一种氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法.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CN109999883A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910343206.7(22)申请日2019.04.26(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央大学园区(72)发明人曹丽云王勇黄剑锋寇领江李嘉胤(74)专利代理机构西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙)61249代理人张震国(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J37/10(2006.01)B01J37/06(2006.01)B01J37/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法(57)摘要一种氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，将过渡金属醋酸盐溶解于去离子水中，再向其中逐滴加入吡咯单体得反应前驱体；将反应前驱体转移到反应釜中进行水热反应，反应结束后，将产物离心分离，冷冻干燥；将干燥后的样品加入盐酸溶液中除去氧化物后，通过抽滤分离并洗涤冷冻干燥；将干燥后的样品置于瓷舟中，在保护气氛下于管式炉中进行热处理，待自然冷却后即可得氮掺杂碳负载单原子催化剂。由于前驱体络合物中配体的存在，在制备过程中可以有效避免金属离子团聚生成原子团簇。除此之外可以通过调节吡咯以及酸处理时间等参数，调控单原子的负载量。此方法绿色、高效、操作简单。无需精密复杂的设备，适于大规模生产。CN109999883ACN109999883A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：搅拌下，将过渡金属醋酸盐溶解于去离子水中，得到浓度为0.01mol/L～0.1mol/L的有色透明溶液A，然后采用微量进样器向有色透明溶液A中逐滴加入有色透明溶液A体积5‰～10‰的吡咯单体，持续搅拌得到反应前驱体；步骤二：将反应前驱体转移到反应釜中在80～120℃进行水热反应，反应结束后，将产物离心分离，冷冻干燥；步骤三：将干燥后的样品加入盐酸水溶液中除去氧化物后，通过抽滤分离并洗涤冷冻干燥；步骤四：将步骤三干燥后的样品置于瓷舟中，在保护气氛下于管式炉中以1～10℃/min的升温速度自室温升温至500～1000℃进行热处理，待自然冷却后即得到氮掺杂碳负载单原子催化剂。2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中过渡金属醋酸盐为醋酸铜、醋酸镍、醋酸钴、醋酸铁、醋酸锌、醋酸钯、醋酸钌、醋酸铂及其水合物中的一种或几种任意比例的混合物。3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一的持续搅拌采用磁力搅拌或机械搅拌1～10h。4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二按30％～50％的填充比将反应前驱体转移到反应釜中。5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二的反应釜采用聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。6.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二水热反应时间为5～24h。7.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三的冷冻干燥温度为-10℃～-80℃。8.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤三是将干燥后的样品加入到浓度为1～5mol/L的盐酸水溶液中，室温搅拌1～10h除去氧化物。9.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四保护气氛为氩气、氮气、氩气与氮气的混合气或氩气与氢气的混合气。10.根据权利要求1所述的氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四热处理时间为1～5h。2CN109999883A说明书1/5页一种氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种单原子催化剂的制备方法，具体涉及一种氮掺杂碳负载单原子催化剂的制备方法。背景技术[0002]相比于传统的宏观类催化剂材料，单原子催化剂具有更高的原子利用效率以及更好的催化效果，受到了人们的广泛关注。单原子本身作为活性位点且具有本征活性，将其负载于载体之后，其可以与载体产生较强的相互作用，这种作用不仅可以稳定单原子，同时可以调控电子结构，提升催化剂的性能。作为一个新提出的催化剂种类，单原子催化剂的制备仍是一个极具挑战性的问题。目前已经报道的方法主要包括原子层沉积[SunS,ZhangG,GauquelinN,etal.Single-atomCatalysisUsingPt/GrapheneAchievedthroughAtomicLayerDeposition[J].Scien