TW202017862A - 用於控制生物矽之性質的方法 - Google Patents
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- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
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Abstract
多孔非晶二氧化矽可自含有非矽質無機物質之矽質植物物質中獲得。將該矽質植物物質浸泡在包括螯合劑之水溶液中。該螯合劑以有助於提取該非矽質無機物質中之至少一些之量存在。接著將該水溶液與該矽質植物物質分離。藉由控制該矽質植物物質中之至少一種預先選擇之非矽質無機物質的量來賦予該矽質植物物質有益性質。在製程結束時，該矽質植物物質在氧氣存在之情況下在產生具有該等有益性質之所得非晶二氧化矽的溫度下經熱處理。
Description
所揭示且主張之本發明係關於一種用於控制生物衍生之二氧化矽之性質的方法。更具體言之，本文所闡述之本發明係關於選擇性增強自包括稻殼、莖及葉之矽質植物的再生性資源回收之非晶二氧化矽之所要性質的方法。
當前出於諸多目的而製造、出售及利用非晶二氧化矽。Shipley之美國專利第6,406,678號、第7,270,794號及第8,057,771號（該等文獻中之每一者以引用之方式併入本文中）展示一種自諸如稻殼之生物來源回收非晶二氧化矽之方法。非晶二氧化矽以類晶格結構存在於矽質植物物質中，與各種有機化合物(諸如纖維素、木質素、半纖維素)及各種無機物質（包括磷酸鹽、鹽、凝膠、水合物及氧化物）緊密交織。稻殼組合物中之典型無機物質為磷、鉀、鈣、鎂、錳、鈉、鐵、鋅及鋁之元素或各種化合物。藉由洗滌或螯合隨後熱處理來移除此等有機物質及無機物質，留下具有高孔隙度之實質上純的非晶二氧化矽(正如其存在於植物物質中)已成問題。若植物物質在低溫下經熱處理，則通常不能完全移除碳及有機雜質。任何溫度下之熱處理通常均不移除所有碳。任何溫度下之熱處理均對無機雜質具有極小作用。更高溫度下之熱處理引起二氧化矽之類晶格結構的助熔、減小其孔隙度(每單位重量之有效表面積)、孔隙體積及孔徑，同時將雜質截留在該結構內。甚至更高溫度下之熱處理引起二氧化矽之非所要結晶。單獨的熱處理幾乎不移除無機雜質。若二氧化矽在熱處理期間被熔化，則自二氧化矽後熱處理移除無機雜質存在問題。
美國專利第6,406,678號、第7,270,794號及第8,057,771號揭示一種手段，藉由該手段可提取具有所選特性(包括碳、無機雜質及孔隙度之量)之非晶二氧化矽；亦可藉由對環境友好(不碳化大氣、具有減少之氮氧化物及硫排放且不涉及使用毒性或污染性化學物質)的手段自矽質植物物質(諸如稻殼、莖及葉)提取木質素、半纖維素、纖維素衍生之糖及可用能源(開環再生性能源)。
根據所要最終產品之性質及品質，可使矽質植物物質浸漬於水中、分離浸漬-水且加工固體以使得在熱處理之前減少烴及/或移除無機化合物。木質素、半纖維素及纖維素衍生之糖可自用於浸漬及/或浸泡矽質植物物質之水中回收。在氧氣存在之情況下熱處理固體得到矽質灰分。藉由改變在熱處理之前的步驟及熱處理之溫度，所得矽質灰分可不具有可偵測之結晶含量或選擇性含有或多或少的非晶或結晶二氧化矽、或多或少的碳、或多或少的無機殘餘物且具有所要孔隙度。
