[發(fā)明專利]一種金屬單原子材料的制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110860289A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉敏;林翌陽;傅俊偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J23/72;C25B11/06
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，使用保護(hù)劑、添加劑以及與金屬原子配位的前驅(qū)體，對含碳化合物進(jìn)行一系列表面修飾處理，隨后在惰性氣氛下進(jìn)行碳化，并后處理去除保護(hù)劑，得到金屬單原子材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)劑為能夠形成高溫下穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物，所述添加劑為無機(jī)酸和/或有機(jī)酸，所述含碳化合物為碳單質(zhì)和/或含碳有機(jī)物。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)劑為硅酸四乙酯；所述無機(jī)酸為鹽酸、硫酸和硝酸中的一種或多種，所述有機(jī)酸為甲酸和/或乙酸；所述碳單質(zhì)為活性炭、納米碳球和碳納米管中的一種或多種，所述含碳有機(jī)物為三聚氰胺、尿素、蔗糖和葡萄糖中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述與金屬原子配位的前驅(qū)體為卟啉類金屬化合物和/或酞菁類金屬化合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述與金屬原子配位的前驅(qū)體和含碳化合物之間的質(zhì)量比在0.5-5之間，所述保護(hù)劑和添加劑之間的體積比在0.5-5之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述表面修飾處理過程為：將與金屬原子配位的前驅(qū)體、含碳化合物進(jìn)行溶劑混合，然后攪拌，溶劑蒸發(fā)，再加入保護(hù)劑和添加劑研磨；所述后處理過程為：對碳化后材料依次進(jìn)行酸刻蝕、水洗、過濾、干燥、研磨。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑為四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亞砜(DMSO)中的一種或者多種，所述酸刻蝕中采用的酸為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸中的一種或者幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述碳化的溫度為500℃～1100℃，升溫速率為1～20℃/分鐘，碳化時間為1-12小時，惰性氣氛為氮氣和/或氬氣，純度99-99.99％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬單原子材料的制備方法，其特征在于，所述金屬單原子材料包括鐵單原子材料、鈷單原子材料、鎳單原子材料、銅單原子材料。

10.權(quán)利要求1所述金屬單原子材料的制備方法得到的金屬單原子材料應(yīng)用于電催化氧氣還原反應(yīng)及二氧化碳還原反應(yīng)。