CN108435157A - 一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米金属氧化物的技术领域，具体涉及一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料。片状纳米结构具有较大的比表面积、稳定的理化性质、机械的灵活性等特点更适合应用在电催化中，但高效且能够大量制备的片状纳米金属氧化物的制备方法在目前仍然面临挑战。本发明提供一种基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，在不增加工艺流程的基础下，通过引入秸秆芯和金属离子相结合的策略，以二次煅烧法大量制备片状纳米金属氧化物，本发明的制备方法具有操作简单、成本低廉、适用于大规模生产优点，制备的片状金属氧化物纳米材料在电催化析氧领域具有重要的应用价值。

Description

一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料
技术领域
本发明属于纳米金属氧化物的技术领域，具体涉及一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料。
背景技术
随着科学技术的发展，各国经济实力的提升，人们对传统的化石燃料过度地开采导致其濒临枯竭，同时也给地球环境带来巨大的污染。因此，当今世界人类面临着前所未有的能源问题和环境问题，在生存和提高生活质量的强烈愿望推动下，氢能被认为是二十一世纪最有潜力的二次能源。然而，在目前最有效的产氢方法就是电解水产氢，但是电解水分为阴极析氢反应和阳极析氧反应。析氧反应伴随着四电子的转移，在电解水的过程中往往需要较高的过电压和限制产氢的速率，如何研究出一种理想的电催化析氧催化剂，则可以推动氢气的制备。在当下，最有效的析氧催化剂仍然是贵金属铱和钌以及它们的氧化物，但是其昂贵的价格限制了其广泛的使用。最近，金属氧化物受到了广大研究员的重视。因为这些金属氧化物价格低廉、对环境友好、储存丰富在碱性条件下均有良好的电催化析氧反应性能，而被许多科研工作者研究应用在电催化中。
片状纳米结构具有较大的比表面积、稳定的理化性质、机械的灵活性等特点更适合应用在电催化中。相较于现有已经制备的其它形貌的材料：如已有的颗粒状纳米材料，它的比表面积较小，不利于电子的运输，纳米的尺寸不均匀等导致其在电催化领域应用范围窄、如纳米簇材料，通常情况下较易团聚，体积较大，和电催化的电解液接触不充分导致其较差的电催化性能。相较于这些形貌的纳米材料，片状的纳米材料显得极为稀缺，它的大的比表面积。表面的光滑，便于携带更多的电子运输正是我们电催化所需要的。但是，就目前制备片状纳米材料的工艺来说，都需要较高的装置要求，工艺较复杂，没有可控性且不能大量制备生产，想要大规模的制备并且得到高品质的片状纳米金属氧化物，必须探索新的制备方法来扩大现有的制备方法策略，从而来满足其在传感、催化、能源储存和电化学方面的需求。
目前制备片状纳米金属氧化物的方法主要有溶胶-凝胶法、固相法、前驱体法、水热法等。以上方法虽然能制备出纳米级别的片状金属氧化物，但均操作复杂，无法大批量的生产应用且制备的金属氧化物大多数纯度不够，理化特性不太稳定。本发明引入例如二次煅烧法排除了这些干扰，二次煅烧法可以得到纯净的金属氧化物同时使产率大大的提高有利于大量的工业化生产应用。
随着科研技术的发展，已经有一些关于金属氧化物纳米片材料被报道出来。文献（Nature Communications，2014，5，3812）采用普朗尼克和乌洛托品在溶液中对钻离子进行组装，静置24h反应液转入反应釜中在700℃条件下高压反应2h，产品经水洗、乙醇洗、150～400℃条件下脱水处理，最终制得TiO2、ZnO和Co3O4等金属氧化物纳米片，所得纳米片尺寸小，无明显粒子结构，但该方法需要多步反应，涉及药品试剂多，成本高，产率低且反应时间长，难以大规模生产。