在熱處理之前的處理步驟可選擇性地包括：浸漬於水中；移除浸漬-水；藉由浸泡於含有氧化溶質之水溶液中來減少固體之有機化合物；藉由浸泡於含有螯合劑、無機及/或有機酸之水溶液中來提取固體之無機化合物；及沖洗且乾燥該等固體。殘留固體接著在氧氣存在之情況下，通常在低於引起形成結晶二氧化矽之溫度下經放熱熱處理。移除雜質顯著升高結晶結構形成之溫度。可捕獲來自熱處理之能量以用於其有益用途，包括產生的電能。在熱處理之後，所得矽質灰分(包含非晶二氧化矽)可用水洗滌及/或進行多種螯合物及/或化學沖洗用於移除甚至更多雜質。可自浸漬水回收木質素、半纖維素及纖維素衍生之糖。藉由在熱處理之前移除木質素、半纖維素及纖維素衍生之糖，自熱處理產生之氮氧化物及硫排放減少。
已發現衍生自諸如稻殼之生物來源之非晶二氧化矽之所要性質可藉由在熱處理之前操控植物物質中之雜質的量及性質來獲得。藉由選擇保持在植物物質中之助熔劑之量及類型，可產生具有所要表面積、孔隙體積、孔隙維度、抗磨性及分散性性質之非晶二氧化矽。
可藉由以下自含有非矽質無機物質之矽質植物物質產生多孔非晶二氧化矽：首先將矽質植物物質浸泡在包括螯合劑之水溶液中，該螯合劑以足以提取非矽質無機物質中之至少一些的量存在。將水溶液與矽質植物物質分離且控制該矽質植物物質中之預先選擇之非矽質無機物質的量以便賦予矽質植物物質有益性質。最終，矽質植物物質在氧氣存在之情況下在其中產生呈多孔非晶形式之二氧化矽的溫度下經熱處理。
本文中所描述之方法係關於藉由不碳化大氣、具有減少之氧化亞氮及硫排放且不使用苛性、污染性化學物質之手段來生產多種產品(諸如二氧化矽、木質素及半纖維素、纖維素衍生之糖及可用能源)的矽質植物物質(諸如稻殼、莖及葉)之有益用途。
在用於自含有無機及有機化合物之矽質植物物質生產非晶二氧化矽之方法中，將矽質植物物質浸泡在檸檬酸、其他螯合劑及/或無機酸之水溶液中。螯合劑及/或無機酸以提取該等無機及有機化合物中之至少一些之量存在。將水溶液與矽質植物物質分離。矽質植物物質接著在氧氣存在之情況下經熱處理，使得所得二氧化矽呈非晶形式。可藉由螯合劑、無機酸及其他變數(諸如溫度、時間及洗滌移除過程)之量來控制該等無機化合物之移除。就二氧化矽基質中之給定無機物質最終含量而言，可操控熱處理溫度以得到二氧化矽之比表面積、孔隙特性及分散性。
本發明提供優於用於生產生物矽之先前方法的優點。藉由評估存在於給定原料中之非矽質無機物質之量，可預先確定需要達成特定雜質濃度之螯合劑之量。本發明提供在螯合步驟中非矽質無機物質之更高效且可能更多的減少。本發明可用於藉由將生物來源中之非矽質無機物質(在熱處理期間充當助熔劑且導致二氧化矽基質崩塌)之含量控制在一個固定的熱處理溫度值來生產多種具有各種可控比表面積、孔隙體積、孔隙維度、抗磨性及分散性之非晶二氧化矽產品。本發明可用於藉由在氧氣存在之情況下控制熱處理溫度來生產多種具有各種比表面積、孔隙體積、孔隙維度、抗磨性及分散性之二氧化矽產品。本發明允許後處理二氧化矽以進一步減少無機物質含量。
本專利申請案主張2019年4月5日申請之美國臨時專利申請案第62/830,054號及2018年9月5日申請之美國臨時專利申請案第62/727,183號之優先權，該等文獻之全部內容皆以引用之方式併入本文中。
儘管將參考較佳實施例描述本發明，熟習此項技術者將理解，在不背離本發明之範疇的情況下，可作出各種改變且可用等效物替代其元素。此外，在不背離其基本範疇之情況下，可進行許多修改以使特定情況或物質適應本發明之傳授內容。因此，意欲本發明不受限於揭示為所涵蓋之用於進行本發明之最佳模式的具體實施例，但本發明將包括在所附申請專利範圍之範疇內的所有實施例及其法定等效物。
