[發明專利]一種鋅單原子催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010424445.8
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111569930B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 周明;王楠
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/00;B01J35/10;C25B1/23;C25B11/091;H01M4/90
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙靜

1.一種Zn單原子催化劑的制備方法，包括下述步驟：

1）將水果類生物質和水混合后進行水熱反應，反應結束后將產物依次進行洗滌、水浴、冷凍干燥，得到生物質衍生的水凝膠；

所述水果類生物質為蘋果；

所述水熱反應的反應溫度為180±5℃，反應時間為10-12 h；

所述水浴條件為60±5℃下保持45-50 h；

2）將所述生物質衍生的水凝膠浸入含氮的液態生物質中，取出后干燥并研磨成粉末1；將所述粉末1加入到ZnCl₂溶液中，攪拌后將混合物干燥，并在N₂氣氛下進行退火；退火結束待產物冷卻到室溫，再將所述產物于酸溶液中進行處理，然后用水洗滌至中性、干燥并研磨成粉末2，即得所述Zn單原子催化劑；

所述粉末1與ZnCl₂的質量比為1：（15-20）；

所述步驟2）中，所述含氮的液態生物質為蛋清；

所述退火的條件為：900±10℃退火2 h。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟1）中，所述水果類生物質為塊狀；所述水為蒸餾水；

所述水果類生物質和水的質量比為1：（1.5-2.5）；

所述水熱反應在不銹鋼高壓釜中進行。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟1）中，所述洗滌是指用水和乙醇體積比1:1的混合液進行洗滌；

所述水浴在水浴鍋中進行；所述冷凍干燥的條件為-44 ℃冷凍24-48 h。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟2）中，所述生物質衍生的水凝膠浸入含氮的液態生物質的時間為0.5-1 h；所述干燥的條件為：60 ℃下干燥6-8 h。

5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟2）中，所述混合物干燥的條件為：100 ℃下干燥30-35 h。

6.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在：所述步驟2）中，所述酸溶液為鹽酸溶液，其濃度為2 M；用酸溶液進行處理的時間為4-5 h；

所述干燥并研磨成粉末2中干燥的條件為：60 ℃下干燥10-12 h；

所述步驟2）中，整個加熱和冷卻過程中，速率為5 ℃min^-1。

7.權利要求1-6中任一項所述方法制備得到的Zn單原子催化劑。

8.權利要求7所述的Zn單原子催化劑在制備二氧化碳還原反應催化劑中的應用和/或在制備氧氣還原反應催化劑中的應用。

9.權利要求7所述的Zn單原子催化劑作為二氧化碳還原反應催化劑的應用和/或作為氧氣還原反應催化劑中的應用。

10.根據權利要求8或9所述的應用，其特征在于：所述Zn單原子催化劑用于二氧化碳還原反應和/或氧氣還原反應。