[发明专利]一种金属单原子催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将长链有机胺负载于多孔炭材料的孔道中，得到负载长链有机胺多孔炭材料；

S2：通过浸渍的方法将铁离子或者亚铁离子嫁接到所述负载长链有机胺多孔炭材料的氨基上；

S3：通过在惰性气氛下高温碳化和酸刻蚀，结束后离心、洗涤和干燥得到金属铁单原子材料得到金属铁单原子催化剂。

2.根据权利要求1所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述金属铁单原子通过与氮原子的配位作用均匀分散于N掺杂的C材料中。

3.根据权利要求1所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述多孔碳材料通过高温碳化生物质或高分子聚合物制备获得，所述多孔炭材料的比表面积大于1000m²·g^-1，孔径大于2nm。

4.根据权利要求1所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述负载的方法包括：将长链有机胺溶解于溶剂中得到长链有机胺溶液，将多孔炭材料加入到所述长链有机胺溶液中并进行搅拌，直至干燥。

5.根据权利要求1所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述长链有机胺和所述多孔碳材料的比例为(0.1-1.2):1。

6.根据权利要求1所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述长链有机胺为聚乙烯亚胺、聚苯胺中的一种或两种，且分子量为1000-70000。

7.根据权利要求1所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述浸渍的方法包括：将所述负载长链有机胺多孔炭材料加入到含有铁离子或者亚铁离子的金属盐溶液进行搅拌浸渍。

8.根据权利要求4或7所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂和所述金属盐溶液的溶剂为甲醇、乙醇和水中的一种，所述金属盐溶液的浓度为0.01-10mmol/L。

9.根据权利要求7所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述含有铁离子或者亚铁离子的金属盐与负载长链有机胺多孔炭材料的质量比为(0.005-0.05):1。

10.根据权利要求7所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述金属盐为铁离子或者亚铁离子的氯化物及其水合物、硝酸盐及其水合物、硫酸盐及其水合物中的一种。

11.根据权利要求7所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述高温碳化的条件包括：在惰性气体的氛围中在600-1000℃下进行碳化，碳化时间为1-5小时。

12.根据权利要求11所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述高温碳化的升温速率为1-10℃/分钟。

13.根据权利要求11所述的金属铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述惰性气体为氮气或氩气，所述酸刻蚀所采用的酸为氢氟酸、盐酸和硫酸中的一种。

14.一种金属铁单原子催化剂，其特征在于，所述催化剂由权利要求1-13任一项制备方法制备而得。