CN109935797A - 一种有序介孔碳内嵌高分散金属原子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有序介孔碳内嵌高分散金属原子的制备方法。具体地说，该方法是一种基于硬模板的方法，将金属阳离子盐与碳源前驱物填充到介孔材料的有序孔道中，经过惰性气氛热处理后，利用氢氟酸溶液去除介孔材料即得到目标产物。该方法所制备的碳材料反向复制了硬模板的有序孔道结构，且碳骨架中内嵌有高度分散的金属原子。本方法是一种制备有序介孔碳内嵌高度分散的一元、二元或多元金属原子的普适方法，具有简单，易于操作和控制的特点。

Description

一种有序介孔碳内嵌高分散金属原子的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有序介孔碳内嵌高分散金属原子的制备方法。
背景技术
多孔碳(活性炭、炭黑、碳纤维等)具有高的比表面积和孔容、表面化学惰性、机械稳定性好等特点，在纯化、分离、储氢、色谱等领域有广阔的应用前景。但活性炭的孔径大多集中在微孔范围，对小分子的吸附较有利，对较大分子的吸附性能则较弱，在大尺寸分子(生物大分子、染料等)的吸附、色谱分离、锂离子电池等领域的应用受到限制(《有序介孔分子筛材料》赵东元，万颖，周午纵著，高等教育出版社2013年)。因此，具有较大孔径的介孔碳的制备受到广泛的关注。自1999年韩国的两个科研团队(R.Ryoo et al.J.Phys.Chem.B103,7743(1999)；T.Hyeon et al.Chem.Commun.2177(1999))分别独立报道了有序介孔碳的制备以来，有序介孔碳已在双电层电容器(D.Y.Zhao et al.J.Am.Chem.Soc.128.11652(2006))、赝电容电容器(Y.Y.Xia et al.Adv.Mater.18.2619(2006))、锂离子电池(H.S.Zhou et al.Adv.Mater.15.2107(2003))、锂硫电池(L.F.Nazar etal.Nat.Mater.8.500(2009))、燃料电池(X.L.Feng et al.Angew.Chem.Int.Ed.49.2565(2010))等领域表现出广阔的应用前景。
目前有序介孔碳多采用纳米浇铸法(硬模板法)和表面活性剂自组装法来制备。所用碳源多为蔗糖、糠醇、酚醛树脂、聚丙烯腈、萘、蒽、二氢苊、中间相沥青等。通过不同碳源的选择，可以将杂原子如N、S、P、O等引入有序介孔碳骨架内(J.S.Yu etal.J.Am.Chem.Soc.134.16127(2012))。但是将金属特别是非贵金属高度分散于有序介孔碳骨架的合成仍存在巨大的挑战，目前所制备的金属多为纳米颗粒复合在有序介孔碳中(G.H.Wang et al.Angew.Chem.Int.Ed.55.8850(2016))。
发明内容
本发明在合成有序介孔碳的同时嵌入金属原子，一步合成有序介孔碳内嵌高分散金属原子材料。该方法所制备出的介孔碳具有规则的介孔结构，内嵌的金属原子可为单组分、双组分或多组分，种类可调且分布均匀。该方法适用范围广泛，易于操作，产物收率较高。该类材料有望在能源储存、催化、生物医学、吸附等领域具有潜在的应用前景。
本发明提供一种有序介孔碳内嵌金属原子材料的的制备方法，采用硬模板法制备，包括如下步骤：(1)将金属阳离子盐、碳源前驱物和有序介孔模板混匀，进行焙烧；(2)酸浸蚀除去所述模板，得所述有序介孔碳内嵌金属原子材料。
所述步骤(1)中所述金属阳离子盐中的金属阳离子为钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钌、铑、钯、银、镉、铈、锆、铱、铂或金中的至少一种；所述金属阳离子盐为所述金属阳离子的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐或醋酸盐中的至少一种。
所述步骤(1)中所述碳源前驱物为多巴胺、苯胺或乙二胺中的至少一种。
所述有序介孔模板为SBA-15、SBA-16、MCM-41、MCM-48、KIT-6中的至少一种。
所述金属阳离子盐、碳源前驱物和有序介孔模板质量比为(0.05-3):(0.5-3.5):1；二种以上金属阳离子盐中任意两种金属阳离子盐的摩尔比为(1:20)-(20:1)。
所述步骤(1)中在混合过程中，将有序介孔材料模板超声下分散于溶剂，分散所用溶剂为水、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇子中的至少一种。
所述步骤(1)中，焙烧是在惰性气氛下程序升温至600-1000℃处理1-8小时，所述程序升温的升温速率为0.5℃/min-20℃/min；所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。
所述步骤(2)酸浸蚀采用浓度为5％-20％的氢氟酸溶液，处理时间为4-8小时。
