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一種負(fù)載型金屬原子催化劑及其制備方法和應(yīng)用

文檔序號(hào):40581856發(fā)布日期:2025-01-07 20:21閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,包括以下幾個(gè)步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,還包括:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,所述納米多孔鎳模板的制備方法包括:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,所述鎳基合金片為ni30mn70,所述強(qiáng)酸弱堿鹽為硫酸銨。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,步驟一中所述的在納米多孔鎳模板上通過(guò)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)氮摻雜石墨烯包括:

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,所述的氮源和碳源為三聚氰胺,所述納米多孔鎳模板的面積(cm2)和所述三聚氰胺用量(mg)用量比例為1:10~1:100,所述加熱處理設(shè)備內(nèi)的保護(hù)氣體為20~200sccm氬氣和20~200sccm氫氣,所述的氮摻雜石墨烯生長(zhǎng)溫度為700℃~1000℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,步驟一中所述的再將表面生長(zhǎng)有所述氮摻雜石墨烯的所述納米多孔鎳模板進(jìn)行腐蝕,得到自支撐的氮摻雜納米多孔石墨烯,包括:

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,步驟二所述的在所述氮摻雜納米多孔石墨烯的表面欠電位沉積待置換金屬單原子,得到待置換金屬單原子負(fù)載的氮摻雜納米多孔石墨烯,包括:

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,所述的待置換金屬為鉛、鐵、鈷、鎳或銅,對(duì)應(yīng)的,所述的待置換金屬前驅(qū)體溶液為硝酸鉛的硝酸溶液、硫酸亞鐵的硫酸溶液、硫酸鈷的硫酸溶液、硫酸鎳的硫酸溶液或硫酸銅的硫酸溶液。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,在所述的硫酸銅的硫酸溶液中,所述硫酸溶液為0.1mol/l~0.5mol/l,加入的所述硫酸銅的濃度為2mmol/l~20mmol/l;所述欠電位沉積電壓相對(duì)于銀/氯化銀電極為0v~0.3v,沉積時(shí)間為30s~600s。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,在步驟二中,所述的第一金屬前驅(qū)體溶液為含有氯金酸或氯鉑酸鉀的硫酸溶液,對(duì)應(yīng)的,所述第一金屬為金或鉑。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,在所述的含有氯金酸的硫酸溶液中,所述的硫酸溶液為5mmol/l~50mmol/l的,所述的氯金酸的濃度為1mmol/l~10mmol/l;在步驟二所述的在開(kāi)路電壓下靜置的時(shí)間為1min~30min。

13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,在步驟三中,所述的第二金屬前驅(qū)體溶液為含有四氯鈀酸鉀、氯化釕、氯化銠或四氯鉑酸鉀的硫酸溶液,對(duì)應(yīng)的,所述第二金屬為鈀、釕、銠或鉑。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載型金屬原子催化劑的制備方法,其特征在于,在所述的含有四氯鉑酸鉀的硫酸溶液中,所述的硫酸溶液為5mmol/l~50mmol/l,所述的四氯鉑酸鉀的濃度為1mmol/l~10mmol/l,在步驟三所述的在開(kāi)路電壓下靜置的時(shí)間為1min~30min。

15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的方法制備的負(fù)載型金屬原子催化劑,包括負(fù)載在氮摻雜納米多孔石墨烯上的金鉑雙原子催化劑。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的負(fù)載型金屬原子催化劑,作為電解水催化劑的應(yīng)用。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種負(fù)載型金屬原子催化劑及其制備方法和應(yīng)用,其中制備方法包括:制備氮摻雜納米多孔石墨烯;采用欠電位沉積和電置換制備第一金屬單原子催化劑。本發(fā)明利用氮摻雜納米多孔石墨烯表面的吡啶氮缺陷位點(diǎn)作為欠電位沉積金屬單原子的位點(diǎn),并通過(guò)第一步欠電位沉積的得到金屬單原子催化劑。進(jìn)一步的,還可以采用欠電位沉積和電置換制備第一金屬和第二金屬雙原子催化劑,即第一步的金屬單原子還可以作為第二步欠電位沉積的位點(diǎn)進(jìn)一步制備金屬單原子,組成金屬雙原子結(jié)構(gòu)。利用金屬與載體間的強(qiáng)相互作用以及金屬與金屬間的電子結(jié)構(gòu)的差異,對(duì)具有催化活性的金屬原子的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,使金屬原子在不同電解液中表現(xiàn)出不同的催化活性。

技術(shù)研發(fā)人員:劉攀,吳灝斐,張棋雯,歐陽(yáng)子,周艷方,王彥月,杜昊
受保護(hù)的技術(shù)使用者:上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/6
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