【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化，具体涉及一种单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、过渡金属(如fe、co、ni、mn和cu)和氮共掺杂的多孔碳催化剂(称为m-n-c)是一种新兴的材料家族，其具有原子分散的金属物种。由于过渡金属的储量丰富、低毒、优良的活性和稳定性，最近引起了极大的关注。m-n-c催化剂目前已广泛应用于能源储存和转化、生物医学、有机转化和氨甲环酸等催化反应中，并普遍表现出优越的催化性能。
2、在惰性气氛下高温热解含n有机配体-金属配合物和/或碳载体，或金属有机框架，或金属盐和可再生生物质的混合物，是制备m-n-c催化剂最常用的方法。然而，这种合成方法的一个关键挑战在于复杂金属位点共存的高度结构不均一性，包括原子分散的金属物种(m-nx)和含金属的金属纳米颗粒(nps)和/或纳米簇(ncs)，这使得区分催化活性位点的性质变得困难。要去除不溶性含金属的nps和/或ncs，需要特定的后处理工艺，在加热分解之后进行酸化学蚀刻或浓h2o2、高温cl2处理等，最终形成原子分散的m-nx种，这已被广泛接受为催化活性位点。虽然，原子分散的m-nx种催化剂的催化活性较高，而且原子分散的m-nx种稳定性较差，容易在催化过程中发生团聚，从而降低其催化活性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料及其制备方法和应用，本专利技术制备的单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料具有优异的催化活性和稳定性。p>
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、提供生物质碳；
5、将所述生物质碳和碱性溶液混合，进行活化处理，得到活化碳材料；
6、将所述活化碳材料和过渡金属盐混合，进行等离子体煅烧，得到煅烧产物，所述煅烧产物包括碳载体和负载在所述碳载体表面的多原子形成的过渡金属纳米颗粒；
7、将所述煅烧产物和酸性溶液混合，进行酸蚀处理，得到单原子和多原子过渡金属金属共掺杂碳催化材料。
8、优选的，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱性溶液的浓度为4～20mmol/l。
9、优选的，所述过渡金属盐包括铁盐、镍盐和钴盐中的一种或几种。
10、优选的，所述等离子体煅烧的功率为100～2000w，温度为400～800℃，真空度为100～1000pa，保温时间为0.1～0.6h。
11、优选的，所述酸性溶液包括硫酸、硝酸和盐酸中的一种或几种。
12、优选的，所述酸性溶液的浓度为1～10mmol/l；所述酸蚀处理的温度为30～100℃，时间为2～20h。
13、优选的，所述生物质碳的制备方法为将生物质进行煅烧；所述生物质为虾壳、稻梗、竹子叶、卢苇草和西瓜皮中的一种或几种。
14、优选的，所述煅烧的温度为700～1200℃，保温时间为3～20h。
15、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料，包括多孔碳材料和掺杂在所述多孔碳材料上的单原子过渡金属和多原子形成的过渡金属纳米颗粒。
16、本专利技术还提供了上述技术方案所述单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料在碳碳三键加氢制备碳碳双键化合物中的应用。
17、本专利技术提供了一种单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料的制备方法，包括以下步骤：提供生物质碳；将所述生物质碳和碱性溶液混合，进行活化处理，得到活化碳材料；将所述活化碳材料和过渡金属盐混合，进行等离子体煅烧，得到煅烧产物，所述煅烧产物包括碳载体和负载在所述碳载体表面的过渡金属纳米颗粒；将所述煅烧产物和酸性溶液混合，进行酸蚀处理，得到单原子和多原子过渡金属金属共掺杂碳催化材料。本专利技术通过将活化处理后的碳材料与过渡金属盐进行等离子体煅烧，得到负载多原子形成的过渡金属纳米颗粒的碳材料，再通过酸蚀作用，将部分多原子形成的过渡金属纳米颗粒分散成单原子过渡金属，从而得到同时负载单原子过渡金属和多原子形成的过渡金属纳米颗粒的碳催化材料。相较于单原子过渡金属，多原子形成的过渡金属纳米颗粒与碳材料的结合力和稳定性更强，不易在催化过程中发生团聚，从而提升碳催化材料的稳定性。而且，活化处理、等离子体煅烧和酸蚀处理能增加碳材料表面的多孔结构，提高碳材料的比表面积，有利于增加活性位点从而提高催化活性。因此，通过本专利技术提供的制备方法能够制备得到具有优异的催化活性和稳定性的单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料。
18、此外，本专利技术利用生物质作为原料制备碳材料，来源广泛、价格低廉。
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1.一种单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱性溶液的浓度为4～20mmol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐包括铁盐、镍盐和钴盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体煅烧的功率为100～2000w，温度为400～800℃，真空度为100～1000Pa，保温时间为0.1～0.6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液包括硫酸、硝酸和盐酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液的浓度为1～10mmol/L；所述酸蚀处理的温度为30～100℃，时间为2～20h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质碳的制备方法为将生物质进行煅烧；所述生物质为虾壳、稻梗、竹子叶、卢苇草和西瓜皮中的一种或几种。
8.根据权利要求7
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料，其特征在于，包括多孔碳材料和掺杂在所述多孔碳材料上的单原子过渡金属和多原子形成的过渡金属纳米颗粒。
10.权利要求9所述单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料在碳碳三键加氢制备碳碳双键化合物中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种单原子和多原子过渡金属共掺杂碳催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱性溶液的浓度为4～20mmol/l。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐包括铁盐、镍盐和钴盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体煅烧的功率为100～2000w，温度为400～800℃，真空度为100～1000pa，保温时间为0.1～0.6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液包括硫酸、硝酸和盐酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉杰，韩得满，叶四明，李嵘嵘，吴望腾，陈先朗，
申请(专利权)人：江西同和药业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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