[发明专利]超声辅助置换反应制备的单原子贵金属催化剂及其方法

权利要求书

1.超声辅助置换反应制备单原子贵金属催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）前驱体金属有机骨架材料Zn_xM_y-ZIF的制备：将Zn(NO₃)₂·6H₂O 和M(NO₃)₂·6H₂O溶解在无水甲醇中作为A液，称取2-甲基咪唑溶解在无水甲醇中作为B液，然后超声分散均匀，在搅拌状态下，把B液逐滴滴加到A液中，继续搅拌反应，反应完成后离心分离，洗涤，烘干，研细之后真空干燥，得到Zn_xM_y-ZIF；所述Zn(NO₃)₂·6H₂O 和M(NO₃)₂·6H₂O中Zn/M的摩尔比要大于19:1；

（2）前驱体的煅烧：将步骤（1）制备得到的Zn_xM_y-ZIF平铺在石英瓷舟上，放入管式炉中在惰性气氛下950~1050℃进行煅烧，得到的M SAs-CN-y放入惰性气体中保护，其中M SAs-CN-y中的y代表M的摩尔百分比；

（3）单原子催化剂的制备：量取水倒入反应容器中，在惰性气氛保护下，将步骤（2）所得M SAs-CN-y加入到所述反应容器中，然后启动超声细胞破碎仪，超声分散均匀后，称取贵金属盐配制成溶液，逐滴滴加到所述反应容器中，整个过程中反应液一直处于惰性气体保护下并且温度保持在10~30℃，继续超声30~120 min，再把反应液离心分离，洗涤后干燥，即可得到单原子贵金属催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述M(NO₃)₂·6H₂O中的M为Co、Cu或Ni；所述Zn(NO₃)₂·6H₂O 和M(NO₃)₂·6H₂O的总量与配体2-甲基咪唑的摩尔比为1:2~1:8。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述搅拌反应的时间为6-48 h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述煅烧的程序为：首先在10~400℃保持30~120 min，然后以1~10℃/min 升温至950~1050℃，保持2~6 h，最后以2~20℃/min的降温速率降到常温。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述惰性气氛的流速为20~100ml/min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述超声采用间歇式超声，间歇时间为0.1~3 s，超声的功率为200~650 W。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述贵金属盐为H₂PtCl₆·6H₂O、Pd(NO₃)₂、 RuCl₃·3H₂O和IrCl₃中的一种以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述单原子贵金属催化剂中贵金属的负载量为0.5~2.0 wt%。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述溶液的浓度小于20 mmol/L。

10.由权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的单原子贵金属催化剂。