[發明專利]一種高熵單原子催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210173033.0
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114534742A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 田新龍;饒鵬;鄧培林;沈義俊
• 申請（專利權）人: 海南大學;海南深遠海新能源科技有限公司;海南大學三亞研究院
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/89;B01J37/08
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1.一種高熵單原子催化劑，其特征在于，所述高熵單原子催化劑包括至少五種金屬組分和類石墨烯碳材料；所述多種金屬組分以單原子的形式均勻負載在所述類石墨烯碳材料中。

2.根據權利要求1所述的高熵單原子催化劑，其特征在于，所述多種金屬組分包括鐵、鈷、鎳、銅、鉻、錳、鉑、鈀、釕，以及銥金屬中的至少五種。

3.一種如權利要求1至2任一所述高熵單原子催化劑的制備方法，其特征在于，包括：

混合金屬前體的制備：將碳模板前驅體和多種金屬前驅體溶解于酸性溶液中，得到第一混合溶液；將所述第一混合溶液通過減壓蒸餾的方式蒸干后于馬弗爐中焙燒，得到混合金屬前體；所用金屬前驅體至少五種；

高熵單原子催化劑的制備：將所述混合金屬前體和碳包覆前驅體溶解于緩沖溶液中，得到第二混合溶液；將所述第二混合溶液進行抽濾并烘干后于管式爐中焙燒，得到高熵單原子催化劑。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳模板前驅體為三聚氰胺、二氰二胺，以及尿素中的一種或多種。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述多種金屬前驅體包括含鐵前驅體、含鈷前驅體、含鎳前驅體、含銅前驅體、含鉻前驅體、含錳前驅體、含鉑前驅體、含鈀前驅體、含釕前驅體，以及含銥前驅體中的至少五種。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，

所述含鐵前驅體為氯化鐵和/或乙酰丙酮鐵；所述含鈷前驅體為氯化鈷和/或乙酰丙酮鈷；所述含鎳前驅體為氯化鎳和/或乙酰丙酮鎳；所述含鉻前驅體為氯化鉻和/或乙酰丙酮鉻；所述含錳前驅體為氯化錳和/或乙酰丙酮錳；所述含鉑前驅體為氯化鉑和/或乙酰丙酮鉑；所述含鈀前驅體為氯化鈀和/或乙酰丙酮鈀；所述含釕前驅體為氯化釕；所述含銥前驅體為氯化銥；所述含銅前驅體為氯化銅。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳包覆前驅體為多巴胺、鹽酸多巴胺、葡萄糖、蔗糖，以及聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。

8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液選自鹽酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的任意一種。

9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述緩沖溶液選自三羥甲基氨基甲烷、氨-氯化銨緩沖溶液、pH標準緩沖溶液，以及磷酸緩沖溶液中的任意一種。

10.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述馬弗爐中焙燒的燒結參數如下：

焙燒溫度為500-560℃，焙燒時間為30-240min，達到焙燒溫度所用的升溫速率為5-10℃/min。

11.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在高熵單原子催化劑的制備中，所述烘干的參數如下：于真空條件下進行烘干，烘干溫度為50-70℃，烘干時間為18-26h；

所述管式爐中焙燒的燒結參數如下：氮氣或氬氣保護條件下進行焙燒，焙燒溫度為800-1100℃，焙燒時間為30-240min，達到焙燒溫度所用的升溫速率為1-10℃/min。

12.一種如權利要求1-2任一所述的高熵單原子催化劑的應用，其特征在于，所述高熵單原子催化劑應用于高效電催化、有機催化或者生物診療。