[发明专利]一种锌单原子催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种Zn单原子催化剂的制备方法，包括下述步骤：

1）将水果类生物质和水混合后进行水热反应，反应结束后将产物依次进行洗涤、水浴、冷冻干燥，得到生物质衍生的水凝胶；

所述水果类生物质为苹果；

所述水热反应的反应温度为180±5℃，反应时间为10-12 h；

所述水浴条件为60±5℃下保持45-50 h；

2）将所述生物质衍生的水凝胶浸入含氮的液态生物质中，取出后干燥并研磨成粉末1；将所述粉末1加入到ZnCl₂溶液中，搅拌后将混合物干燥，并在N₂气氛下进行退火；退火结束待产物冷却到室温，再将所述产物于酸溶液中进行处理，然后用水洗涤至中性、干燥并研磨成粉末2，即得所述Zn单原子催化剂；

所述粉末1与ZnCl₂的质量比为1：（15-20）；

所述步骤2）中，所述含氮的液态生物质为蛋清；

所述退火的条件为：900±10℃退火2 h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述水果类生物质为块状；所述水为蒸馏水；

所述水果类生物质和水的质量比为1：（1.5-2.5）；

所述水热反应在不锈钢高压釜中进行。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述洗涤是指用水和乙醇体积比1:1的混合液进行洗涤；

所述水浴在水浴锅中进行；所述冷冻干燥的条件为-44 ℃冷冻24-48 h。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述生物质衍生的水凝胶浸入含氮的液态生物质的时间为0.5-1 h；所述干燥的条件为：60 ℃下干燥6-8 h。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述混合物干燥的条件为：100 ℃下干燥30-35 h。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在：所述步骤2）中，所述酸溶液为盐酸溶液，其浓度为2 M；用酸溶液进行处理的时间为4-5 h；

所述干燥并研磨成粉末2中干燥的条件为：60 ℃下干燥10-12 h；

所述步骤2）中，整个加热和冷却过程中，速率为5 ℃min^-1。

7.权利要求1-6中任一项所述方法制备得到的Zn单原子催化剂。

8.权利要求7所述的Zn单原子催化剂在制备二氧化碳还原反应催化剂中的应用和/或在制备氧气还原反应催化剂中的应用。

9.权利要求7所述的Zn单原子催化剂作为二氧化碳还原反应催化剂的应用和/或作为氧气还原反应催化剂中的应用。

10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述Zn单原子催化剂用于二氧化碳还原反应和/或氧气还原反应。