【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及碳復合材料領域，尤其涉及一種富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、金屬有機框架結構是一類重要的碳材料前體，可以為金屬原子提供大量空間位點，保證金屬在碳載體中的均勻分布。同時由于衍生的碳材料具有高比表面積及孔隙率而備受關注。在金屬有機框架衍生碳材料中，煅燒后金屬的存在形式包括單原子，原子簇或者納米粒子中的至少一種。其中單原子材料由于擁有最高的原子利用率，可調節的配位環境，以及在多種催化過程中的高活性及選擇性，已經在能源，化學及環境領域得到了廣泛的研究，因此在金屬有機框架衍生的碳材料中提升單原子位點密度成為重中之重。
2、目前，相關合成方法已有報道，常見的提升單原子位點密度的策略包括：sio2模板法，通過介孔sio2包覆處理，可在預碳化過程中誘導zif-8菱面十二面體面和棱上的非均勻熱應力分布，從而形成大外比表面積的凹面結構，同時實現了高的單金屬含量和fe原子利用率（wan,?x.,?liu,?x.,?li,?y.?et?al.?fe–n–c?electrocatalyst?with?dense?activesites?and?efficient?mass?transport?for?high-performance?proton?exchangemembrane?fuelcells.?nat.?catal.,?2019,?2,?259–268）；二次摻雜法，采用化學摻雜和吸附相結合的兩步法：第一步，將mn摻雜的zif-8前體碳化，然后用酸溶液浸出以制備具有最佳氮摻雜和
3、氟，作為電負性最高的雜原子，可以通過與金屬原子的電子相互作用，在煅燒過程中，嵌入碳載體，捕獲游離的金屬原子，防止團聚，從而提升單原子位點密度。目前常用的氟源包括nh4f（srinu?a.,?akhila?k.?structurally?modulated?graphitic?carbonnanofiber?and?heteroatom?(n,f)engineering?toward?metal-free?orrelectrocatalysts?for?polymer?electrolyte?membrane?fuel?cells.?acs?appl.mater.?interfaces,?2020,?12,?11438?11449），四氟對苯二甲醛?(tfta)?（sun?y.n.,yang?j.q.,?ding?x.s.,?etal.?synergetic?contribution?of?nitrogen?and?fluorinespecies?in?porous?carbons?as?metal-free?and?bifunctional?oxygenelectrocatalysts?for?zinc–air?batteries.?appl.?catal.?b?environ.,?2021,?297,120448），聚四氟乙烯（ptfe）（meng?k.,?liu?q.,?huang?y.y.,?et?al.facile?synthesisof?nitrogen?and?fluorine?co-doped?carbon?materials?as?efficientelectrocatalysts?for?oxygen?reduction?reactions?in?air-cathodemicrobial?fuelcells.?j.?mater.?chem.?a,?2015,?3,?6873–6877），naf（zhang?f.,?zhang?d.q.,?liux.q.?et?al.?fluorine?enhanced?pyridinic-n?configuration?as?an?ultra-activesite?for?oxygenreduction?reaction?in?both?alkaline?and?acidic?electrolytes.carbon,?2022,?187,?67-77），nafion（richa?s.,?vibhak.?cobalt?nanoparticle-embedded?porous?carbon?nanofibers?with?inherent?nand?f-doping?as?binder-freebifunctional?catalysts?for?oxygen?reduction?andevolution?reactions.chemphyschem,?2017,?18,?223–229），xef2（meng?y.,?li?j.c.,?zhao?s.y.,?et?al.fluorination-assisted?preparation?of?self-supporting?single-atomfe-n-dopedsingle-wall?carbon?nanotube?film?as?bifunctional?oxygen?electrode?forrechargeable?zn-air?batteries.?appl.?catal.?b?environ.,?2021,?294,?120239），2,6-二氟四苯基卟啉（dftpp）（designand?preparation?of?fe?n5?catalytic?sites?insingle-atom?catalysts?for?enhancing?the?oxygen?reduction?reaction?in?fuelcells.?zhao?y.m.,zhang?p.c.,?xu?c.,?et?al.?acs?appl.?mater.?interfaces?2020,12,?17334?17342）等。然而目前獲得的氟摻雜量僅有0.17?at%-0.31?at%，難以滿足對單原子位點密度的有效調控。
4、綜上，快捷，高效，可控制備一種富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料仍存在重大技術瓶頸。
技術實現思路
1、本專利技術是為了克服現有技術中的缺陷，提供了一種富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法。為實現上述專利技術目的，本專利技術通過以下技術方案實現：
2、第一方面，本專利技術首先提供了一種富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其包括如下步驟：
3、（1）首先，將配體分子均勻分散本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述配體分子為對苯二甲酸，2-氨基對苯二甲酸，硝基對苯二甲酸，2,5-二甲基對苯二甲酸，2-羥基對苯二甲酸中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，所述的過渡金屬原料取自過渡金屬化合物中的一種或兩種。
4.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，所述的過渡金屬與配體分子的摩爾比是2:1-1:2。
5.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述的三氟乙酸的添加量，按三氟乙酸與過渡金屬的摩爾比為10:1-30:1。
6.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述三乙胺的添加量，按
7.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，步驟（6）中，所述三聚氰胺的添加量，按固體沉淀A和三聚氰胺的質量比1:10-1:40。
8.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，所述的保護條件是氮氣保護。
9.一種如權利要求1-8任一項所述的方法得到的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料。
10.一種權利要求9所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料作為電催化劑的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述配體分子為對苯二甲酸，2-氨基對苯二甲酸，硝基對苯二甲酸，2,5-二甲基對苯二甲酸，2-羥基對苯二甲酸中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，所述的過渡金屬原料取自過渡金屬化合物中的一種或兩種。
4.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，所述的過渡金屬與配體分子的摩爾比是2:1-1:2。
5.根據權利要求1所述的富含單原子位點的金屬-氟共摻雜碳復合材料的普適性制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述的三...
【專利技術屬性】
技術研發人員：祝建兵，王雪，邢巍，劉長鵬，肖梅玲，李金晟，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
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。