特表 2025-505702 ナノ材料ベースの吸着処理と触媒作用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-28

(54)【発明の名称】ナノ材料ベースの吸着処理と触媒作用

(51)【国際特許分類】

   B01D 15/00 20060101AFI20250220BHJP

   B01J 20/28 20060101ALI20250220BHJP

   C01G 23/047 20060101ALN20250220BHJP

【ＦＩ】

B01D15/00 M

B01J20/28 Z

C01G23/047

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024547413

(86)(22)【出願日】2023-02-10

(85)【翻訳文提出日】2024-09-24

(86)【国際出願番号】 US2023062394

(87)【国際公開番号】W WO2023154869

(87)【国際公開日】2023-08-17

(31)【優先権主張番号】63/309,391

(32)【優先日】2022-02-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515015252

【氏名又は名称】ドレクセル ユニバーシティ

(74)【代理人】

【識別番号】100104411

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 太郎

(72)【発明者】

【氏名】バルスーム、ミシェル ダブリュー．

(72)【発明者】

【氏名】バドル、フセイン オー．

(72)【発明者】

【氏名】スナイダー、ジョシュア

【テーマコード（参考）】

4D017

4G047

4G066

【Ｆターム（参考）】

4D017AA11

4D017BA04

4D017CA05

4D017CB01

4D017CB05

4D017EA05

4D017EB03

4D017EB08

4G047CA02

4G047CC03

4G047CD05

4G066AA02B

4G066AA19B

4G066AA41B

4G066BA03

4G066BA16

4G066BA32

4G066CA27

4G066DA12

(57)【要約】

方法であって、溶液中の尿素の初期濃度を有する初期試料に、金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、前記尿素の少なくとも一部が前記金属酸化物ナノフィラメントに吸着し、前記溶液中の尿素の最終濃度を生じさせるような条件下で接触させる工程と、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含む、方法。尿素の初期水溶液から尿素を除去するための装置であって、前記装置は、前記初期水溶液が通過するように誘導される金属酸化物ナノフィラメント組成物の交換可能なカートリッジを含み、前記カートリッジは、前記尿素の初期水溶液が前記カートリッジに含まれ、前記金属酸化物ナノフィラメントと接触するように適合される、装置。金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、金属イオンおよび／または金属を含む初期試料に、前記金属イオンおよび／または前記金属の少なくとも一部が前記金属酸化物ナノフィラメントと会合するような条件下で接触させる、工程。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
溶液中の尿素の初期濃度を有する初期試料に、金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、前記尿素の少なくとも一部が前記金属酸化物ナノフィラメントに吸着し、前記溶液中の尿素の最終濃度を生じさせるような条件下で接触させる工程と、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択で炭素を含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、アナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有し、および
さらに任意選択で前記組成物および前記尿素に光を照射する工程と、を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、前記尿素の初期濃度が１０ｍｍｏｌ／Ｌ～１０００ｍｍｏｌ／Ｌの範囲にあり、または初期濃度が１５ｍｇ／ｄＬ～４０ｍｇ／ｄＬの濃度範囲にあり、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも１０％低く、前記初期試料が血液または血液製剤であるか、または血液製剤を含み、条件がヒト患者による後の使用のための血液または血液製剤の有用性を損なわない、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法において、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも３０％低い、方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法において、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも５０％低い、方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法において、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも７０％低い、方法。

【請求項6】

尿素の初期水溶液から尿素を除去するための装置であって、前記装置は、前記初期水溶液が通過するように誘導される金属酸化物ナノフィラメント組成物の交換可能なカートリッジを含み、前記カートリッジは、前記尿素の初期水溶液が前記カートリッジに含まれ、前記金属酸化物ナノフィラメントと接触するように適合され、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択で炭素を含み、および
前記酸化物ナノフィラメントが、任意でアナターゼ構造を有する、装置。

