[发明专利]一种金属单原子的制备方法

摘要

本发明涉及一种金属单原子的制备方法，属于材料科学与工程技术领域。本发明方法制备的金属单原子包括Pt、Ag、Au、Pd、Rh、Ir、Ru、Co、Ni和Cu，和负载在TiO₂、氧化锌、氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锰、C₃N₄、介孔碳、超薄碳膜、石墨烯、碳纳米管或分子筛材料等的金属单原子。首先配置相应的一定浓度的前驱体溶液，待将溶液冷冻后，在冰相下，通过外场或者冰块中的反应物之间的反应对冰块进行处理。待冰块融化后，最终得到单原子溶液。其中，将单原子溶液与各种材料混合，超声，过滤，清洗，干燥，最终得到负载在各种材料上的单原子。本发明具有快速、高密度、大量、效率高、应用范围广等优点，相对于共沉淀和浸渍法等方法具有显著的优势。

主权项

1.一种金属单原子的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)用前驱体和溶剂配成质量‑体积浓度为0.01‑60mg/mL的前驱体溶液，所述的前驱体为金属单原子的化合物，所述的金属单原子为Pt、Ag、Au、Pd、Rh、Ir、Ru、Co、Ni和Cu中的任何一种，所述的溶剂为水、乙二醇、乙醇、三缩四乙二醇、二甲基甲酰胺或甲醛中的任何一种；(2)将步骤(1)制备的前驱体溶液冷冻成冰块，在设定环境中对冰块进行处理，设定环境为光场或热场，得到金属单原子冰块；所述光场为紫外光或可见光，光场的光强为0.1‑15mW/cm²，光照时间为5分钟‑20小时；所述热场由微波提供，热场的温度为100‑200℃，加热时间为10秒‑100秒；(3)将上述步骤(2)得到的金属单原子冰块置于黑暗环境中自然融化，得到金属单原子溶液；(4)将上述步骤(3)的金属单原子溶液与负载材料混合得到混合溶液，金属单原子的质量百分比为0.001％‑5％，对混合溶液过滤，用水洗涤过滤物，直至去除所有未反应的可溶性前驱体，将过滤物在20‑80℃温度下干燥1‑15小时，得到负载在负载材料上的单原子金属，其中所述的负载材料为TiO₂、氧化锌、氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锰、C₃N₄、介孔碳、超薄碳膜、石墨烯、碳纳米管或分子筛中的任何一种。