文献（J.Phs.Chem.C 2015，119，12445）报道了在无水条件下将氧化石墨分别与几种金属醇盐(Ti(OC4H9)4，Zr(OC4H9)4，Nb(OC4H9)5和Ta((OC4H9)5)加入到环己烷中，搅拌几天后，在反应釜180℃高压反应6h，离心干燥后，再在450℃条件下煅烧2h，最后得到金属氧化物纳米片。该方法使用易水解的金属醇盐为原料（只有少数几种过渡金属可以生成较稳定的金属醇盐），适用范围窄，同样需要多步反应，涉及复杂的无水操作和高温高压溶剂热等过程，成本高，产率低且反应时间长，难以大规模生产。
中国专利CN105826084A公开了一种片状过渡金属氧化物纳米炭片复合材料的制备方法，该方法将碳源，金属源，中性盐按一定比例混合加热、炭化、氧化处理得到该复合材料。所得到的产物纯度不够高，含有其它的杂质。
中国专利CN104107688A公开了一种片状金属氧化物催化剂的制备方法，主要解决现有催化剂堆密度低、强度差、反应稳定性差等问题。但其制备工艺步骤繁琐，反应产物不可控制等缺陷。
中国专利CN106865625A公开了一种由过渡金属氧化物纳米粒子构成的纳米片及其制备方法，该方法以过渡金属酞菁作为金属源，以氧化石墨烯作为模板，以水合肼作为还原剂，以蒸馏水作为介质，最终通过锻烧制得的。该方法中选取的金属价格相交于铁、钴和镍等金属较贵，不适合工业上大规模的生产。
随着科学技术的高速发展，最近几年片状纳米金属氧化物的制备受到广泛的关注而得到了一定程度的发展，但目前的制备技术仍然存在诸多问题，如原料来源限制，制备步骤繁多，操作复杂，适用范围窄，产物纯净度不可控制，产物的产率低且难大规模的生产应用。因此，去开发一种制备方法简便，高效的且能够大量制备的片状纳米金属氧化物的制备方法在目前仍然面临挑战，尤其是以二次煅烧法大量制备片状纳米金属氧化物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于秸秆芯制备的片状金属氧化物纳米材料，本发明主要解决现有的制备片状纳米金属氧化物的方法存在的工艺复杂、产物的纯净度不够、适用范围窄及无法大规模应用合成的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，具体包括以下步骤：
（1）生物模板的预处理以及可溶性金属盐溶液的配置：采摘晒干后的玉米秸秆、高粱秸秆、甘蔗秸秆、棉花秸秆、芝麻秸秆或油菜秸秆，清洗，并在50-80℃温度下干燥12-24h，冷却至室温后，去掉秸秆的外皮得到秸秆内芯，将秸秆内芯平铺，在50-80℃温度下再次干燥12-24h，将二次干燥后的秸秆芯用研钵研磨1-2h成粉末状；分别配置浓度为0.2-1.0M的可溶性金属盐溶液50-200mL备用，所述的可溶性金属盐溶液为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸银、硝酸铜、氯化铜、氯化锌和氯化铬的一种或几种任意比例的混合物；
（2）混合溶液的制备：称取2-6g步骤（1）制备的秸秆芯粉末加入步骤（1）中配置的可溶性金属盐溶液中，密封并在无光的环境中静置不少于5天，得到混合溶液；
（3）固体混合物的制备：将步骤（2）中的混合溶液用循环水式多用真空泵进行减压抽滤，抽滤功率180-200W，抽气量6-10L/min，工作水温4-10℃，得到固体混合物，将固体混合物用100-300mL的水和100-300mL的乙醇分别洗涤5-10次，收集洗涤后的固体混合物，在50-80℃温度下真空干燥12-24h后，收集干燥后的固体混合物；
（4）氮气中高温煅烧：将步骤（3）得到的固体混合物放入充有氮气的管式炉中，以2-5℃/min的升温速率升到800-1000℃，保持温度煅烧1-2h后，冷却至室温，并收集固体产物；
（5）空气中高温煅烧：将步骤（4）收集得到固体产物放入充有空气的管式炉中，以2-5℃/min的升温速率升到600-700℃，保持温度再次煅烧5-6h，冷却至室温，收集二次煅烧产物；
（6）纯净片状金属氧化物纳米材料的获得：取1-3g步骤（5）中得到的二次煅烧产物用100-300mL的蒸馏水清洗，在100-120W的条件下超声处理5-10min，超声的水温不超过60℃，然后在10000-12000r/min的条件下离心2-5min，干燥，干燥后获得纯净的片状金属氧化物纳米材料。
上述制备方法所制备的片状金属氧化物纳米材料。
所制备的片状金属氧化物纳米材料在电催化中的应用。