【請求項7】

請求項６記載の装置において、前記装置が、前記尿素の初期水溶液が、前記金属酸化物ナノフィラメントの少なくとも一部を通して浸透するように適合される、装置。

【請求項8】

請求項６記載の装置において、前記カートリッジが、前記金属酸化物ナノフィラメントで被覆されたチャネルを含む、装置。

【請求項9】

請求項６記載の装置において、前記カートリッジが、前記金属酸化物ナノフィラメントで被覆されたチャネルを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、チタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、アナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有する、装置。

【請求項10】

請求項６記載の装置において、前記金属酸化物ナノフィラメント組成物が、複数の積層層として存在する、装置。

【請求項11】

方法であって、
金属酸化物ベースのナノフィラメントを含む組成物を、金属イオンおよび／または金属を含む初期試料に、前記金属イオンおよび／または前記金属の少なくとも一部が前記金属酸化物ナノフィラメントと会合するような条件下で接触させる工程を含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でアナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有し、および
任意選択で、前記組成物および前記金属酸化物ナノフィラメントおよび／または金属に光を照射する工程と、を含む、方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法において、前記金属イオンおよび／または金属が、Ａｓ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、またはＭｎ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、またはそれらのイオンを含む、方法。

【請求項13】

請求項１１に記載の方法において、前記照明する工程がキセノンランプ照明を含む、方法。

【請求項14】

請求項１１記載の方法であって、前記照明する工程が自然光を含む、方法。

【請求項15】

請求項１１～１４のいずれか１項に記載の方法において、前記会合が、約１時間以内に本質的に完了する、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法において、前記会合が、約１５分以内に実質的に完了する、方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の方法において、前記会合が、約２分～約３分以内に実質的に完了する、方法。

【請求項18】

組成物であって、それらに会合する少なくとも２つの異なる金属塩を有する金属酸化物ナノフィラメントを含む、組成物。

【請求項19】

請求項１８に記載の組成物において、前記少なくとも２つの異なる金属塩の少なくとも１つがニッケルを含む、組成物。

【請求項20】

請求項１８に記載の組成物において、前記少なくとも２つの異なる金属塩の少なくとも１つが鉄を含む、組成物。

【請求項21】

方法であって、
（ｉ）金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、それらに会合する金属塩の少なくとも１つの金属と（ｉｉ）溶液と接触させ、前記溶液内で反応を触媒する、工程を含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意でチタンを含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意にアナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有する、方法。

【請求項22】

請求項２１に記載の方法において、前記金属酸化物ナノフィラメントがそれらに会合する少なくとも１つの金属塩を欠いている場合よりも、前記反応がより迅速に進行する、方法。

【請求項23】

請求項２１～２２のいずれか１項に記載の方法において、前記少なくとも１つの金属塩が、鉄、ニッケル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、方法。

【請求項24】

請求項２１～２２のいずれか１項に記載の方法において、前記溶液が水を含む、方法。

【請求項25】

請求項２１～２２のいずれか１項に記載の方法において、前記反応が、前記溶液への電流の印加を含む電気化学反応である、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許出願第６３／３０９，３９１号「ナノ材料ベースの吸着処理と触媒作用」（２０２２年２月１１日出願）の優先権およびその利益を主張する。前述の出願はすべて、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、二次元材料の分野に関する。

【背景技術】

【0003】

ある種の望ましくない化学種（例えば尿素）を試料から除去することは、産業、医療、環境において応用される重要なプロセスである。しかしながら、このような吸着を一貫した効果的な方法で行うことは困難である。したがって、試料、溶液、懸濁液から不要な化学種を吸着できる材料と、そのような吸着を効果的に行う方法が必要とされる。

【発明の概要】

【0004】

記載されたニーズを満たすために、本開示は、方法であって、溶液中の尿素の初期濃度を有する初期試料に、金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、尿素の少なくとも一部が金属酸化物ナノフィラメントに吸着し、前記溶液中の尿素の最終濃度を生じさせるような条件下で接触させ、溶液中の尿素の最終濃度を生じさせる工程と、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択で炭素を含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、アナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有し、およびさらに任意選択で組成物および尿素に光を照射することを含む方法を提供する。酸化物ナノフィラメントは、一次元レピドクロサイト（１ＤＬ）構造を有する金属酸化物ナノフィラメントであり得る。このような方法は、例えば、腎臓病を患う患者のための透析用途などに使用することができる。