多孔非晶二氧化矽可獲自含有非矽質無機物質之矽質植物物質。在先前實踐中，將在浸泡及螯合步驟期間移除非矽質無機物質。已發現若某一非矽質無機物質在熱處理之前優先保持在植物物質內，則可賦予所得非晶二氧化矽較佳性質。
在一當前較佳的方法中，將矽質植物物質浸泡在包含螯合劑之水溶液中。螯合劑以提取非矽質無機物質中之至少一些之量存在。接著將水溶液與矽質植物物質分離。藉由控制矽質植物物質中之至少一種預先選擇之非矽質無機物質的量來賦予矽質植物物質有益性質。在製程結束時，矽質植物物質在氧氣存在之情況下在其中所得非晶二氧化矽包含多孔非晶形式之二氧化矽的溫度下經熱處理。
預先選擇之非矽質無機物質可包括以下物質中之任何或所有：鹼金屬(最佳來自鋰、鈉及鉀)、鹼土金屬(最佳為鎂及鈣)、鋁、硼、鐵、錳、鈦或磷之元素或化合物。
一種控制預先選擇之非矽質無機物質之量的方法為控制矽質物質中螯合劑之量。適合的螯合劑包括檸檬酸、乙酸、乙二胺、乙二胺四乙酸、二巰基丁二酸、三甲胺三羧酸、硫辛酸(alphalipoic acid)及二伸乙三胺五乙酸。較佳地，螯合劑之量維持在每公斤植物物質0.001公斤至每公斤植物物質1公斤之間。在檸檬酸螯合劑之情況下，檸檬酸之量較佳在每公斤植物物質0.01公斤至每公斤植物物質0.1公斤範圍之間。藉由控制存在於植物物質中之螯合劑之量，殘留在植物物質中之非矽質無機物質之量可以足以賦予由熱處理植物物質產生之二氧化矽所要性質的預先選擇之量確定。
一種控制預先選擇之非矽質無機物質之量的替代方法為引導無機酸與矽質植物物質接合。適合的無機酸包括硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硼酸及過氯酸。無機酸將輔助提取非矽質無機物質中之一些，其中一部分殘留在植物物質中。選擇殘留的非矽質無機物質以賦予自熱處理植物物質產生之二氧化矽所要的性質。
一種控制預先選擇之非矽質無機物質之量的額外方法為控制在浸泡植物物質時添加至水溶液中之螯合劑之量。已發現，可藉由控制添加至水溶液中之螯合劑之量將預先選擇之無機非矽質物質之量操控在20 ppm至25,000 ppm範圍內且更佳在300 ppm與15,000 ppm範圍內。
控制預先選擇之非矽質無機物質之量的另一方法為一旦植物物質經熱處理，以足以賦予二氧化矽所要性質之量向植物物質中回添所要量之預先選擇之非矽質無機物質。
控制預先選擇之非矽質無機物質之量的另一方法為一旦熱處理植物物質，以足以賦予二氧化矽所要性質之量向植物物質中回添所要量之預先選擇之非矽質無機物質。已發現鹼金屬(更具體言之鋰、鈉及鉀)對二氧化矽之性質具有較強影響；當與對照組進行比較時，此等鹼金屬之增加量導致表面積及孔隙體積減小。亦已發現，鹼土金屬(更具體言之鎂及鈣)將對二氧化矽之性質具有適度影響；彼等元素之增加量亦將導致表面積及孔隙體積減小。最後，已發現其他典型無機雜質將不影響二氧化矽之性質(更具體言之硼、鋅、鋁、錳、磷及鐵)。
可使用本發明之方法控制之非晶二氧化矽的性質中之一者為二氧化矽的表面積。已發現可將非晶二氧化矽之表面積控制在10 m2
/g與450 m2
/g之較寬範圍內之窄範圍內，且更佳控制在30 m2
/g與400 m2
/g之較寬範圍內之窄範圍內。
可使用本發明之方法控制之非晶二氧化矽之另一性質為二氧化矽的孔隙體積。已發現可將非晶二氧化矽之孔隙體積控制在0.50 cc/g與0.05 cc/g之較寬範圍內之窄範圍內，且更佳控制在0.40 cc/g與0.10 cc/g之較寬範圍內之窄範圍內。
