[發明專利]一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011269900.8
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112221530A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 宗玲博;吳偉翠;陳新;張文君;王磊
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/08;B01J35/10;H01M4/90
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王敏

1.一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟：

1)稱取活化后的碳球加入至去離子水中形成A溶液，備用；

2)稱取金屬鹽加入至去離子水中形成B溶液，備用；

3)將所述A溶液和所述B溶液混合，并室溫攪拌反應，得到產物；

4)用去離子水洗滌所述產物，隨后烘干，并在惰性氣體保護下，將所述產物與氮源研磨得到固體粉末；

5)將步驟4)得到的固體粉末煅燒，最終得到所述非貴金屬單原子雙功能電催化劑。

2.根據權利要求1所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述A溶液的濃度為1-1000g/L；所述B溶液的濃度為0.0001-100g/L。

3.根據權利要求1或2所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，金屬鹽為FeCl₃、MnCl₂、FeCl₂、CuCl₂、CoCl₂、NiCl₂、ZnCl₂、RECl₃及其相應的水合硝酸鹽或醋酸鹽；且攪拌時間為10～20h，攪拌速率為200～1600rpm/min。

4.根據權利要求1所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，A溶液與B溶液的混合濃度比為(1～100)：1。

5.根據權利要求1所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中，氮源至少為多巴胺、尿素、三聚氰胺、蛋白胨、銨鹽、硫脲中的一種；且所述產物與所述氮源的質量比為1：(1～20)。

6.根據權利要求5所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述烘干溫度為40℃～80℃，烘干時間為6～12h。

7.根據權利要求1所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中的煅燒溫度為600℃～1100℃，升溫速度為1～20℃/min，保溫時間為1～10h。

8.根據權利要求1所述的一種非貴金屬單原子雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑的合成方法是缺陷位和空位吸附。

9.一種如權利要求1～8任一所述方法制備的非貴金屬單原子雙功能電催化劑在氧還原和氧析出反應中的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，還包括：氫氣析出反應、氯氣析出反應、氮氣還原反應、二氧化碳還原反應、甲醇氧化反應或甲烷氧化反應中催化劑的制備。