[发明专利]一种催化剂的批量制备方法及反应装置

权利要求书

1.一种催化剂的批量制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、通过引入氮源气体，煅烧完成对碳载体的掺杂，得到氮掺杂的碳载体基材；

S2、通过控制气体的流量和流向，实现气体分别对多个金属靶材轰击，气体对金属靶材的轰击呈间歇式，多个金属靶材上各自的金属原子在气体的轰击下分别析出并沉积于S1制得的碳载体基材上，得到单原子合金催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述氮源气体的通入流量为0.05-0.1m³/s；

所述煅烧温度为400℃-800℃，煅烧时间为12-18h；

所述氮掺杂的碳载体基材中氮与碳元素的摩尔比为1:1-10；

所述碳载体为碳纳米颗粒、碳纳米管、碳纳米球、碳纳米纤维网中的一种或几种；

所述氮源气体为氨气、一氧化氮、氧化亚氮中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述气体流量为300-700ml/min；

所述气体为氦气，氩气中的一种或几种；

所述金属靶材为Pt、Pd、Ru、Ir、Co、N、Cu、Fe中的一种或多种；

所述间歇式轰击的间隔为3-5s。

4.一种权利要求1-3任一项所述催化剂的批量的制备方法所使用的反应装置，其特征在于：所述装置包括气源瓶、多根与气源瓶相接的气管以及真空沉积炉；多根气管远离气源瓶的一端均与真空沉积炉相通，多根气管内位于气源瓶与真空沉积炉之间均设有靶材轰击区，多根气管上均设有电磁流量阀以及电动开关阀。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述真空沉积炉内转动设有供碳载体粉末存储的绝缘转筒，所述绝缘转筒上分布有供金属原子进入的通孔道。

6.一种权利要求4-5任一项所述反应装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

控制绝缘转筒匀速转动；将碳载体基材放入反应装置的内，同时将多个不同的金属靶材分别置于各个气管的靶材轰击区内，气源瓶为多根气管提供气体，电动开关阀控制通气气管的数量，以及实现气管的间歇式通断，以完成气体对金属靶材的间歇式轰击，电磁流量阀控制流量大小，金属靶材上的金属原子析出后进入匀速转动的绝缘转筒内，并沉积在载体基材上得到单原子合金催化剂。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述真空沉积炉内的温度为100-225℃，真空沉积炉内真空度为1×10^-2-100×10^-2Pa，真空沉积炉的输出电压为(400-450V)/靶，输出电流为(10-15A)/靶；

所述气源瓶为靶材轰击区提供气体压力范围为1000-10000Pa。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述绝缘转筒的转速为100r-500r。