上述应用，包括以下步骤，称取1.2-3.6 mg的片状金属氧化物纳米材料于225-675ul的无水乙醇中，再向其中添加15-45ul粘合剂，超声处理15 -20min，制成均匀的分散液并加到电极材料上，晾干，制得测试电极。
所述的粘合剂为萘酚；所述的电极材料为泡沫镍。
本发明的机理：玉米、高粱、甘蔗、棉花、芝麻和油菜是自然界中丰富的农作物，这些都是易于获取的生物模板。农作物秸秆芯是将农作物秸秆去叶、去毛根，用干净毛巾将外表擦拭干净并去掉茎秆表皮后的秸秆芯部，它不同于秸秆拥有坚硬的外表皮秸秆芯不仅柔软，而且秸秆芯的细胞壁位于其最外层，孔隙较大，便于分子离子自由的透过，同时具有强有力的支持和保护的作用。本发明正是利用农作物秸秆芯细胞壁的的这一特性，将其浸泡在含金属离子的溶液中，使金属离子透过细胞壁且均匀地排列在其细胞的表面，利用细胞和外界浓度梯度差，相互渗透的作用，静置使其自然地并且充分的反应，就可以得到金属离子和生物模板的混合物，再经过在氮气氛围下煅烧得到固体粉末，除去其中多余的杂质，然后进一步在空气的条件下进行煅烧得到纯净片状纳米金属氧化物材料，本发明所制备的秸秆芯基的金属氧化物纳米材料具有良好的特性。
本发明相较于传统的制备方法具有以下的优点和特点：
1、本发明相比于传统的片状纳米金属氧物制备方法的优点在于不添加其他任何的表面活性剂，通过二次煅烧的方法制备纯净的片状纳米金属氧化物，大大地缩短了制备的工序，为金属氧化物的制备提供了一种高效实用的方法。
2、本发明在不增加工艺流程的基础下，通过引入农作物秸秆芯和金属离子相结合的策略，即可实现金属氧化物纳米片的制备，其简化了制备步骤，其原料材料农作物秸秆来源广泛价格便宜，大大地降低了对工序和装置的要求，经试验验证可投入到大规模的连续生产中，从而一定程度上促进了现有片状纳米金属氧化物制备方法的发展拓宽了未来发展的道路。
3、本发明所述制备方法具有操作简单、成本低廉、适用于大规模生产优点的同时，所制备的片状纳米金属氧化表现了优良的电催化析氧反应的性能和较好的稳定性，其催化活性远高于利用其他方法制备的片状金属氧化物，在电催化析氧领域具有重要的应用价值。
附图说明
图1为实例1制备的四氧化三铁金属氧化物纳米片的透射电子显微镜（SEM）图；
图2为实例2制备的四氧化三钴金属氧化物纳米片的SEM图片；
图3为实例3制备的氧化镍金属氧化物纳米片的SEM图片；
图4为实例1中四氧化三铁金属氧化物纳米片的XRD图谱；
图5为实例2中四氧化三钴金属氧化物纳米片的XRD图谱；
图6为实例3中的氧化镍金属氧化物纳米片的XRD图谱；
图7为实例1中的四氧化三铁金属氧化物纳米片的EDS能谱图；
图8为实例2中的四氧化三钴金属氧化物纳米片的EDS能谱图；
图9为实例3中的氧化镍金属氧化物纳米片的EDS能谱图；
图10为实例1中的四氧化三铁金属氧化物纳米片所制备电极的析氧反应LSV曲线(扫速为2 mV s-1，溶液为1 M KOH)；
图11为实例2中的四氧化三钴金属氧化物纳米片所制备电极的析氧反应LSV曲线(扫速为2 mV s-1，溶液为1 M KOH)；
图12为实例3中的氧化镍金属氧化物纳米片所制备电极的析氧反应LSV曲线(扫速为2mV s-1，溶液为1 M KOH)。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，包括以下步骤：
（1）将晒干后的玉米秸秆清洗，并在50℃下干燥12h，冷却至室温后，去掉玉米秸秆的外皮得到玉米秸秆内芯，将玉米秸秆芯平铺，在干燥箱中50℃条件下再次干燥12h，待干燥完毕后取出用研钵将二次干燥的玉米秸秆芯研磨1h直至研磨到粉末状；配置50mL浓度为0.2M的硝酸铁水溶液；
（2）称取2g步骤（1）制备的玉米秸秆芯粉末，加入步骤（1）中配置的硝酸铁水溶液中，密封并在无光的环境中静置5天，得到混合溶液；
（3）将步骤（2）的混合溶液用循环水式多用真空泵进行减压抽滤，抽滤功率180W，抽气量6L/min，工作水温4℃，得到固体混合物，用100mL水和100mL乙醇分别洗涤5次，收集洗涤后的固体混合物，在50℃温度下真空干燥12h后，得到深黄色固体混合物；
（4）将步骤（3）得到的深黄色固体混合物放入充有氮气的管式炉中，以2℃/min的升温速率升到800℃，保持温度煅烧1h，冷却至室温，并收集固体产物；
（5）将步骤（4）收集得到固体产物放入充有空气的管式炉中，以2℃/min的升温速率升到600℃，保持温度再次煅烧5h，冷却至室温，收集二次煅烧产物；
