一种主族金属钙单原子碳基催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种主族金属钙单原子碳基燃料电池阴极催化剂，其特点在于通过特定的配合方法将主族金属盐与含有碳氧和/或碳氮的多种配体进行金属原子键合，将主族金属原子锚定在所述配体上，形成有效的主族金属原子活性位点；再依次进行热处理

【技术实现步骤摘要】
一种主族金属钙单原子碳基催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料和能源催化
，具体涉及一种主族金属单原子碳基燃料电池阴极催化剂及其制备方法和应用，尤其地，涉及一种通过特定配合方法合成具有配体普适性的主族金属单原子碳基催化剂。

技术介绍

[0002]燃料电池一直被认为是最高效、最清洁的能源转换装置，燃料与氧通过温和的电化学过程发生反应而不燃烧，可以在接近室温的条件下将氢或烃类中蕴含的巨大化学能通过电化学途径直接转化为清洁、稳定、可持续的电能，因而被视为极有前景的、能够满足日益增长的世界能源需求的解决方案之一。因此，燃料电池电池汽车以其高效清洁无污染等优点备受关注且在各项领域内发展迅速。
[0003]燃料电池阳极反应是将氢能转化利用，阴极反应是在催化剂的作用下将氧气转化为水，该过程无污染物，且清洁高效。而阴极催化剂是目前燃料电池发展的攻坚环节。目前，燃料电池阴极催化剂主要分为两大类，即贵金属铂基催化剂及非铂基催化剂，其材料、形貌、发展迅速，但各有优缺点。然而，在实际应用中，低温燃料电池并没有表现出这样的效率，主要是由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主族金属钙单原子碳基催化剂，其特征在于，将主族金属盐与含有碳氧和/或碳氮的配体进行金属原子键合反应，将主族金属原子锚定在所述配体上形成有效的金属原子活性位点，从而合成具有稳定结构的主族金属
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配体，使所述金属原子均匀分布在所述配体表面，得到具有Ca
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N
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C和/或Ca
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O
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C和/或Ca
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O/N
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C的单原子配位结构的所述主族金属单子碳基催化剂；在所述单原子配位结构中，金属钙原子呈现均匀的单原子分布。2.根据权利要求1所述的主族金属单原子碳基催化剂，其特征在于，所述金属原子键合反应通过采用均匀混合法将所述金属盐与所述含有碳氧和/或碳氮的配体形成混合均一的反应体系来实现。3.根据权利要求2所述的主族金属单原子碳基催化剂，其特征在于，所述均匀混合法包括将所述反应体系经低温干燥处理
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热处理
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酸洗后，得到所述主族金属单子碳基催化剂；和/或，所述均匀混合法包括溶剂法和/或球磨法。4.根据权利要求3所述的主族金属单原子碳基催化剂，其特征在于，所述溶剂法包括将所述金属盐、含有碳氧和/或碳氮的配体分散在溶剂中，混合均匀后形成反应体系，经低温干燥处理得到主族金属
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配体结构的前驱体，经所述热处理和所述酸洗后得到所述主族金属单子碳基催化剂；或，所述球磨法包括将所述金属盐、含有碳氧和/或碳氮的配体加入溶剂后采用球磨机混合均匀后进行经低温干燥处理得到主族金属
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配体结构的前驱体，经所述热处理和所述酸洗后得到所述主族金属单子碳基催化剂。5.根据权利要求4所述的主族金属单原子碳基催化剂，其特征在于，所述含有碳氧和/或碳氮的配体包括六亚甲基四胺和/或三聚氰胺和/或双氰胺和/或邻菲啰啉和/或葡萄糖和/或甘氨酸和/或半胱氨酸任意一种或两种以上的组合；和/或，所述金属盐为无机钙盐包括硝酸钙和/或氯化钙和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆之毅，王敏力，孙靖淞，徐雯雯，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：