可使用本發明之方法控制之非晶二氧化矽之另一性質為二氧化矽的孔徑。已發現可將非晶二氧化矽之孔徑控制在10埃與200埃之較寬範圍內之窄範圍內，且更佳控制在30埃與100埃之較寬範圍內之窄範圍內。
已發現可藉由用水、無機酸、螯合物及pH調節化學物質中之至少一者後洗滌二氧化矽將經熱處理之二氧化矽中之非矽質無機物質的含量控制在範圍在10 ppm與1,000 ppm範圍內，且更佳控制在範圍在100 ppm與500 ppm範圍內。
較佳熱處理溫度在200℃至1,000℃範圍內。
在以下實驗中證明本發明之某些態樣。實驗 1
使用包含頂部進入機械混合器、熱板(較佳具有溫度回饋)及2公升容量燒杯之相同混合系統來實施數個測試。一個測試為對照組且其他測試使用不同檸檬酸螯合劑濃度。測試程序如下：
1. 將各燒杯裝滿1,800 ml之160℉蒸餾水。
2. 將100公克60目經研磨稻殼(來自相同樣品批料)添加至各燒杯中且在相同速度下操作混合器。將熱板設置為相同(低)加熱水準或若其具有回饋機制，則設置為160℉。
3. 過濾對照批料以移除水，在50℃下後乾燥且在600℃下熱處理。分析二氧化矽之無機元素含量。
4. 其他批料經增加量之10%檸檬酸溶液處理，同時允許適當的螯合時間，繼之以一系列淨化水浸泡及排放循環。將30%過氧化氫溶液添加至前循環中進行最終洗滌。濾出來自測試之物質以移除水，在50℃下後乾燥且在600℃下熱處理。分析二氧化矽之無機元素含量。
一旦經由ICP分析經處理之殼樣品之殘餘無機元素，即比較各處理之相對移除率。比較之結果呈現在以下表1中：
表1 
如表1中所示，增加量之檸檬酸將改善無機物質移除。假設1 mol檸檬酸將螯合1 mol元素，則可模型化移除。因此，就給定原料而言，可用特定量之檸檬酸濃度獲得特定無機元素濃度，尤其將影響最終二氧化矽產品性質(諸如表面積、孔隙體積、孔徑及分散性)之助熔劑元素(諸如K、Na、Ca、Mg)。
實驗2
實施一實驗以確定在螯合步驟中進一步減少無機物質之其他方式。使用包含頂部進入機械混合器、熱板(較佳具有溫度回饋)及2公升容量燒杯之相同混合系統來實施四個測試。一個測試為對照組且其他測試使用相同濃度之檸檬酸螯合劑。一個測試在螯合期間引入無機酸且其他測試在螯合步驟之前在浸泡步驟引入無機酸以進一步降低溶液之pH。測試程序如下：
1. 將各燒杯裝滿1,800 ml之160℉蒸餾水。
2. 將100公克+60目經研磨稻殼(來自相同樣品批料)添加至各燒杯且在相同速度下操作混合器。將熱板設置為相同(低)加熱水準或若其具有回饋機制，則設置為160℉。
3. 濾出對照批料以移除水，在50℃下後乾燥且在600℃下熱處理。分析二氧化矽之無機元素含量。
4. 第二批料經10%檸檬酸溶液處理，允許適當的螯合時間，繼之以一系列淨化水浸泡及排放循環。將30%過氧化氫溶液添加至前循環中進行最終洗滌。濾出來自測試之物質以移除水，在50℃下後乾燥且在600℃下熱處理。分析二氧化矽之無機元素含量。
5. 第三批料經10%硝酸溶液、50%之總30%過氧化氫及10%檸檬酸溶液處理，允許適當的螯合時間，繼之以一系列淨化水浸泡及排放循環。將剩餘的50%之30%過氧化氫溶液添加至前循環中進行最終洗滌。濾出來自測試之物質以移除水，在50℃下後乾燥且在600℃下熱處理。分析二氧化矽之無機元素含量。
6. 第四批料在初始浸泡步驟時經10%硝酸溶液及50%之總過氧化氫處理。在螯合之前實施此浸泡步驟。浸泡之後為使用10%檸檬酸溶液之螯合步驟及一系列淨化水浸泡及排放循環。將剩餘的50%之30%過氧化氫溶液添加至前循環中進行最終洗滌。濾出來自測試之物質以移除水，在50℃下後乾燥且在600℃下熱處理。分析二氧化矽之無機元素含量。