本发明另一方面提供上述方法制备的有序介孔碳内嵌金属原子材料，所述材料无磁性，金属单原子分散于介孔碳骨架中。
本发明再一方面所述有序介孔碳内嵌金属原子材料作为锂硫电池正极材料的应用。
本发明具有如下优点：
1.所制备的有序介孔碳材料反向复制了介孔模板的规则孔道，材料导电性好，利于电化学反应中的传质过程。
2.所制备的有序介孔碳内嵌的金属原子可以是单组分、两组分或多组分，且可以调变金属种类，条件容易控制，易于操作，产物收率较高。
3.该内嵌的金属原子高度分散于有序介孔碳骨架结构中。
4.可实现宏量制备，易于放大生产。
附图说明
图1a、b分别为实施例1样品的透射电镜(TEM)图和高分辨透射电镜
(HRTEM)图。
图2a、b、c分别为和对比例1、实施例5和对比例2样品的X射线衍射谱(XRD)。
图3为实施例6样品的球差校正透射电镜(ACTEM)图。
图4为实施例10样品的透射电镜(TEM)图。
图5为应用例2在恒电流0.5C条件下锂硫电池性能图。
具体实施方式
下面通过实施例对整个材料制备过程做一详细的说明，但是本发明的权利要求范围不受这些实施例的限制。同时，实施例只是给出了实现此目的的部分条件，但并不意味着必须满足这些条件才可以达到此目的。
(1)将有序介孔材料模板(优选介孔二氧化硅)超声下分散于溶剂中，于搅拌下加入一种金属阳离子盐或二种以上金属阳离子盐与碳源前驱物，直到金属阳离子盐和含碳前驱物在模板剂上浸渍均匀后，干燥挥发溶剂，得样品；
(2)将步骤(1)干燥好的样品于管式炉中，在惰性气氛下程序升温至600-1000℃处理1-8小时；
(3)将步骤(2)所得的样品于氢氟酸溶液中处理4-8小时以去除二氧化硅模板；然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性；
(4)将(3)所得样品干燥，即得到内嵌有高度分散金属原子的有序介孔碳材料。
步骤(2)中的处理温度优选为800-1000℃，最好为900-1000℃；处理时间优选为2-6小时，最好为3-4小时；程序升温的升温速率优选为0.5℃/min-20℃/min，较好为2℃/min-10℃/min，最好为2℃/min-5℃/min；
步骤(1)中优选干燥温度为20-120℃，干燥时间为3-24小时；
步骤(4)中优选干燥温度为60-120℃，干燥时间为6-12小时。
通过下列仪器和方法对本发明实施例1、5、6、10的最终产物进行检测：
用透射电镜(TEM)表征实施例1、5、6、10的最终产物形貌，用球差校正透射电镜(ACTEM)表征实施例10中金属原子嵌于碳骨架的形貌；
经X射线衍射谱(XRD)分析实施例5的结构信息；
在锂硫电池上测定实施例5、6、7、8、9的充放电循环性能。
实施例1
1.将3.60mmol硝酸钴溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入2.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至800℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜(见图1a)表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜(见图1b)表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。
实施例2
1.将3.60mmol硝酸铁溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入2.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至800℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。
实施例3
1.将3.60mmol硝酸镍溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入2.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至800℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。
实施例4
1.将1.80mmol硝酸铁和1.80mmol硝酸镍溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入2.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至800℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。X射线衍射谱表明所制备的有序介孔碳内嵌铁镍金属的样品与纯的有序介孔碳的衍射峰近似，未有额外的铁镍金属峰的出现。
