一种氮磷或氮磷硫共掺杂碳负载金属单原子的催化剂及其微波辅助制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112808288A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号201911127891.6(22)申请日2019.11.18(71)申请人郑州大学地址450000河南省郑州市高新技术开发区科学大道100号(72)发明人翟贇璞张蒙刘永刚(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J35/00(2006.01)B01J37/02(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J37/34(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种氮磷或氮磷硫共掺杂碳负载金属单原子的催化剂及其微波辅助制备方法(57)摘要本发明公开了一种氮磷或氮磷硫掺杂碳材料负载金属单原子的催化剂及其微波辅助制备方法，制备过程包括以下步骤：1)氮磷或氮磷硫掺杂碳材料载体的制备：将植酸、含氮或含硫有机分子以一定比例混合，并将其置于微波炉中微波加热，获得的黑色产物为氮磷或氮磷硫掺杂的碳载体；2)金属单原子的负载：将一定量金属前驱体与上述步骤1)中的载体、还原剂混合，搅拌，洗涤，干燥得到所述含金属单原子的催化材料。该制备方法具有简便、快捷，制备成本低等优势。制得的金属单原子负载型催化剂在对硝基苯酚的加氢还原反应中具有超高的催化活性和优异的稳定性。CN112808288ACN112808288A权利要求书1/1页1.一种氮磷或氮磷硫掺杂碳材料负载金属单原子的催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构包括载体和负载于所述载体上的活性组分金属；所述的载体为氮磷或氮磷硫共掺杂的碳材料，所述的金属包括钯，钌，铑，铱，铂，铁，钴，镍中的任一种。2.根据权利要求1所述的氮磷或氮磷硫掺杂碳材料负载金属单原子的催化剂，其特征在于，按质量百分比计，所述催化剂中，金属的负载量为0.1wt％-5wt％。3.根据权利要求1-2任一项所述的氮磷或氮磷硫掺杂碳材料负载金属单原子的催化剂的微波辅助制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)将植酸和含氮、含硫有机分子如硫脲，尿素，三聚氰胺，双氰胺，三聚氰酸，苯胺，吡咯之任一种或二种以上之混合物以一定质量比混合，并将其置于微波炉中微波加热，获得的黑色产物为氮磷或氮硫磷掺杂的碳载体；2)将一定量金属前驱体溶液与上述步骤1)中的载体、还原剂混合，搅拌，洗涤，干燥得到所述氮磷或氮磷硫掺杂碳材料负载金属单原子的催化材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的一定质量比为15:1-1:2。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的微波加热功率为600W-1500W，微波加热时间为40s-300s。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中混合包括如下步骤：将载体完全分散于溶剂中，然后加入金属前驱体溶液，随后迅速加入还原剂，搅拌洗涤干燥得到氮磷或氮磷硫掺杂碳材料负载金属单原子的催化材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为去离子水；所述的干燥温度为60-80℃；所述的搅拌时间大于8小时。8.根据权利要求3和6所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂选自抗坏血酸、柠檬酸钠、硼氢化钠、水合肼中的一种。9.根据权利要求3和6所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体选自四氯X酸钾、四氯X酸钠、硝酸X、氯化X(X指钯，钌，铑，铱，铂，铁，钴，镍任一种)中的一种。2CN112808288A说明书1/5页一种氮磷或氮磷硫共掺杂碳负载金属单原子的催化剂及其微波辅助制备方法技术领域[0001]本发明属于材料制备领域，更具体地，涉及一种氮磷或氮磷硫共掺杂碳负载金属单原子的催化剂及其微波辅助制备方法。背景技术[0002]单原子催化剂可以最大限度地提高金属的利用率，从而降低催化剂成本，同时单原子催化剂兼具均相催化剂的均匀单一的活性中心和多相催化剂的结构稳定、易分离的特点。自从2011年，张涛课题组成功制备出单原子Pt催化剂，并首次提出“单原子催化”的概念之后，引起了单原子催化研究的热潮，越来越多的单原子催化剂被报道出来。目前，单原子催化剂的制备方法主要有质量分离软着陆法、金属浸出法、湿法化学法、原子层沉积法、有机金属配合物转化法等(ACSCatalysis2016.7(1):p.34-59)。但是这些方法普遍存在着合成过程繁琐复杂、合成条件苛刻、成本较高等问题，阻止了其商业化的进程。[0003]当前已有文献报道了在负载型催化剂中金属和载体之间存在着相互作用，这种相互作用既影响着金属的稳定性，又通过电荷转移影响了催化剂的催化性能。单原子催化剂由于其具有极小的尺寸，非常高的表面能，故容易发生团聚，如果载体上能够提供螯合单原子的锚定点，无疑对单原子的分散和稳定将具有很大的帮