一旦經由ICP分析經處理之殼樣品之殘餘無機元素雜質，比較各處理之相對移除率。比較之結果呈現在下表2中：
表2 
如表2中所示，添加無機酸以在螯合過程中或在螯合之前的預浸泡過程中促進pH變化增加了自稻殼移除之無機物質之量。應注意，在此實例中檸檬酸將溶液pH緩衝至3且無機酸將促進pH進一步降低至2。根據測試結果，可能看出，可藉由各種洗滌方法、使用或不使用化學試劑且在溫度範圍內，都可以實現二氧化矽之進一步純化。
實驗3
實施一實驗以確定藉由控制稻殼組合物上之助熔劑之水準來控制表面積、孔隙特性及分散性的能力。在當前實踐中，目標係為了在燃燒前儘可能完全地移除可充當助熔劑之無機物質以便得到高表面積及良好的分散性。控制殘留在稻殼中之無機物質之含量將提供更低表面積及更高的抗磨性。因為二氧化矽品質亦可受燃燒溫度影響，將600℃燃燒溫度用於所有評估。
在600℃下熱處理可充當助熔劑(由Na、K、Ca及Mg之總和表示)之具有不同無機元素雜質濃度之各種批料的數個樣品。分析二氧化矽之助熔劑(Na、K、Ca及Mg)、表面積及孔隙體積。結果繪製在圖1及圖2所示之曲線圖上：
根據測試結果，可能看出，在給定熱處理溫度下可以特定助熔劑元素濃度獲得導致其他重要性質(諸如分散性及抗磨性)之二氧化矽性質(諸如表面積、孔隙體積及孔徑)。實驗 4
實施一實驗以在特定助熔劑(由Na、K、Ca及Mg之總和表示)水準含量之情況下評估給定經處理之稻殼批料的表面積、孔隙體積及孔徑變化。在四個不同溫度下熱處理經處理之稻殼批料且結果顯示於下表3中：
表3 
根據測試結果，可能看出，給定經處理之稻殼將在不同熱處理溫度下產生不同結果之孔隙體積、表面積及孔徑，接著能夠被操控用於特定的最終產品所要的性質。
實驗5
實施一實驗以評估後洗滌二氧化矽以進一步消除金屬且獲得更高純化度之作用。
使用包含磁體、熱板(較佳具有溫度回饋)及500 ml容量燒杯之相同混合系統來實施數個測試。一個測試為對照組且其他測試使用不同檸檬酸螯合劑濃度。測試程序如下：
1. 將各燒杯裝滿300 ml之160℉蒸餾水。
2. 將30公克之二氧化矽(來自相同樣品批料)添加至各燒杯且在相同速度下操作混合器。將熱板設置為相同(低)加熱水準或若其具有回饋機制，則設置為160℉。
3. 分析對照二氧化矽之金屬含量。
4. 其他批料經增加量之10%檸檬酸溶液處理，繼之以淨化水浸泡及排放循環中之一者。過濾來自測試之物質以移除水且在50℃下後乾燥。分析二氧化矽之無機元素雜質含量。
比較之結果呈現在下表4中：
表4 
此等測試結果顯示有可能進一步減少二氧化矽中之殘餘無機物質，因此為各市場應用需求創建不同雜質水準。
實驗6
使用一個程序來實施數個測試：將所要無機元素再引入至其中已移除大部分無機污染物之對照預處理之稻殼樣品中。將通常來自給定濃度之鹽溶液的無機污染物噴塗至乾燥稻殼樣品上，用力攪拌以便完全併入及濕潤稻殼。基於各溶液之元素量及各稻殼樣品之二氧化矽量計算所要污染物的濃度。以稻殼能夠吸收所有過量水，使得元素雜質之分佈均勻之方式計算濕潤。
在烘箱中後乾燥濕潤樣品且接著在不同溫度下煅燒以評估表面積及孔隙體積。實驗結果呈現在下文中：
將氫氧化鋰溶液併入至在經煅燒之二氧化矽樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表5中：
表5 