实施例5
1.将1.20mmol硝酸铁和1.20mmol硝酸镍溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。X射线衍射谱(见图2b)表明所制备的有序介孔碳内嵌铁镍金属的样品与纯的有序介孔碳的衍射峰近似，未有额外的铁镍金属峰的出现。
实施例6
1.将0.60mmol硝酸铁和0.60mmol硝酸镍溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。球差校正透射电镜(见图3)进一步表明，介孔碳骨架反向复制了SBA-15约7纳米的孔道，金属单原子高度分散于介孔碳骨架中。
实施例7
1.将0.15mmol硝酸铁和0.15mmol硝酸镍溶于50ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。
实施例8
1.将1.20mmol硝酸铁溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。
实施例9
1.将1.20mmol硝酸镍溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在，样品无磁性。
实施例10
1.将1.00mmol硝酸铜溶于100ml甲醇中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌高分散金属钴的材料。
该材料的透射电镜(见图4)表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中并未发现金属颗粒的存在。X射线衍射谱表明所制备的有序介孔碳内嵌铜金属的样品与纯的有序介孔碳的衍射峰近似，未有额外的铜金属峰的出现。
对比例1
1.将1.00g SBA-15分散于100ml甲醇中，超声30min后，加入1.00g多巴胺盐酸盐，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构。X射线衍射谱(见图2a)表明所制备的样品具有多孔碳的峰。
对比例2
1.将2.40mmol硝酸钴溶于20ml去离子中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g蔗糖，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌金属钴纳米颗粒的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中发现金属纳米颗粒(6nm左右)的存在。样品有磁性。X射线衍射谱出现(见图2c)金属钴的峰，表明使用不含氮的蔗糖为碳源所制备得到的样品相比于使用含氮的多巴胺为碳源得到的样品，金属颗粒大小明显增加。氮对于锚定单原子金属于有序介孔碳骨架中起到重要的作用。
对比例3
1.将2.40mmol硝酸镍溶于20ml去离子中，加入1.00g SBA-15，超声30min后，加入1.00g蔗糖，超声30min，常温搅拌直至样品均匀，再于80℃下烘干12h。
2.将(1)中干燥好的样品置于管式炉中，于氩气气氛下程序升温至900℃，然后在此温度维持3h。
3.将(2)中所得样品于10％氢氟酸的水溶液中机械搅拌常温处理6h，然后用水和乙醇分别洗涤并抽滤，直至溶液呈中性。
4.将(3)所得样品在80℃干燥12h，即得到有序介孔碳内嵌金属钴纳米颗粒的材料。
该材料的透射电镜表明所制备的样品反向复制了SBA-15的有序介孔结构，高分辨透射电镜表明在所制备的样品中发现金属纳米颗粒的存在。X射线衍射谱出现金属镍的峰。
应用例1
采用实施例6，8，9得到的有序介孔碳内嵌金属作为锂硫电池正极材料，考察具有相同金属含量的铁、镍以及铁镍合金嵌入有序介孔碳对电池性能的影响。
1.锂硫电池的组装：在水氧值均低于1.0ppm的手套箱中进行电池组装，采用CR2016电池壳，金属锂片作为负极，涂有待测样品的铝箔作为正极，隔膜选用Celgard2400，电解液为1M LiTFSI溶于等体积的DME和DOL混合溶剂，并添加有重量比为1％的LiNO3。锂硫电池正极电极片按如下方法制备：将80mg升华硫与20mg样品混合研磨15min后，于烘箱155℃加热处理6h。称取16mg该混合样，2mg乙炔黑和40mg重量比为5％的LA133粘结剂，滴加等体积水和乙醇至稠状，球磨5h后，均匀涂覆在粗糙化的铝箔上，硫的负载量为2mg/cm2左右。正极电极片在组装锂硫电池前，于烘箱60℃干燥6h后，转移至手套箱待组装电池。
2.锂硫电池性能评价方法：室内温度维持在25℃，通过恒电流模式对电池进行循环性能评价。电流的选择根据每个正极片上硫的负载量而定。已知硫的理论比容量为1675mA h/g，本测试中均采用倍率0.5C充放电，即电流密度选择为837.5mA/g。
