[發(fā)明專利]一種金屬原子催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111134363.0
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113856723B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜海波;李春忠;沈建華;文應(yīng)強(qiáng);余盛偉;陸吉源;謝翔;孫雪
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 王衛(wèi)彬;劉奉麗

1.一種金屬原子催化劑的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：將含氮有機(jī)物、金屬鹽和有機(jī)小分子助劑依次進(jìn)行第一次球磨、酸處理、第二次球磨、熱解、酸洗和重結(jié)晶；

所述金屬原子催化劑的制備方法滿足下述條件：

（1）所述含氮有機(jī)物為尿素、三聚氰胺和雙氰胺中的一種或多種；

（2）所述金屬鹽為金屬氯化鹽、金屬硝酸鹽、金屬碳酸鹽、金屬醋酸鹽、金屬硫酸鹽、金屬草酸鹽和金屬酞菁鹽中的一種或多種；

其中，所述金屬為過渡金屬元素；

（3）所述有機(jī)小分子助劑為L-丙氨酸、抗壞血酸、L-精氨酸和L-谷氨酸中的一種或多種；

（4）所述含氮有機(jī)物、所述金屬鹽和所述有機(jī)小分子助劑的用量為：以重量份數(shù)計，200-400份含氮有機(jī)物、1-2份金屬鹽和30-80份有機(jī)小分子助劑；

所述酸處理包括：將所述第一次球磨所得產(chǎn)物與酸溶液混合得固液混合物，之后研磨、烘干；

所述酸處理中，所述酸溶液中的酸為無機(jī)酸；所述酸處理中，所述酸溶液中的溶劑為水或有機(jī)溶劑；

所述熱解為分段升溫進(jìn)行熱解；

所述熱解包括一段升溫和二段升溫；

所述酸洗包括用酸溶液對所述熱解所得產(chǎn)物進(jìn)行酸洗，之后洗滌，烘干；

所述酸洗中，所述酸溶液中的酸為無機(jī)酸；

所述重結(jié)晶為升溫后保溫，之后冷卻；所述重結(jié)晶在保護(hù)氣體下進(jìn)行；

所述金屬原子催化劑以氮摻雜碳為骨架，所述金屬原子錨定在所述骨架上；

所述骨架為層狀石墨烯結(jié)構(gòu)，所述骨架上所負(fù)載的所述金屬原子呈原子級分散狀態(tài)；

所述金屬原子催化劑無金屬原子團(tuán)聚現(xiàn)象；

所述金屬原子的含量為1-3wt%；

所述金屬原子催化劑具有多孔結(jié)構(gòu)，所述金屬原子催化劑的比表面積為400-650m2/g；

所述金屬原子催化劑滿足下述條件：

（1）所述多孔結(jié)構(gòu)的孔徑為2-100nm；

（2）所述金屬為過渡金屬元素。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬原子的含量為1.5-2.7wt%。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬原子的含量為1.52-2.65wt%。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬原子催化劑的比表面積為440-635m2/g。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬原子催化劑的比表面積為449.77-631.07m2/g。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔徑為15-20nm。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬為Fe、Co、Ni、Mn和Cu中的一種或多種。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氮有機(jī)物為三聚氰胺。

9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽為金屬醋酸鹽。

10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬為Fe、Co、Ni、Mn和Cu中的一種或多種。

11.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)小分子助劑為L-丙氨酸。

12.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氮有機(jī)物、金屬鹽和有機(jī)小分子助劑的用量為：以重量份數(shù)計，240份含氮有機(jī)物、1份金屬鹽和40份有機(jī)小分子助劑。

13.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨的轉(zhuǎn)速為300-500r/min；

和/或，所述球磨的時間為40-100min。