（6）取1g步骤（5）中得到的二次煅烧产物用100mL的蒸馏水清洗，在100W的条件下超声处理5min，超声的水温50℃，然后在10000r/min的条件下离心2min，干燥后得到纯净的Fe3O4金属氧化物纳米片。
上述方法所制备的Fe3O4金属氧化物纳米片，图1是本实施例方法所制备的Fe3O4金属氧化物纳米片的SEM图，从图1中可以看出Fe3O4是片层状的纳米结构；图4是本实施例方法所制备的Fe3O4金属氧化物纳米片的X衍射图谱，从图4的晶相分析可知该样品的主要成分为Fe3O4金属氧化物纳米片并无其他物质；图7是本实施例所制备的Fe3O4金属氧化物纳米片的EDS能谱图，从图7中可以清晰地看到其含有Fe和O元素的存在。
应用试验
本实施例所制备的Fe3O4金属氧化物纳米片的电催化析氧（OER）性能的测试：
称取1.2mg本实施方法所制备的Fe3O4纳米片加入到225ul的无水乙醇中，另外再向其中添加15ul萘酚粘合剂，超声处理15min，制成均匀的分散液，用移液器将制成的分散液滴加到泡沫镍上并自然晾干，制得测试电极。图10是实例一中的四氧化三铁金属氧化物纳米片的析氧反应LSV曲线(扫速为2 mV s-1，溶液为1 M KOH)。
从图10中可以看出本实施方式方法所制备的Fe3O4纳米片在1 M KOH溶液中有良好的电催化析氧性能，在电流密度达到10 mA cm-2时的过电压仅仅为280mV(RHE)，与同类纳米材料相比有明显的优势，Han等人合成的Fe3O4在1 M KOH溶液中，当电流密度达到10 mA cm-2时过电压为1.73V(RHE)( Electrodeposited Co-Doped Fe3O4 Thin Films asEfficient Catalysts for the Oxygen Evolution Reaction [J] Electrochimica Acta2016, 210: 942-949)。本实施例的制备方法可以制备的Fe3O4纳米片具有良好电催化析氧性能，可以应用于电催化分解水产氧的工艺中。
实施例2
该实施例的方法与实施例1的不同之处在于：步骤（1）中所用的秸秆芯为高粱秸秆芯，所述二次干燥的条件均为65℃干燥18h，高粱秸秆芯的研磨时间为1.5h，所述可溶性金属盐溶液为125mL、0.6M的硝酸钴水溶液；步骤（2）中称取秸秆粉末4g，静置时间7天；步骤（3）中抽滤的条件为抽滤功率190W，抽气量8L/min，工作水温7℃，对抽滤得到的固体分别用200mL水和200mL乙醇分别洗涤7次，干燥条件为65℃温度下真空干燥18h；步骤（4）中升温速率为3℃/min，煅烧温度900℃，煅烧时间1.5h；步骤（5）中升温速率为3℃/min，煅烧温度650℃，煅烧时间5.5h；步骤（6）中蒸馏水清洗的用量为200mL，超声条件为功率110W，时间7min，水温55℃，离心条件为11000r/min离心3min。
上述方法所制备的Co3O4金属氧化物纳米片，图2是本实施例方法所制备的Co3O4金属氧化物纳米片的SEM图，从图2中可以看出Co3O4的片层状的纳米材料；图5是本实施例方法所制备的Co3O4金属氧化物纳米片的X衍射图，从图5的晶相分析可知该样品的主要成分为Co3O4化合物并无其他物质；图8是本实施例方法所制备的Co3O4金属氧化物纳米片的EDS能谱图，从图8中可以清晰地看到其含有Co和O元素的存在。
应用试验
本实施例所制备的Co3O4金属氧化物纳米片的电催化析氧（OER）性能的测试：
称取2.4mg本实施方式所制备的Co3O4纳米片加入到450ul的无水乙醇中，再向其中添加30ul萘酚粘合剂，超声处理12min，制成均匀的分散液，用移液器将分散液滴加到泡沫镍上并自然晾干，制得测试电极。图11为实例二中的四氧化三钴金属氧化物纳米片的析氧反应LSV曲线(扫速为2 mV s-1，溶液为1 M KOH)。