【0005】

また、尿素の初期水溶液から尿素を除去するための装置であって、前記装置は、前記初期水溶液が通過するように誘導される金属酸化物ナノフィラメント組成物の交換可能なカートリッジを含み、前記カートリッジは、前記尿素の初期水溶液が前記カートリッジに含まれ、前記金属酸化物ナノフィラメントと接触するように適合され、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択で炭素を含み、および前記酸化物ナノフィラメントが、任意でアナターゼ構造を有する、装置が提供される。このような装置は、例えば透析用途に使用することができる。

【0006】

また、金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、金属イオンおよび／または金属を含む初期試料に、金属イオンおよび／または金属の少なくとも一部が金属酸化物ナノフィラメントと会合するような条件下で接触させる工程であって、金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でアナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有する工程と、ならびに任意選択で、組成物および金属酸化物ナノフィラメントおよび／または金属を照射する工程を含む、方法が提供される。

【0007】

さらに、少なくとも２つの塩を有する金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物が提供される。

【0008】

さらに、方法であって、（ｉ）金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、それらに会合する金属塩の少なくとも１つの金属と（ｉｉ）溶液と接触させ、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意にアナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有する、方法が提供される。金属塩の金属は、金属酸化物ナノフィラメントの金属とは異なり得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

必ずしも縮尺通りに描かれていない図面において、同様の数字は、異なる図において同様の構成要素を表す場合がある。異なる文字の接尾辞を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる例を表す場合がある。図面は、本明細書で議論される様々な態様を、限定ではなく例として一般的に示す。

【0010】

【図1】図１は、ＴＣＯ（灰色）、ＴＣＯ＋Ｎｉ（緑色）、ＴＣＯ＋Ｎｉ／Ｆｅ（赤色）、および市販のＩｒＯ_２触媒（黒色）の０．１Ｍ ＫＯＨ中での酸素発生反応分極曲線である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示は、所望の実施形態の以下の詳細な説明およびそこに含まれる例を参照することにより、より容易に理解され得る。

【0012】

別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先する。好ましい方法および材料は以下に記載されているが、本明細書に記載されているものと類似または同等の方法および材料を、実施または試験において使用することができる。本明細書に記載された全ての刊行物、特許出願、特許およびその他の文献は、参照によりその全体が組み込まれる。本明細書に開示された材料、方法、および実施例は、例示に過ぎず、限定を意図するものではない。

【0013】

単数形の「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、複数形の参照語を含む。

【0014】

本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、実施形態「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」を含む場合がある。本明細書で使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）（複数可）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）（複数可）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）（複数可）」、「有する（ｈａｓ）（複数可）」、「できる（ｃａｎ）（複数可）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）（複数可）」、およびそれらの変形は、命名された成分／工程の存在を必要とし、他の成分／工程の存在を許容する、オープンエンドの経過的な句、用語、または単語であることが意図される。しかしながら、このような記載は、列挙された成分／段階から「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」として組成物または工程を記載するものでもあると解釈されるべきであり、これは、名称の付いた成分／段階のみが、そこから生じる可能性のある不純物とともに存在することを許容し、他の成分／段階を除外するものである。

