【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化劑，具體涉及一種激光固相合成原子級催化劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、催化劑在化工、醫療、農業和環境保護等諸多行業發揮著重要作用。氫能是一種高熱值的二次清潔能源，催化劑是制氫產業中最關鍵的材料之一，但其在制備和應用上仍面臨兩大瓶頸，一是技術上缺少批量化制備手段；二是巨大用量導致我國當前電解水制氫的成本高達38元/千克。為了解決上述問題，原子級催化材料快速發展起來。原子級催化材料包括單原子，雙原子，原子團簇以及單、雙原子合金等。它們是通過減少傳統納米顆粒催化劑的尺寸提升催化劑的原子利用率，從而降低材料成本。當催化劑尺寸降低到原子級時，原子利用率最大化，并且金屬-載體的強相互作用可以帶來高穩定性。當前，高效快速獲得原子級催化劑的方法包括碳熱沖擊法、快速移動床熱解法、微波加熱法、焦耳快速加熱法，但這些方法對于載體有著特定需求，并且擴大化生產難度高。
2、在原子級催化材料的制備方面，專利文獻cn112221528a、cn113430540a公布了采用常規水熱法合成單原子催化劑的方法，制備過程需要反應釜、高溫水熱和多步升溫，不利于批量生產。脈沖激光液相燒蝕技術在20世紀90年代首次被捷克和德國科學家提出，在功能納米材料制備、改性中具有獨特優勢。專利文獻cn114029505a公開了使用激光燒蝕液相中的前驅體獲得原子級催化劑的方法，反應過程需要依賴特定的液相環境。基于此，如何簡單、高效，且能夠批量化生產原子級催化劑是一個亟需解決的問題。
技術實現思路
1、本
2、為實現前述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案包括：
3、本專利技術的一個方面提供了一種激光固相合成原子級催化劑的制備方法，其包括：形成固相反應體系，所述固相反應體系包括表面具有多個錨定點的碳基材料以及負載于所述碳基材料上的金屬鹽前驅體，所述金屬鹽前驅體與所述錨定點結合；對所述固相反應體系進行激光輻照，使所述金屬鹽前驅體被還原形成原子級催化劑。
4、本專利技術的另一個方面提供了由前述制備方法制備得到的原子級催化劑。所述原子級催化劑包括單原子催化劑、雙原子催化劑、單原子合金催化劑、雙原子合金催化劑、原子團簇催化劑中的任意一種。
5、本專利技術的另一個方面提供了前述原子級催化劑在催化反應中的應用。
6、進一步地，所述應用包括在產氫、制氧、工業有機能源產品、能源轉化、醫療、農業或環境保護中的應用。
7、相較于現有技術，本專利技術至少具有以下的有益效果：
8、（1）工藝簡單：本專利技術中激光光斑接觸載體材料的瞬間發生光熱/光化學作用，還原負載在載體上的金屬鹽前驅體，高效制備原子級分散材料；
9、（2）普適性強：本專利技術的合成方法不依賴特定的反應環境，適用于各種含錨定點的碳基材料和具有催化活性的金屬元素，可針對催化反應所需的活性中心設計選擇材料并制備原子級催化劑；
10、（3）批量化生產：激光固相合成過程中合成參數穩定，調控激光的參數，可以批量化生產原子級催化劑，從而滿足化學工業、石油加工工業、能源、制藥工業及環境保護等領域中對各類催化劑的需求。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種激光固相合成原子級催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固相反應體系的形成過程具體包括：使含有金屬鹽前驅體的液相體系與所述碳基材料接觸或混合；去除所述液相體系中的溶劑，獲得所述固相反應體系。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：采用所述碳基材料作為濾材，對所述液相體系進行過濾，形成所述固相反應體系；
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在所述固相反應體系中，所述碳基材料與金屬鹽前驅體的質量比范圍為20：1~50：1；
5.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述激光的波長范圍為248?nm~10.6μm；
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽前驅體中的金屬元素包括銅、鎳、鐵、鈷、鈀、鉑、釕、銥、鈦、錳、鉻中的任意一種或兩種以上的組合。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述碳基材料包括含非金屬元素的碳基材料、含材料學缺陷的碳基材料中的任意一種；所述非金屬元素包括N、O、S、P元素中的任意一種或
8.根據權利要求1或7所述的制備方法，其特征在于：所述碳基材料包括無需碳化的碳氮材料、碳納米管材料中的任意一種或兩種以上的組合；所述碳氮材料包括g-C3N4、C3N2，C2N，CN中的任意一種；
9.由權利要求1-8中任一項所述的制備方法制備得到的原子級催化劑，其特征在于：所述原子級催化劑包括單原子催化劑、雙原子催化劑、單原子合金催化劑、雙原子合金催化劑、原子團簇催化劑中的任意一種。
10.權利要求9所述的原子級催化劑在催化反應中的應用；
...【技術特征摘要】
1.一種激光固相合成原子級催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固相反應體系的形成過程具體包括：使含有金屬鹽前驅體的液相體系與所述碳基材料接觸或混合；去除所述液相體系中的溶劑，獲得所述固相反應體系。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：采用所述碳基材料作為濾材，對所述液相體系進行過濾，形成所述固相反應體系；
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在所述固相反應體系中，所述碳基材料與金屬鹽前驅體的質量比范圍為20：1~50：1；
5.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述激光的波長范圍為248?nm~10.6μm；
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽前驅體中的金屬元素包括銅、鎳、鐵、鈷、鈀、鉑、釕、銥、鈦、錳、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張冉，劉鑄，劉玉項，黃軼禾，唐儉愛，趙榮霞，李琳，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。