[发明专利]氧化石墨烯和氧化石墨催化剂及系统

权利要求书

1.一种非过渡金属催化剂，包含具有催化活性的氧化石墨烯或具有催化活性的氧化石墨，所述催化剂具有小于约1ppm(百万分之一)的过渡金属含量。

2.如权利要求1所述的催化剂，其中所述过渡金属含量小于约100ppb(十亿分之一)。

3.如权利要求2所述的催化剂，其中所述过渡金属含量小于约1ppb。

4.如权利要求3所述的催化剂，其中通过原子吸收光谱法测量，所述过渡金属含量小于约100ppb。

5.如权利要求4所述的催化剂，其中通过原子吸收光谱法测量，所述过渡金属含量小于约60ppb。

6.如权利要求1所述的催化剂，其中所述催化剂具有过氧化氢封端的表面。

7.如权利要求1所述的催化剂，其中所述催化剂具有OH封端的表面。

8.一种氧化石墨烯或氧化石墨催化剂，通过X射线光电子能谱法(XPS)测量，其含有至少约25％的碳和至少约0.01％的氧。

9.一种氧化石墨烯或氧化石墨催化剂，其含有碳氧比为至少约0.5:1的氧化石墨烯或氧化石墨。

10.如权利要求8或9所述的催化剂，其中所述催化剂具有少于约0.0001％的金属。

11.如权利要求10所述的催化剂，其中所述催化剂具有少于约0.000001％的金属。

12.如权利要求11所述的催化剂，其中所述催化剂具有少于约0.0000001％的金属。

13.如权利要求10所述的催化剂，其中所述金属为一种或多种选自由W、Fe、Ta、Ni、Au、Ag、Rh、Ru、Pd、Pt、Ir、Co、Mn、Os、Zr、Zn、Mo、Re、Cu、Cr、V、Ti和Nb所组成的群组的过渡金属。

14.一种催化剂，包含具有催化活性的氧化石墨烯或具有催化活性的氧化石墨，所述具有催化活性的氧化石墨烯或具有催化活性的氧化石墨具有至少一种选自由以下所组成的群组的表面基团部分：烷基、芳基、烯基、炔基、羟基、环氧化物基、过氧化物基、过氧酸基、醛基、酮基、醚基、羧酸或羧酸酯基、过氧化物或氢过氧化物基、内酯基、硫内酯、内酰胺、硫代内酰胺、醌基、酸酐基、酯基、碳酸酯基、缩醛基、半缩醛基、缩酮基、半缩酮基、缩醛胺、半缩醛胺、氨基甲酸酯基、异氰酸酯基、异硫氰酸酯基、氰胺、肼、酰肼、碳二亚胺、肟、肟醚、N-杂环、N-氧化物、羟胺、肼、缩氨基脲、缩氨基硫脲、脲、异脲、硫脲、异硫脲、烯胺、烯醇醚、脂肪族基、芳香族基、酚基、硫醇、硫醚、硫酯、二硫酯、二硫醚、亚砜、砜、磺内酯、亚磺酸、次磺酸、次磺酸酯、磺酸、亚硫酸酯基、硫酸酯基、磺酸酯基、磺酰胺、磺酰卤、硫氰酸酯基、硫醇、硫醛、S-杂环、甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、膦、磷酸酯基、磷酸酰胺、硫代磷酸酯基、硫代磷酸酰胺、膦酸酯基、次磷酸酯基、亚磷酸酯基、磷酸酯、磷酸二酯、氧化膦、胺、亚胺、酰胺、脂肪族酰胺、芳香族酰胺、卤素、氯、碘、氟、溴、酰卤、酰氟、酰氯、酰溴、酰碘、酰腈、酰基叠氮、烯酮、α-β不饱和酯、α-β不饱和酮、α-β不饱和醛、酸酐、叠氮化物、重氮基、重氮化物、硝酸酯基、硝酸酯、亚硝基、腈、亚硝酸酯基、原酸酯基、原碳酸酯基、O-杂环、硼烷、硼酸和硼酸酯，

其中所述至少一个表面基团部分具有小于或等于约1.0个单层(ML)的表面覆盖度。

15.一种催化剂，包含具有催化活性的氧化石墨烯或氧化石墨，所述催化剂具有含碳表面，在所述含碳表面上具有含氧材料的岛，所述岛具有小于或等于约1.0个单层(ML)的表面覆盖度。

16.一种含碳材料，其包含：

扩展的碳原子层；以及

化学吸附或物理吸附到所述扩展的碳原子层表面上的一层具有催化活性的含碳材料。

17.如权利要求16所述的含碳材料，其中所述扩展的碳原子层为独立式单层。

18.如权利要求16所述的含碳材料，进一步包括化学吸附或物理吸附到所述扩展的碳原子层的另一个表面上的另一层具有催化活性的含碳材料。