【0015】

本明細書で使用する場合、「約（ａｂｏｕｔ）」および「約（ａｔ ｏｒ ａｂｏｕｔ）」という用語は、問題の量または値が、ほぼまたはほぼ同じ他の値を指定した値であり得ることを意味する。本明細書で使用される場合、別段の指示または推論がない限り、それは公称値±１０％の変動であると一般的に理解される。この用語は、類似の値が特許請求の範囲に記載された同等の結果または効果を促進することを伝えることを意図している。すなわち、量、サイズ、配合物、パラメータ、および他の量および特性は、正確ではなく、正確である必要はないが、公差、換算係数、四捨五入、測定誤差など、および当業者に公知の他の要因を反映して、所望に応じて近似値および／またはより大きくまたはより小さくすることができると理解される。一般に、量、サイズ、処方、パラメータ、または他の量もしくは特性は、そのように明示されているか否かにかかわらず、「約」または「概算」である。定量的な値の前に「約」が使用される場合、特に別段の記載がない限り、パラメータには特定の定量的な値自体も含まれると理解される。

【0016】

反対の指示がない限り、数値は、同じ有効数字に減じたときに同じである数値、および数値を決定するために本願明細書に記載されているタイプの従来の測定技術の実験誤差未満だけ記載値と異なる数値を含むと理解されるべきである。

【0017】

本明細書に開示されるすべての範囲は、言及される終点を包含し、終点とは独立している（例えば、「２グラムと１０グラムとの間、およびすべての中間値は、２グラム、１０グラム、およびすべての中間値を含む」）。本明細書に開示される範囲の終点および任意の値は、正確な範囲または値に限定されず、これらの範囲および／または値に近似する値を含むように十分に不正確である。すべての範囲は組み合わせ可能である。

【0018】

本明細書で使用されるように、近似的な表現は、それが関連する基本的な機能に変化をもたらすことなく変化する可能性のあるあらゆる定量的表現を修正するために適用することができる。したがって、「約」や「実質的に」などの用語によって修正された値は、場合によっては、指定された正確な値に限定されないことがある。少なくとも場合によっては、近似的な表現は、その値を測定するための計器の精度に対応することがある。また、修飾語「約」は、２つの端点の絶対値によって定義される範囲を開示するものと考えるべきである。例えば、「約２～約４まで」という表現は、「２～４まで」の範囲も開示する。用語「約」は、示された数値のプラスマイナス１０％を指す場合がある。例えば、「約１０％」は９％～１１％の範囲を示すことがあり、「約１」は０．９から１．１を意味することがある。「約」の他の意味は、四捨五入など文脈から明らかな場合があるため、例えば「約１」は０．５～１．４を意味する場合もある。さらに、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」のオープンエンドな意味を有すると理解されるべきであるが、用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」のクローズドな意味も含む。例えば、成分ＡおよびＢからなる組成物は、Ａ、Ｂおよび他の成分を含む組成物であってもよいが、ＡおよびＢのみからなる組成物であってもよい。本明細書で引用されるあらゆる文書は、あらゆる目的のためにその全体が参照により組み込まれる。

【実施例1】

【0019】

実施例
以下の実施例は例示であり、本開示または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。

【0020】

ここに提供するのは、交換プロセスを通じて様々な金属種を組み込むことにより、ＴＣＯ材料の触媒能力を向上させるための方法論の一実施例である。

【0021】

特定の理論に束縛されることなく、交換プロセスは、遷移金属種の１またはそれ以上の無機／有機塩を含む水溶液中でのコロイド状ＴＣＯ材料の対流混合を含むことができる。温度、電位、反応剤、還元剤などの外部駆動力を加えない対流攪拌は、ＴＣＯ材料への遷移金属の自己限定的な取り込みをもたらす。これは、母材中のＴｉ原子の交換の有無にかかわらず起こる。材料の組成を分析すると、新しい遷移金属が層間にイオンとして単にインターカレートされているのではないことがわかる。電気化学的な酸化還元挙動は、新しい遷移金属が還元種であることを示している。この交換プロセスは他の酸化物材料では起こらないことから、この交換と還元金属種の材料への取り込みに有利なＴＣＯの態様があることがわかる。このプロセスは、平衡電位がチタンよりも高い遷移金属を含む様々な金属に適している。このプロセスは、金属交換の量と材料の全体的な性能は、交換プロセスの時間が長くなっても変化しないため、自己制限的であることが実証されている。