从图11中可以看出本实施方式方法所制备的Co3O4纳米片在1 M KOH溶液中有良好的电催化析氧性能，在电流密度达到10 mA cm-2时的过电压仅仅为320 mV(RHE)，与同类材料相比有明显的优势，kim等人合成的Co3O4纳米片在1 M KOH溶液中检测OER性能，在10 mAcm-2时过电压为415mV（Environment friendly hydrothermal synthesis of carbon–Co3O4 nanorods composite as an efficient catalyst for oxygen evolutionreaction [J] Journal of Energy Chemistry 2017, 26: 695-702）。本实施例方法所制备的Co3O4纳米片具有良好电催化析氧性能，可以应用于电催化分解水产氧的工艺中。
实施例3
该实施例的方法与实施例1的不同之处在于：步骤（1）中所用的秸秆芯为甘蔗秸秆芯，所述二次干燥的条件均为80℃干燥24h，甘蔗秸秆芯的研磨时间为2h，所述可溶性金属盐溶液为200mL、1.0M的硝酸钴水溶液；步骤（2）中称取秸秆粉末6g，静置时间10天；步骤（3）中抽滤的条件为抽滤功率200W，抽气量10L/min，工作水温10℃，对抽滤得到的固体分别用300mL水和300mL乙醇分别洗涤10次，干燥条件为80℃温度下真空干燥24h；步骤（4）中升温速率为5℃/min，煅烧温度1000℃，煅烧时间2h；步骤（5）中升温速率为5℃/min，煅烧温度700℃，煅烧时间6h；步骤（6）中蒸馏水清洗的用量为300mL，超声条件为功率120W，时间10min，水温60℃，离心条件为12000r/min离心5min。
上述方法所制备的NiO金属氧化物纳米片，图3是本实施例方法所制备的NiO金属氧化物纳米片的SEM图，从图3中可以看出NiO的片层状的纳米结构；图6是本实施例方法所制备的NiO金属氧化物纳米片的X衍射图，从图6的晶相分析可知该样品的主要成分为NiO化合物并无其他物质；图9是本实施例方法所制备的NiO金属氧化物纳米片的EDS能谱图，从图9中可以清晰地看到其含有Ni和O元素的存在。
应用试验
本实施例所制备的NiO金属氧化物纳米片的电催化析氧（OER）性能的测试：
称取3.6mg本实施方式所制备的氧化镍纳米片加入到675ul的无水乙醇中，再向其中添加45ul萘酚粘合剂，超声处理20 min，制成均匀的分散液，用移液器将分散液滴加到泡沫镍上并自然晾干，制得测试电极。图12为实例三中的氧化镍金属氧化物纳米片的析氧反应LSV曲线(扫速为2 mV s-1，溶液为1 M KOH)。
从图12中可以看出本实施方式方法所制备的氧化镍纳米片在1 M KOH溶液中有良好的电催化析氧性能，在电流密度达到10 mA cm-2时的过电压仅仅为350mV(RHE)，与同类材料相比有明显的优势，Stacey F. Bent等人合成的NiO在1 M KOH溶液中检测，在电流密度达到10 mA cm-2时过电压为540mV(Creating Highly Active Atomic Layer DepositedNiO Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction [J] Adv. Energy Mater.2015, 5, 1500412) 。本实施例方法所制备的NiO纳米片具有良好电催化析氧性能，可以应用于电催化分解水产氧的工艺中。
实施例4
该实施例的方法与实施例3的不同之处在于：步骤（1）所用的秸秆芯为棉花秸秆芯，研磨时间1h；配置的金属盐溶液为200mL浓度1.0M的硝酸锰水溶液；步骤（2）中称取的棉花秸秆芯粉末为3g；步骤（3）中水和乙醇分别洗涤5次，并获得淡红色固体混合物；步骤（6）中超声处理功率100W。
实施例5
该实施例的方法与实施例3的不同之处在于：步骤（1）所用的秸秆芯为芝麻秸秆芯，配置的金属盐溶液为200mL浓度1.0M的硝酸银水溶液；步骤（2）中称取的芝麻秸秆芯粉末为3g；步骤（3）中水和乙醇分别洗涤5次，并获得白色固体混合物；步骤（4）中煅烧时间为1h；步骤（5）中煅烧时间为5h；步骤（6）中超声处理功率100W。
实施例6
该实施例的方法与实施例3的不同之处在于：步骤（1）所用的秸秆芯为油菜秸秆芯，研磨时间1h；配置的金属盐溶液为200mL浓度1.0M的氯化铜水溶液；步骤（2）中称取的油菜秸秆芯粉末为3g；步骤（3）中水和乙醇分别洗涤5次，并获得淡蓝色固体混合物；步骤（4）中的升温速率为2℃/min，煅烧时间为1h；步骤（5）中煅烧时间为5h；步骤（6）中超声处理功率100W。
