[发明专利]一种基于表面固定法制备的单原子催化剂

权利要求书

1.一种表面固定化制备单原子催化剂的方法，其特征在于，将过渡金属离子与有机配体的配位化合物负载到有机基底材料上，在200-400℃加热条件下，金属配合物的MXn中心在热解过程中保持不变，与杂原子相连的有机基团与基底通过碳碳键或碳杂键的重构固定在基底材料表面，从而实现相应单原子催化剂可控的、简单有效的制备；可选择的过渡金属离子包括Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd或Pt，有机配体中具有1-4个N、O、S、P配位原子，基底材料为含有有机基团、具有较大的可接触表面的片层状或大孔结构的MOF、COF或多孔聚合物。

2.如权利要求1所述一种表面固定化制备单原子催化剂的方法，其特征在于，所述金属配合物负载方法如下：

活性金属配合物溶于一定溶剂后，在使用溶剂热法制备MOF、COF时，将配合物原位负载于生成的MOF、COF上，或通过浸渍法将配合物负载在材料表面上；通过控制金属配合物负载浓度及制备条件，在基底材料表面形成单分散的金属配合物位点，负载量在1-20％。

3.如权利要求1所述一种表面固定化制备单原子催化剂的方法，其特征在于，将负载配合物的基底材料干燥后，在200-400℃惰性气体或空气条件下热解，通过基底材料有机基团与配合物有机基团间的反应，将具有催化的活性位点固定于载体表面，热解升温速率为1-5℃/min，热解时间为1-4h。

4.如权利要求1所述一种表面固定化制备单原子催化剂的方法，其特征在于，可选择的有机配体包括多齿脂肪胺、芳胺、吡啶、多齿氮杂环、环番、冠醚、穴醚类配体或有机膦配体。

5.如权利要求1所述一种表面固定化制备单原子催化剂的方法，其特征在于，所述的MOF为金属离子与羧酸类配体，咪唑类配体，联吡啶类配体形成的片层状或大孔状MOF，所述的金属离子为 Mn、Fe、Co、Ni、Cu或 Zn，所述的羧酸类配体为1,3,5-均苯三甲酸、联苯二甲酸、1,3,5-三(4-羧基苯基)苯、1,4-苯二甲酸或3,3',5,5'-联苯四甲酸；所述的COF为胺与醛缩合成的亚胺类COF；所述的多孔聚合物为多孔有机聚合物。

6.如权利要求1所述一种表面固定化制备单原子催化剂的方法，其特征在于具有可控的单原子活性物种及浓度，合成简便，成本低，生产无三废排放，易于大规模制备。