【技术实现步骤摘要】
本申请涉及异相催化，特别涉及一种金属单原子催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
1、将单个金属原子分散在载体上的单原子催化剂，实现了金属原子的百分百利用率，成为了一类被重点研究的高效异相催化剂。由于将金属位点缩小到原子尺度赋予了单原子催化剂多重优势，使得单原子催化剂结合了均相催化剂和多相相催化剂的优点，如独特的电子结构、低配位的金属原子、强烈的金属-载体相互作用和最大化的原子利用率等。然而，由于金属原子在合成过程中容易聚集，因此高负载量的金属单原子电催化剂的制备成为难点。
2、目前，单原子催化剂的合成方法主要有高温煅烧、物理和化学气相沉积、电化学沉积法等。但是由于这些方法需要复杂且昂贵的设备，因此不太适用于单原子催化剂的大规模生产，从而限制了单原子电催化剂的工业应用。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对现有技术存在的单原子催化剂的低单原子负载量及无法大批量制备等难点的技术问题的提供一种具有低成本、易于大批量制备高负载量的金属单原子催化剂、制备方法及应用。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供一种金属单原子催化剂的制备方法，包括下述步骤：
4、将金属盐与酰胺类有机胺试剂混合搅拌得到混合溶液；
5、在惰性环境中于80℃-220℃的恒温条件下，所述混合溶液进行溶剂热反应3-48h，得到所述金属单原子催化剂。
6、在其中一些实施例中，在将金属盐与酰胺类有机胺试剂混合搅拌得到混合溶液的步
7、在其中一些实施例中，所述金属盐包括硝酸盐、氯化盐、溴化盐、碘化盐、硫酸盐、醋酸盐、乙酸盐或乙酰丙酮盐中的一种或多种，所述金属盐中的金属元素包括铁铁、钴、镍、铬、铜、锌、银、钌、钼、钨、锰、钯、钌或铱中的一种或多种。
8、在其中一些实施例中，所述酰胺类有机胺试剂包括甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、己内酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺中的至少一种。
9、在其中一些实施例中，所述搅拌为磁力搅拌，所述磁力搅拌的速度为50～800转/分钟。
10、在其中一些实施例中，在惰性环境中于80℃-220℃的恒温条件下，所述混合溶液进行溶剂热反应3-48h，得到所述金属单原子催化剂的步骤中，所述惰性环境包括氮气、氩气或氦气。
11、本申请目的之二，提供了一种金属单原子催化剂，由所述的制备方法制备得到。
12、在其中一些实施例中，所述金属单原子催化剂包括载体和负载于所述载体上的金属单原子，所述载体为氮掺杂的碳聚合物，所述金属单原子包括铁、钴、镍、铬、铜、锌、银、钌、钼、钨、锰、钯、钌或铱。
13、在其中一些实施例中，所述金属单原子为铜单原子催化剂，所述铜单原子催化剂中铜单原子的质量含量为5.12～25.56％。
14、本申请目的之三，提供了一种所述的金属单原子催化剂在热催化或电催化或光催化中的应用。
15、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
16、本申请提供的金属单原子催化剂、制备方法及应用，将金属盐与有机胺试剂混合搅拌得到混合溶液；在惰性环境中于80℃-220℃的恒温条件下，所述混合溶液进行溶剂热反应3-48h，得到所述金属单原子催化剂，本申请使用的酰胺类有机胺试剂可通过溶剂热反应自缩聚形成导电的氮掺杂碳聚合物，反应溶液中的金属离子能够通过空电子轨道与导电氮掺杂碳聚合物的氮原子进行配位形成m-n键，进而实现单原子的稳定锚定。同时，由于该聚合物含有大量的氮原子，因此可以实现高负载量的金属单原子锚定。并且由于该聚合物载体的含氮基团可以实现反应过程中分子的快速吸附与活化，使得所制备的单原子催化剂在催化反应中表现出优异的催化活性和稳定性，能够应用于电催化co2还原、电催化co2环加成、电催化氧还原、光催化分解水制氢、光催化co2还原、电催化分解水析氢\析氧等反应体系中。
17、此外，该合成方法具有普适性，可以引入多种金属，发挥多元组分的协同催化作用，充分提高金属原子利用率，操作简单，价格低廉，因此具备大规模产业化应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在将金属盐与酰胺类有机胺试剂混合搅拌得到混合溶液的步骤中，所述金属盐与所述有机胺溶液的浓度比例为0.0007～0.1mol/L。
3.如权利要求1或2所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐包括硝酸盐、氯化盐、溴化盐、碘化盐、硫酸盐、醋酸盐、乙酸盐或乙酰丙酮盐中的一种或多种，所述金属盐中的金属元素包括铁铁、钴、镍、铬、铜、锌、银、钌、钼、钨、锰、钯、钌或铱中的一种或多种。
4.如权利要求1或2所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述酰胺类有机胺试剂包括甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、己内酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌为磁力搅拌，所述磁力搅拌的速度为50～800转/分钟。
6.如权利要求1所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在惰性环境中于80
7.一种金属单原子催化剂，其特征在于，由权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到。
8.如权利要求7所述的金属单原子催化剂，其特征在于，所述金属单原子催化剂包括载体和负载于所述载体上的金属单原子，所述载体为氮掺杂的碳聚合物，所述金属单原子包括铁、钴、镍、铬、铜、锌、银、钌、钼、钨、锰、钯、钌或铱。
9.如权利要求8所述的金属单原子催化剂，其特征在于，所述金属单原子为铜单原子催化剂，所述铜单原子催化剂中铜单原子的质量含量为5.12～25.56％。
10.一种如权利要求7所述的金属单原子催化剂在热催化或电催化或光催化中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在将金属盐与酰胺类有机胺试剂混合搅拌得到混合溶液的步骤中，所述金属盐与所述有机胺溶液的浓度比例为0.0007～0.1mol/l。
3.如权利要求1或2所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐包括硝酸盐、氯化盐、溴化盐、碘化盐、硫酸盐、醋酸盐、乙酸盐或乙酰丙酮盐中的一种或多种，所述金属盐中的金属元素包括铁铁、钴、镍、铬、铜、锌、银、钌、钼、钨、锰、钯、钌或铱中的一种或多种。
4.如权利要求1或2所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述酰胺类有机胺试剂包括甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、己内酰胺、二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌为磁力搅...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小龙，屈晔，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。