溶液合成原子级分散金属氧还原催化剂的方法技术

本发明专利技术提出了溶液合成原子级分散金属氧还原催化剂的方法。该方法包括：(1)将金属化合物与第一溶剂混合形成金属前驱体溶液；(2)将还原剂与第二溶剂混合形成还原剂溶液；(3)将载体材料与第三溶剂混合形成分散液；(4)通过滴加并搅拌的方式，将金属前驱体溶液与还原剂溶液混合，以便得到含有原子级分散金属的溶液；以及(5)将分散液加入到含有原子级分散金属的溶液中并搅拌，以便利用载体材料吸附原子级分散金属，获得原子级分散金属氧还原催化剂，其中，步骤(4)以及步骤(5)的环境温度为‑100～0℃。该方法制备的催化剂具有大密度、高产量、高效率、适用性强等优点，且可大规模制备具有高金属负载量的催化剂，显著降低成本。

Solution synthesis of atomic grade dispersed metal oxygen reduction catalyst

The invention provides a method for synthesizing atomic grade dispersed metal oxygen reduction catalyst by solution. The method comprises: (1) mixing a metal compound with a first solvent to form a metal precursor solution; (2) mixing a reductant with a second solvent to form a reductant solution; (3) mixing a carrier material with a third solvent to form a dispersion solution; (4) mixing a metal precursor solution with a reductant solution by dropping and stirring to form a reductant solution. The solution containing atom-level dispersed metal is obtained, and (5) the dispersed solution is added to the solution containing atom-level dispersed metal and stirred to obtain atom-level dispersed metal oxygen reduction catalyst by adsorbing atom-level dispersed metal with carrier material. The ambient temperature of step (4) and step (5) is 100-0 C. The catalyst prepared by this method has the advantages of high density, high yield, high efficiency and strong applicability, and can be prepared on a large scale with high metal loading catalyst, significantly reducing the cost.

【技术实现步骤摘要】
溶液合成原子级分散金属氧还原催化剂的方法
本专利技术涉及材料科学与工程技术和化学领域，具体地，涉及溶液合成原子级分散金属氧还原催化剂的方法。
技术介绍
对于负载型催化剂而言，金属颗粒尺寸越小越好。这是因为上述催化剂的催化活性位点存在于金属颗粒表面，催化剂内部不与反应物发生反应。由此，最大化地暴露金属颗粒的活性位点，可以提高催化活性，降低成本。目前，可以利用金属原子作为催化反应过程中的活性位点，也即是说可以利用单原子进行催化。与传统的纳米级金属催化剂相比，原子级分散金属催化剂不仅可以显著提高金属原子作为催化反应活性位点的有效利用率从而实现更高的比质量活性，还具备更好的催化选择性、稳定性以及抗中毒能力。然而，目前的制备原子级分散金属氧还原催化剂的方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人的以下发现而完成的：目前，原子级分散金属氧还原催化剂存在金属原子尤其是贵金属原子有效利用率较低的问题，导致金属催化剂大规模商业化应用成本较高。专利技术人经过深入研究发现，这主要是由于目前用于制备原子级分散金属氧还原催化剂的方法无法实现大规模高金属负载量制备而导致的。具体的，由于考虑到原子级分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶液合成原子级分散金属氧还原催化剂的方法，其特征在于，包括：(1)将金属化合物与第一溶剂混合形成金属前驱体溶液；(2)将还原剂与第二溶剂混合形成还原剂溶液；(3)将载体材料与第三溶剂混合形成分散液；(4)通过滴加并搅拌的方式，将所述金属前驱体溶液与所述还原剂溶液混合，以便得到含有原子级分散金属的溶液；以及(5)将所述分散液加入到所述含有原子级分散金属的溶液中并搅拌，以便利用所述载体材料吸附所述原子级分散金属，获得所述原子级分散金属氧还原催化剂，其中，步骤(4)以及步骤(5)的环境温度为‑100～0℃。

【技术特征摘要】
1.一种溶液合成原子级分散金属氧还原催化剂的方法，其特征在于，包括：(1)将金属化合物与第一溶剂混合形成金属前驱体溶液；(2)将还原剂与第二溶剂混合形成还原剂溶液；(3)将载体材料与第三溶剂混合形成分散液；(4)通过滴加并搅拌的方式，将所述金属前驱体溶液与所述还原剂溶液混合，以便得到含有原子级分散金属的溶液；以及(5)将所述分散液加入到所述含有原子级分散金属的溶液中并搅拌，以便利用所述载体材料吸附所述原子级分散金属，获得所述原子级分散金属氧还原催化剂，其中，步骤(4)以及步骤(5)的环境温度为-100～0℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子级分散金属包括Fe、Co和Ni的至少之一。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一溶剂、所述第二溶剂以及所述第三溶剂分别独立的包括水、乙醇、乙二醇、丙酮、氯仿、乙醚、四氟氢喃、二甲基甲酰胺以及甲醛的至少之一。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂包括NaBH4、KBH4、N2H4、N2H5OH、甲醛、甲酸、抗坏血酸、Na2SO3、K2SO...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍晖，黄凯，魏呵呵，张潇源，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11