表5中之結果顯示稻殼中經增加量之鋰對減小經煅燒之二氧化矽樣品之表面積及孔隙體積具有顯著影響。
將氫氧化鉀溶液併入至在經煅燒之二氧化矽樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表6中：
表6 
表6中之結果顯示稻殼中經增加量之鉀對減小經煅燒之二氧化矽樣品之表面積及孔隙體積具有顯著影響。
將氫氧化鈉及硫酸鈉溶液併入至在經煅燒之二氧化矽樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表7中：
表7 
表7中之結果顯示稻殼中經增加量之鈉對減小經煅燒之二氧化矽樣品之表面積及孔隙體積具有顯著影響。
將氧化鈣溶液併入至在經煅燒之二氧化矽樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表8中：
表8 
表8中之結果顯示稻殼中經增加量之鈣對減小經煅燒之二氧化矽樣品之表面積及孔隙體積具有適度影響。
將硫酸鎂溶液併入至在經煅燒樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表9中：
表9 
表9中之結果顯示稻殼中經增加量之鎂對減小經煅燒之二氧化矽樣品之表面積及孔隙體積具有適度影響。
將硼酸及硫酸鋅溶液併入至在經煅燒樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表10中：
表10 
表10中之結果顯示稻殼中經增加量之硼及鋅對表面積及孔隙體積具有某些影響，儘管結果並不指明任何趨勢。
將硫酸鋁及硫酸錳溶液併入至在經煅燒之二氧化矽樣品上量測具有三個不同濃度目標之對照稻殼樣品中：1,000 ppm、2,000 ppm及3,000 ppm。此實驗之結果呈現在下表11中：
表11 
表11中之結果顯示鋁及錳對經煅燒之二氧化矽之性質不具有影響。
儘管以上描述含有某些特殊性，但此等特殊性不應理解為對本發明之範疇的限制，而實際上作為對其一個較佳實施例之例證。因此，本發明之範疇不應由所說明之一或多個實施例確定，而係由隨附申請專利範圍及其法定等效物確定。
圖1為顯示一實驗結果之圖，該實驗測定藉由控制保持在稻殼組合物中之非矽質無機物質(助熔劑)之總含量來控制生物矽之表面積的能力。
圖2為顯示一實驗結果之圖，該實驗測定藉由控制保持在稻殼組合物中之非矽質無機物質(助熔劑)來控制生物矽之孔隙特性的能力。
Claims (25)
- 一種用於自含有非矽質無機物質之矽質植物物質產生多孔非晶二氧化矽的方法，其包含以下步驟： a) 將該矽質植物物質浸泡在包含螯合劑之水溶液中，其中該螯合劑以提取該非矽質無機物質中之至少一些之量存在； b) 分離該水溶液與該矽質植物物質； c) 控制該矽質植物物質中至少一種預先選擇之非矽質無機物質之量，選擇該至少一種預先選擇之非矽質無機物質以賦予該矽質植物物質有益性質；及 d) 在氧氣存在之情況下在其中所得二氧化矽包含多孔非晶形式之二氧化矽的溫度下熱處理該矽質植物物質。
- 如請求項1之方法，其中藉由控制該矽質植物物質中螯合劑之量來操控該矽質植物物質中預先選擇之非矽質無機物質的量。
- 如請求項2之方法，其中該螯合劑選自由以下組成之群：檸檬酸、乙酸、乙二胺、乙二胺四乙酸、二巰基丁二酸、三甲胺三羧酸、硫辛酸(alphalipoic acid)及二伸乙三胺五乙酸。
- 如請求項3之方法，其中螯合劑之量為每公斤植物物質0.001公斤至每公斤植物物質1公斤。