【0022】

ＴＣＯ合成後、ＮｉおよびＮｉ／ＦｅがＴＣＯ材料に組み込まれる。図１は、酸素発生反応（ＯＥＲ）に対する材料の活性を測定することによって、ＴＣＯに対するＮｉおよびＮｉ／Ｆｅ添加剤の影響を示している。Ｎｉの添加後、ＴＣＯの活性は、可逆的水素電極（ＲＨＥ）に対して１．２３Ｖ以上の電位で電流が増加することで測定されるように、プレーンＴＣＯよりも顕著に増加した。説明した交換プロセスを用いてＴＣＯにＮｉとＦｅの両方を組み込むと、ＯＥＲ性能がさらに向上する。比較のために、現在工業的に使用されているＯＥＲ触媒であるＩｒＯ_２をプロットした。Ｎｉ／Ｆｅを組み込んだＴＣＯは、現在の工業技術水準に匹敵するＯＥＲ性能を示した。この結果は、ＴＣＯ材料の触媒性能を調整する上で、説明したアプローチの有用性を実証している。

【0023】

態様
以下の態様は例示であり、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。任意の１つまたは複数の態様の任意の部分または一部は、任意の１つまたは複数の他の態様の任意の部分または一部と組み合わせることができる。

【0024】

態様１．方法であって、溶液中の尿素の初期濃度を有する初期試料に、金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、前記尿素の少なくとも一部が前記金属酸化物ナノフィラメントに吸着し、前記溶液中の尿素の最終濃度を生じさせるような条件下で接触させる工程と、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択で炭素を含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、アナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有し、およびさらに任意選択で前記組成物および前記尿素に光を照射する工程と、を含む、方法。

【0025】

酸化チタンナノフィラメントが特に適していると考えられる。一次元ナノフィラメントの例は、Ｂａｄｒ ｅｔ ａｌ．、「Ｂｏｔｔｏｍ－Ｕｐ，Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｏｆ Ａｎａｔａｓｅ Ｎａｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ－Ｂａｓｅｄ Ｔｗｏ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｃａｒｂｏ－Ｏｘｉｄｅ Ｆｌａｋｅｓ」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｏｄａｙ ２０２１（ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｍａｔｔｏｄ．２０２１．１０．０３３）およびＢａｄｒ ｅｔ ａｌ．、「Ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＴｉＯ_２ ｌｅｐｉｄｏｃｒｏｃｉｔｅ」、Ｍａｔｔｅｒ ２０２３（ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｍａｔｔ．２０２２．１０．０１５）に記載されている。ナノフィラメントは、メソポーラス材料（例えば、粉末）の形態、シートの形態、および他の形態で構成され得ることが理解されるべきである。ナノフィラメントは管状であり得ることを理解すべきである。

【0026】

ナノフィラメントは、メソポーラス材料（例えば粉末）の形態、シートの形態、その他の形態で構成できることを理解すべきである。

【0027】

態様２．請求項１に記載の方法において、前記尿素の初期濃度が１０ｍｍｏｌ／Ｌ～１０００ｍｍｏｌ／Ｌの範囲にあり、または初期濃度が１５ｍｇ／ｄＬ～４０ｍｇ／ｄＬの濃度範囲にあり、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも１０％低く、前記初期試料が血液または血液製剤であるか、または血液製剤を含み、条件がヒト患者による後の使用のための血液または血液製剤の有用性を損なわない、方法。

【0028】

態様３．請求項２に記載の方法において、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも３０％低い、方法。

【0029】

態様４．請求項３に記載の方法において、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも５０％低い、方法。

【0030】

態様５．請求項４に記載の方法において、前記最終濃度が前記初期濃度より少なくとも７０％低い、方法。

【0031】

態様６．尿素の初期水溶液から尿素を除去するための装置であって、前記装置は、前記初期水溶液が通過するように誘導される金属酸化物ナノフィラメント組成物の交換可能なカートリッジを含み、前記カートリッジは、前記尿素の初期水溶液が前記カートリッジに含まれ、前記金属酸化物ナノフィラメントと接触するように適合され、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、
前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択で炭素を含み、および
前記酸化物ナノフィラメントが、任意でアナターゼ構造を有する、装置。

