[发明专利]贵金属单原子-钙铝石笼状亚纳米腔复合催化剂的受控合成方法及产品和应用

权利要求书

1.一种贵金属单原子-钙铝石笼状亚纳米腔复合催化剂的受控合成方法，其特征在于，利用结构明确的钙铝石12CaO·7Al₂O₃(C₁₂A₇)晶体表面的笼状亚纳米腔体稳定贵金属单原子的异相催化剂的受控合成方法，贵金属单原子的稳定化通过钙铝石C₁₂A₇中腔纳米结构的独特限域作用实现，首先，利用Ca(OH)₂和 Al(OH)₃水热合成出钙铝石C₁₂A₇，接着真空浸渍法引入贵金属单原子，包括以下步骤：

a.一种结构明确笼状亚纳米腔体的钙铝石C₁₂A₇的制备，步骤为：

第一步，按照 Ca：Al =12：14 的化学计量比称取Ca(OH)₂和Al(OH)₃固体放入烘箱中，在110℃下烘至恒重，以去除Ca(OH)₂和 Al(OH)₃固体中的结晶水；

第二步，将Al(OH)₃与Ca(OH)₂固体加入研钵中，加入少量的去离子水，研磨30分钟，使Ca(OH)₂和Al(OH)₃固体在水中混匀，得悬浊液；

第三步，将悬浊液转移至带有聚四氟内衬的高压反应釜中140～170℃进行水热反应，保持6小时，反应釜内置搅拌转速为360 r min^-1；反应结束后，从聚四氟乙烯内衬中取出白色浆料；

第四步，将白色浆料用去离子水反复洗涤、离心后烘干，置入马弗炉中煅烧，以10℃min^-1的速率升温至400～900℃煅烧5小时，冷却后取出，最后经过研磨即得到笼状亚纳米腔体钙铝石C₁₂A₇；

b.单原子贵金属-钙铝石复合材料的制备，步骤为：

第一步，将所制备的钙铝石 C₁₂A₇粉末置于真空架上，加热至500℃温度下并抽至10^-4 Pa高真空状态，处理4小时，以去除吸附在C₁₂A₇粉末表面的水和氧气；

第二步，向真空处理过的钙铝石 C₁₂A₇粉末加入甲醇溶液中，得到钙铝石 C₁₂A₇粉末溶液，接着通入氩气，在氩气气氛保护下搅拌分散均匀，将含有贵金属的金属盐前驱物溶解于甲醇溶液中，缓慢滴加至钙铝石 C₁₂A₇粉末溶液中；

第三步，控制溶剂挥发温度为40℃，开启真空；利用真空处理挥发甲醇溶剂，从而得到脱除甲醇的粉末固体，最后，向所得的粉末固体体系中通入H₂/Ar还原气体，还原温度控制为150～300℃，反应4小时，即得到稳定的单原子贵金属-钙铝石笼状亚纳米腔复合材料。

2.根据权利要求1所述的单原子贵金属-钙铝石笼状亚纳米腔复合催化剂的受控合成方法，其特征在于，所述的含有贵金属的金属盐前驱物为H₂PtCl₆前驱物。

3.根据权利要求1所述的单原子贵金属-钙铝石笼状亚纳米腔复合催化剂的受控合成方法，其特征在于，所述的钙铝石C₁₂A₇制备的水热温度设置为150℃。

4.根据权利要求1所述的单原子贵金属-钙铝石笼状亚纳米腔复合催化剂的受控合成方法，其特征在于，所述的钙铝石C₁₂A₇的煅烧温度从室温开始，以 10℃/min的升温速度升至400～650℃。

5.根据权利要求4所述单原子贵金属-钙铝石笼状亚纳米腔复合催化剂的受控合成方法，其特征在于，温度升至600℃。