- 如請求項4之方法，其中該螯合劑為檸檬酸且檸檬酸之量為每公斤植物物質0.01公斤至每公斤植物物質0.1公斤。
- 如請求項1之方法，其中藉由將無機酸引入至該矽質植物物質中來控制該矽質植物物質中預先選擇之非矽質無機物質之量。
- 如請求項6之方法，其中該等無機酸選自由以下組成之群：硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硼酸及過氯酸。
- 如請求項1之方法，其中藉由控制添加以用於將該矽質植物物質浸泡在水溶液中之螯合劑之量來操控該矽質植物物質中預先選擇之非矽質無機物質的量。
- 如請求項8之方法，其中可將預先選擇之無機非矽質物質之量控制在20 ppm至25,000 ppm。
- 如請求項1之方法，其中藉由將所要量之預先選擇之非矽質無機物質混合至該矽質植物物質中來控制該矽質植物物質中預先選擇之非矽質無機物質的量。
- 如請求項1之方法，其中該有益性質為該非晶二氧化矽之可控表面積。
- 如請求項11之方法，其中藉由控制稻殼中該等預先選擇之非矽質無機物質之量及/或熱處理溫度將該非晶二氧化矽之表面積控制在範圍在10 m2 /g與450 m2 /g範圍內。
- 如請求項12之方法，其中藉由控制稻殼中該等預先選擇之非矽質無機物質之量及/或熱處理溫度將該非晶二氧化矽之表面積控制在範圍在30 m2 /g與400 m2 /g範圍內。
- 如請求項1之方法，其中該有益性質為該非晶二氧化矽之可控孔隙體積。
- 如請求項14之方法，其中藉由控制稻殼中該等預先選擇之非矽質無機物質之量及/或熱處理溫度將該非晶二氧化矽的孔隙體積控制在範圍在0.50 cc/g與0.05 cc/g範圍內。
- 如請求項15之方法，其中藉由控制稻殼中該等預先選擇之非矽質無機物質之量及/或熱處理溫度將該非晶二氧化矽的孔隙體積控制在範圍在0.40 cc/g與0.10 cc/g範圍內。
- 如請求項1之方法，其中該有益性質為該非晶二氧化矽之可控孔徑。
- 如請求項17之方法，其中藉由控制稻殼中該等預先選擇之非矽質無機物質之量及/或熱處理溫度將該非晶二氧化矽的孔徑控制在範圍在10埃與200埃範圍內。
- 如請求項18之方法，其中藉由控制稻殼中該等預先選擇之非矽質無機物質之量及/或熱處理溫度將該非晶二氧化矽的孔徑控制在範圍在30埃與100埃範圍內。
- 如請求項1之方法，其中將該矽質植物物質中非矽質無機物質之量控制在20 ppm與25,000 ppm之間。
- 如請求項20之方法，其中將該矽質植物物質中非矽質無機物質之量控制在範圍在300 ppm與15,000 ppm範圍內。
- 如請求項1之方法，其中藉由用水、無機酸、螯合劑及pH調節化學物質中之至少一者後洗滌該二氧化矽將經熱處理之二氧化矽中非矽質無機物質之含量控制在範圍在10 ppm與1,000 ppm範圍內。
- 如請求項22之方法，其中藉由用水、無機酸、螯合劑及pH調節化學物質中之至少一者後洗滌該二氧化矽將該經熱處理之二氧化矽中非矽質無機物質之含量控制在範圍在100 ppm與500 ppm範圍內。
- 如請求項1之方法，其中該熱處理溫度在200℃至1,000℃範圍內。
- 如請求項1之方法，其中該矽質植物物質中之該預先選擇之非矽質無機物質包含以下中之至少一者：鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋁、硼、鐵、錳、鈦或磷。
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