3.有序介孔碳内嵌铁镍合金材料相比于有序介孔碳内嵌单金属以及有序介孔碳本身，其拥有更高的电池容量。经过100次循环之后，有序介孔碳内嵌铁镍合金样品的比容量仍保持在700mA h/g，而有序介孔碳内嵌金属铁样品的比容量为570mA h/g，镍样品的比容量为550mA h/g，纯的有序介孔碳样品的比容量为500mA h/g。因此，适当调变嵌入有序介孔碳的金属种类以及合金化，可以有效提高其锂硫电池容量，并维持较好的稳定性能。
应用例2
采用实施例5，6，7得到的有序介孔碳内嵌铁镍金属作为锂硫电池正极材料，考察不同金属量的铁镍合金嵌入有序介孔碳对电池性能的影响。
1.锂硫电池的组装：在水氧值均低于1.0ppm的手套箱中进行电池组装，采用CR2016电池壳，金属锂片作为负极，涂有待测样品的铝箔作为正极，隔膜选用Celgard2400，电解液为1M LiTFSI溶于等体积的DME和DOL混合溶剂，并添加有重量比为1％的LiNO3。锂硫电池正极电极片按如下方法制备：将80mg升华硫与20mg样品混合研磨15min后，于烘箱155℃加热处理6h。称取16mg该混合样，2mg乙炔黑和40mg重量比为5％的LA133粘结剂，滴加等体积水和乙醇至稠状，球磨5h后，均匀涂覆在粗糙化的铝箔上，硫的负载量为2mg/cm2左右。正极电极片在组装锂硫电池前，于烘箱60℃干燥6h后，转移至手套箱待组装电池。
2.锂硫电池性能评价方法：室内温度维持在25℃，通过恒电流模式对电池进行循环性能评价。电流的选择根据每个正极片上硫的负载量而定。已知硫的理论比容量为1675mA h/g，本测试中均采用倍率0.5C充放电，即电流密度选择为837.5mA/g。
3.有序介孔碳内嵌铁镍合金材料，随着嵌入金属量的增加，其锂硫电池容量有一定提高。当经过200次循环之后，有序介孔碳内嵌0.3毫摩尔量(投料的摩尔量)铁镍金属样品的比容量降为430mA h/g，而有序介孔碳内嵌1.2毫摩尔量铁镍金属样品的比容量为560mA h/g。但当金属嵌入量达到一定程度后，该容量增加的幅度不大。当经过200次循环之后，有序介孔碳内嵌1.2毫摩尔量铁镍金属样品和内嵌2.4毫摩尔量铁镍金属样品的比容量均为560mA h/g(见图5)。因此，适当调变嵌入有序介孔碳的金属含量，可以有效提高其锂硫电池容量，并维持较好的稳定性能。

Claims (10)

1.一种有序介孔碳内嵌金属原子材料的的制备方法，采用硬模板法制备，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将金属阳离子盐、碳源前驱物和有序介孔模板混匀，进行焙烧；
(2)酸浸蚀除去所述模板，得所述有序介孔碳内嵌金属原子材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述金属阳离子盐中的金属阳离子为钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钌、铑、钯、银、镉、铈、锆、铱、铂或金中的至少一种；所述金属阳离子盐为所述金属阳离子的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐或醋酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述碳源前驱物为多巴胺、苯胺或乙二胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有序介孔模板为SBA-15、SBA-16、MCM-41、MCM-48、KIT-6中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属阳离子盐、碳源前驱物和有序介孔模板质量比为0.05～3:0.5～3.5:1；二种以上金属阳离子盐中任意两种金属阳离子盐的摩尔比为1:20～20:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中在混合过程中，将有序介孔材料模板超声下分散于溶剂，分散所用溶剂为水、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇子中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，焙烧是在惰性气氛下程序升温至600-1000℃处理1-8小时，所述程序升温的升温速率为0.5℃/min-20℃/min；所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)酸浸蚀采用浓度为5％-20％的氢氟酸溶液，处理时间为4-8小时。
9.权利要求1-8任意一项所述方法制备的有序介孔碳内嵌金属原子材料，其特征在于，所述材料无磁性，金属单原子分散于介孔碳骨架中。
10.权利要求9所述有序介孔碳内嵌金属原子材料作为锂硫电池正极材料的应用。
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