The present invention relates to a preparation method of Ni N C monoatomic catalyst: Ni N C monoatomic catalyst is prepared by introducing nickel salts into the synthesis process, using metal-organic framework material ZIF 8 as carrier precursor, and then heat-treated at high temperature. Because ZIF 8 not only has the advantages of cross-three-dimensional network structure, large pore size and high specific surface area, but also can increase the space distance of metal atom nodes by controlling the amount of volatile zinc, the potential of ZIF 8 as a carrier precursor in the preparation of highly dispersed, high loading and high stability monoatomic catalysts by in-situ synthesis is enormous. At the same time, the preparation method has the advantages of low cost, simple steps, mild conditions, good repeatability and easy mass production. Moreover, Ni_ N_ C monoatomic catalyst has certain market application prospects in adsorption, catalytic reaction and electrode materials.
【技术实现步骤摘要】
一种制备Ni-N-C单原子催化剂的方法
本专利技术属于复合材料学的合成
,具体涉及一种利用ZIF-8为载体前驱体制备Ni-N-C单原子催化剂的方法。
技术介绍
单原子催化剂虽然能极大地提高金属原子的利用效率,改变催化剂上的活性组分对不同分子的吸附/脱附选择性,但其也存在明显不足:当金属粒子减小到单原子水平时,金属表面自由能急剧增加,在制备和反应过程中极易发生团聚耦合形成大的团簇,从而导致催化剂失活。因此,稳定性和负载量是单原子催化剂所面临的两大挑战,寻找合适的催化剂载体制备出高负载量、高稳定性以及高选择性的单原子催化剂是未来单原子催化的主攻方向。目前已报道的制备高载量,高稳定性的单原子催化剂的方法比较少,如JamesM.Tour团队利用氨气作为还原剂,制备了单原子Co分散在N掺杂石墨烯纳米片上的结构,成为首例实现电催化产氢(HER)的无机固态催化的单原子催化剂,展现出优异的电催化性能[Nat.Commun.2015,6,8668]。但该方法也存在一定的局限,如负载量较低(0.57at%Co);暴露的活性位少;比表面积较小不利于传质;高温受热容易迁移聚集长大等。随后,李亚栋团队发展了一种以金属有机骨架材料ZIF为载体前驱体,经过高温热解制备高载量Co单原子催化剂的方法[Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,10800-10805]。他们以含有Zn和Co两种金属的ZIF材料为前驱体,在高温热解过程中Zn在高温下挥发,有机配体还原为氮掺杂的多孔碳载体固定Co原子,从而使得形成Co单原子/氮掺杂的多孔碳(CoSAs/N-C),制备出的催化剂单 ...
【技术保护点】
1.一种制备Ni‑N‑C单原子催化剂的方法,其特征在于:以锌盐、镍盐为混合金属盐,2‑甲基咪唑为有机配体,在溶剂热的条件下通过原位合成法合成Zn‑Ni‑ZIF,在惰性气氛下高温热处理后得到Ni‑N‑C单原子催化剂;催化剂中的Ni活性组分的质量百分比为0.1~10wt%,N的掺杂量为:4~15wt%;混合金属盐中锌与镍的摩尔比0.1:1~2:1,优选范围为0.1:1~1:1。
【技术特征摘要】
1.一种制备Ni-N-C单原子催化剂的方法,其特征在于:以锌盐、镍盐为混合金属盐,2-甲基咪唑为有机配体,在溶剂热的条件下通过原位合成法合成Zn-Ni-ZIF,在惰性气氛下高温热处理后得到Ni-N-C单原子催化剂;催化剂中的Ni活性组分的质量百分比为0.1~10wt%,N的掺杂量为:4~15wt%;混合金属盐中锌与镍的摩尔比0.1:1~2:1,优选范围为0.1:1~1:1。2.根据权利要求1所述的制备Ni-N-C单原子催化剂的方法,其特征在于:所述的锌盐可为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌等,镍盐为硝酸镍、氯化镍、醋酸锌等中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的制备Ni-N-C单原子催化剂的方法,其特征在于:所述的混合盐和2-甲基咪...
【专利技术属性】
技术研发人员:王爱琴,钮珊珊,曹文秀,张涛,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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