一种含锌单原子催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种含锌单原子催化剂及其制备方法与应用。本发明专利技术以2‑甲基咪唑锌盐(ZIF8)为锌前躯体，先经低温煅烧得到锌中间体，然后对低锌中间体进行刻蚀(和负载)，最后进行高温煅烧制备含锌单原子催化剂。该方法具有以下优势：工艺简单可控，无需严格控制锌含量，无需采用载体材料；高温煅烧前的低温煅烧和刻蚀可有效防止锌原子团聚；得到的纯锌单原子催化剂的催化活性好、稳定性高，且具有较好的抗毒化能力；得到的负载型含锌单原子催化剂可进一步提高纯锌单原子催化剂的催化活性或满足不同催化体系的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种含锌单原子催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及电催化
，尤其涉及一种含锌单原子催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
高能量密度、高效率的锌-空气电池、燃料电池是未来非常有前景的能源储存器件，只要有合适的阴极氧还原催化剂，锌-空气电池、燃料电池将在未来能源储存和转换领域占据重要位置。作为一种特殊的负载型非贵金属催化剂，单原子催化剂专指载体上的所有金属组分都以单原子分散的形式存在，其催化活性位点最大限度地暴露出来，当粒子分散度达到单原子尺寸时，会引起相对纳米尺度材料更多新的特性，如急剧增大的表面自由能、量子尺寸效应、不饱和配位环境和金属-载体的强相互作用等，赋予单原子催化剂优越的活性、选择性以及利用效率，能进一步提高催化性能，从原子经济性方面降低制造成本。并且单原子分散催化剂与负载体的相互作用能有效的维持其相对稳定性。由于单原子催化剂的高活性和选择性，其在工业催化以及相关领域中已展现出巨大的应用潜能。迄今为止，具有氧化还原电对的Fe、Co、Ni和Mn以及贵金属等金属(M)-氮(N)-碳(C)基单原子催化剂已有大量报道，金属的掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含锌单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：/nA、在氢气与惰性气体的混合气氛下，将2-甲基咪唑锌盐以1～5℃/min升温至80～160℃煅烧1～4h，然后以1～5℃/min升温至200～400℃煅烧1～6h，最后以2～10℃/min升温至450～750℃煅烧2～5h，得到锌中间体；/nB、将所述锌中间体与第一碱性溶液或酸性溶液进行第一混合处理，得到第一混合液，第一混合溶液经固液分离，得到第一含锌固体；或，/n将所述锌中间体与第二碱性溶液进行第二混合处理，得到第二混合溶液，第二混合溶液与待负载金属前驱体进行第三混合处理，第三混合溶液经固液分离，得到第二含锌固体；/nC、在惰性气体...

【技术特征摘要】
1.一种含锌单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在氢气与惰性气体的混合气氛下，将2-甲基咪唑锌盐以1～5℃/min升温至80～160℃煅烧1～4h，然后以1～5℃/min升温至200～400℃煅烧1～6h，最后以2～10℃/min升温至450～750℃煅烧2～5h，得到锌中间体；
B、将所述锌中间体与第一碱性溶液或酸性溶液进行第一混合处理，得到第一混合液，第一混合溶液经固液分离，得到第一含锌固体；或，
将所述锌中间体与第二碱性溶液进行第二混合处理，得到第二混合溶液，第二混合溶液与待负载金属前驱体进行第三混合处理，第三混合溶液经固液分离，得到第二含锌固体；
C、在惰性气体保护下，将所述第一含锌固体或第二含锌固体以1～5℃/min升温至100～160℃煅烧2～5h，然后以1～5℃/min升温至200～400℃煅烧2～5h，最后以2～10℃/min升温到700～900℃煅烧2～5h，得到所述含锌单原子催化剂；所述含锌单原子催化剂为纯锌单原子催化剂或负载型锌单原子催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述氢气与惰性气体的混合气氛中，氢气的体积浓度为10％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述第一碱性溶液选自浓度为14～28wt％的氨水或浓度为28wt％的Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：范梁栋，徐括峰，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44