实施例7
该实施例的方法与实施例3的不同之处在于：步骤（1）中研磨时间1h；配置的金属盐溶液为200mL浓度1.0M的氯化锌水溶液；步骤（2）中称取的甘蔗秸秆芯粉末为2g；步骤（3）中水和乙醇分别洗涤5次；步骤（4）中的升温速率为2℃/min，煅烧时间为1h；步骤（5）中煅烧时间为5h；步骤（6）中超声处理功率100W。
实施例8
该实施例的方法与实施例3的不同之处在于：步骤（1）中研磨时间1h；配置的金属盐溶液为60mL浓度1.0M的氯化铬水溶液；步骤（3）中水和乙醇分别洗涤5次，并获得深绿色固体混合物；步骤（4）中的升温速率为2℃/min，煅烧时间为1h；步骤（5）中煅烧时间为5h；步骤（6）中超声处理功率100W。
实施例4-8所制备的金属氧化物纳米片同样具有良好电催化析氧性能，可以应用于电催化分解水产氧的工艺中。
上述实施例为本发明实施方式的举例说明，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何未背离本发明精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将秸秆芯清洗，取秸秆芯干燥后，粉碎备用，同时配置可溶性金属盐溶液备用；
（2）称取步骤（1）制备的秸秆芯粉末加入到可溶性金属盐溶液中，密封并在无光的环境中静置不少于5天，得到混合溶液；
（3）将步骤（2）中的混合溶液进行抽滤，抽滤得到的固体混合物清洗，干燥，收集干燥后的固体混合物；
（4）将步骤（3）收集得到的固体混合物在氮气氛围中煅烧，煅烧温度800-1000℃，煅烧时间1-2h，煅烧后冷却至室温，并收集固体产物；
（5）将步骤（4）收集得到固体产物在空气氛围中煅烧，煅烧温度600-700℃，煅烧时间5-6h后，煅烧后冷却至室温，收集二次煅烧产物；
（6）取步骤（5）中得到的二次煅烧产物用蒸馏水清洗，超声，离心，干燥，干燥后获得纯净的片状金属氧化物纳米材料。
2.如权利要求1所述的基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于，步骤（1）中所用的秸秆芯为玉米秸秆芯、高粱秸秆芯、甘蔗秸秆芯、棉花秸秆芯、芝麻秸秆芯或油菜秸秆芯的一种。
3.如权利要求1所述的基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于，所述的可溶性金属盐溶液为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰、硝酸银、氯化铜、氯化锌或氯化铬中的一种或几种任意比例的混合物。
4.如权利要求1所述的基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于，步骤（2）中秸秆芯粉末与可溶性金属盐溶液的固液比为10g/L-100 g/L，且所述可溶性金属盐溶液的浓度为0.2-1.0M。
5.如权利要求1所述的基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（3）中所述的干燥温度均为50-80℃。
6.如权利要求1所述的基于秸秆芯制备片状金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于，步骤（4）和步骤（5）中的升温速率均为2-5℃/min。
7.利用权利要求1-6任一项所述制备方法所制备的片状金属氧化物纳米材料。
8.权利要求7所述的片状金属氧化物纳米材料在电催化中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤，称取1.2-3.6 mg的片状金属氧化物纳米材料于225-675ul的无水乙醇中，再向其中添加15-45ul粘合剂，超声处理15 -20min，制成均匀的分散液并加到电极材料上，晾干，制得测试电极。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述粘合剂为萘酚；所述电极材料为泡沫镍。
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