[发明专利]一种ZIF-L衍生的负载单分散FeNx活性位点的多级孔碳及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种ZIF-L衍生的负载单分散FeNx活性位点的多级孔碳，其特征在于，所述多级孔碳为中部开设有通孔的类六边形片状结构，所述片状结构中分布有大孔、介孔和微孔，所述多级孔碳上负载有单原子Fe；

ZIF-L衍生的负载单分散FeNx活性位点的多级孔碳的制备方法，包括以下步骤：

（1）将2-甲基咪唑、第一锌盐、铁前驱体及ZIF-L前驱体溶于甲醇中，搅拌后得到混合物，所述混合物进行溶剂热反应，使所述ZIF-L前驱体中的层状骨架结构相变为ZIF-8的方钠石型分子笼骨架结构，然后分离得到固态中间产物；

（2）在非活性气体氛围下，将所述固态中间产物高温煅烧得到所述多级孔碳，其中煅烧温度不低于金属锌的沸点，且不高于金属铁的沸点。

2.根据权利要求1所述的多级孔碳，其特征在于，所述多级孔碳上单原子Fe的负载量为1.3-1.4 wt%。

3.根据权利要求2所述的多级孔碳，其特征在于，所述多级孔碳上单原子Fe的负载量为1.34 wt%。

4.根据权利要求1或2所述的多级孔碳，其特征在于，所述片状结构的边长为2-5μm；和/或

所述通孔的开口面积占所述片状结构径向外沿面积的10-80%；和/或

所述大孔的孔径为50-200nm；和/或

所述介孔的孔径为2 -40 nm；和/或

所述微孔的孔径为0.4-2 nm。

5.根据权利要求4所述的多级孔碳，其特征在于，所述所述片状结构的边长为2-5μm；和/或

所述通孔的开口面积占所述片状结构径向外沿面积的50-80%；和/或

所述大孔的孔径为50-200nm；和/或

所述介孔的孔径为3-5nm；和/或

所述微孔的孔径为0.4-0.8nm。

6.根据权利要求1所述的多级孔碳，其特征在于，所述2-甲基咪唑、第一锌盐和所述铁前驱体的摩尔比为（3-5）：（0.8-1.2）：（0.3-0.3）；和/或

所述铁前驱体和所述ZIF-L前驱体的重量比为1：0.1-0.5。

7.根据权利要求6所述的多级孔碳，其特征在于，所述2-甲基咪唑、第一锌盐和所述铁前驱体的摩尔比为4:1:0.2；和/或

所述铁前驱体和所述ZIF-L前驱体的重量比为1：0.28。

8.根据权利要求1所述的多级孔碳，其特征在于，步骤（1）中，所述ZIF-L前驱体的制备过程为：将2-甲基咪唑、第二锌盐溶于水中，反应并分离后得到ZIF-L前驱体。

9.根据权利要求8所述的多级孔碳，其特征在于，步骤（1）中，所述ZIF-L前驱体的制备过程为：将所述2-甲基咪唑溶于水中，得到溶液A，将所述第二锌盐溶于水中，得到溶液B，将所述溶液A和所述溶液B混合后，搅拌至少3h后，分离后得到所述ZIF-L前驱体。

10.根据权利要求1所述的多级孔碳，其特征在于，步骤（1）中，所述溶剂热反应的温度为70-140℃；和/或

步骤（1）中，所述溶剂热反应的时间不少于3h。

11.根据权利要求10所述的多级孔碳，其特征在于，步骤（1）中，所述溶剂热反应的温度为120℃；和/或

步骤（1）中，所述溶剂热反应的时间为4h。

12.根据权利要求1所述的多级孔碳，其特征在于，步骤（2）中，所述高温煅烧的温度为900-1100℃；和/或

步骤（2）中，升温速率为3-7℃/min；和/或

步骤（2）中，所述高温煅烧的时间不少于1.5h。