在这样的意图。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可以包含引导性的短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求列举项。然而，即使当同一个权利要求包含引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词比如“一个”、“一种”或“该”时，这种短语的使用不应当解释为暗示由不定冠词“一个”、“一种”或“该”引入的权利要求列举项将包含这样引入的权利要求列举项的任何特定权利要求限定为仅包含一个这种列举项的实施方式(例如，“一个”和/或“一种”和/或“该”应当解释为指“至少一个”或“一种或多种”)；这同样适用于以引入权利要求列举项的定冠词的使用。另外，即使明确地叙述特定数量的所引入的权利要求列举项，本领域技术人员应当认识到将这种列举项解释为意指至少所叙述的数量(例如，没有其他修饰的单纯列举项“两个列举项”意指至少两个列举项，或者两个以上列举项)。此外，在其中使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的习语的那些情况下，通常这种造句意味着本领域技术人员应当理解的习语(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”应当包括，但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的习语的那些情况下，通常这种造句意味着本领域技术人员应当理解的习语(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”应当包括，但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。本领域技术人员应当进一步理解实际上呈现两个或多个可选择术语的任何转折性词语和/或短语，无论在说明书、权利要求书还是附图中，都应当理解为包括术语的一个、术语的任何一个或全部两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应当理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。 [0137] 如本领域技术人员应当理解的，用于任何和所有目的，如在提供书写描述的方面，本文公开的所有范围也包括任何和所有可能的亚范围及其亚范围的组合。任何所列范围可以容易地被认为是充分描述并能够使同一范围可以容易地分解为至少两等份、三等份、四等份、五等份、十等份等。作为非限制性实例，本文所讨论的每个范围可以容易地分解为下三分之一、中间三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员也应当理解的，所有语言比如“高达”、“至少”等包括所叙述的数字并且指可以随后分解为如上所述的亚范围的范围。最后，如本领域技术人员应当理解的，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1-3个替代物的组是指具有1、2或3个替代物的组。类似地，具有1-5个替代物的组指具有1、2、3、4或5个替代物的组，以此类推。 |
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