【0032】

態様７．請求項６に記載の装置において、前記装置が、前記尿素の初期水溶液が、前記金属酸化物ナノフィラメントの少なくとも一部を通して浸透するように適合される、装置。

【0033】

態様８．請求項６記載の装置において、前記カートリッジが、前記金属酸化物ナノフィラメントで被覆されたチャネルを含む、装置。

【0034】

態様９．請求項６記載の装置において、前記カートリッジが、前記金属酸化物ナノフィラメントで被覆されたチャネルを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、チタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、アナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有する、装置。

【0035】

態様１０．請求項６記載の装置において、前記金属酸化物ナノフィラメント組成物が、複数の積層層として存在する、装置。

【0036】

態様１１．方法であって、金属酸化物ベースのナノフィラメントを含む組成物を、金属イオンおよび／または金属を含む初期試料に、前記金属イオンおよび／または前記金属の少なくとも一部が前記金属酸化物ナノフィラメントと会合するような条件下で接触させる工程を含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意選択でアナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有し、および任意選択で、前記組成物および前記金属酸化物ナノフィラメントおよび／または金属に光を照射する工程と、を含む、方法。

【0037】

態様１２．請求項１１に記載の方法において、前記金属イオンおよび／または金属が、Ａｓ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、またはＭｎ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、またはそれらのイオンを含む、方法。

【0038】

態様１３．請求項１１に記載の方法において、前記照明する工程がキセノンランプ照明を含む、方法。

【0039】

態様１４．請求項１１記載の方法であって、前記照明する工程が自然光を含む、方法。

【0040】

態様１５．請求項１１～１４のいずれか１項に記載の方法において、前記会合が、約１時間以内に本質的に完了する、方法。

【0041】

態様１６．請求項１５に記載の方法において、前記会合が、約１５分以内に実質的に完了する、方法。

【0042】

態様１７．請求項１６に記載の方法において、前記会合が、約２分～約３分以内に実質的に完了する、方法。

【0043】

態様１８．組成物であって、それらに会合する少なくとも２つの異なる金属塩を有する金属酸化物ナノフィラメントを含む、組成物。少なくとも２種の塩の金属は、金属酸化物ナノフィラメントの金属とは異なり得る。

【0044】

態様１９．請求項１８に記載の組成物において、前記少なくとも２つの異なる金属塩の少なくとも１つがニッケルを含む、組成物。

【0045】

態様２０．請求項１８に記載の組成物において、前記少なくとも２つの異なる金属塩の少なくとも１つが鉄を含む、組成物。

【0046】

態様２１．方法であって、（ｉ）金属酸化物ナノフィラメントを含む組成物を、それらに会合する金属塩の少なくとも１つの金属と（ｉｉ）溶液と接触させ、前記溶液内で反応を触媒する、工程を含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意でチタンを含み、前記金属酸化物ナノフィラメントが、任意にアナターゼ構造またはレピドクロサイト構造を有する、方法。

【0047】

態様２２．請求項２１に記載の方法において、前記金属酸化物ナノフィラメントがそれらに会合する少なくとも１つの金属塩を欠いている場合よりも、前記反応がより迅速に進行する、方法。

【0048】

態様２３．請求項２１～２２のいずれか１項に記載の方法において、前記少なくとも１つの金属塩が、鉄、ニッケル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、方法。

【0049】

態様第２４．請求項２１～２２のいずれか１項に記載の方法において、前記溶液が水を含む、方法。

【0050】

態様２５．請求項２１～２２のいずれか１項に記載の方法において、前記反応が、前記溶液への電流の印加を含む電気化学反応である、方法。

【図1】

【国際調査報告】