CN110479249B - 一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法。第一步采用喷头将金属盐溶液雾化喷洒至不同的载体表面，得到单原子催化剂前驱体；第二步将上述所得的单原子催化剂前驱体置于红外灯下干燥。重复第一步和第二步若干次，然后将单原子催化剂前驱体置于干燥箱中过夜。最后将充分干燥后的单原子催化剂前驱体进行高温焙烧，冷却至室温后即可得相应的单原子催化剂。本发明利用简单的喷雾的方法使金属盐分散在不同载体表面，通过调控金属盐与载体的重量比例来调控金属含量；通过调控不同金属盐的种类来调控金属单原子种类；通过选用不同载体来调控载体种类；通过调控焙烧条件实现金属单原子与载体中氧、氮等元素的缺陷位点紧密结合，从而实现单原子催化剂的制备。

Description

一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法
技术领域
本发明涉及属于材料科学与工程技术领域，具体地说，涉及一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法。
背景技术
2011年大连化物所张涛院士等人首次提出了单原子催化的概念，并成功制备出了单原子Pt/FeOx催化剂。2012年美国塔夫茨大学E. Charles H. Sykes课题组实现将单原子Pd分散在Cu(111)面上。2014年大连化物所的包信和院士课题组制备出原子级分散的Fe/SiO2，且甲烷无氧制乙烯及芳构化取得重要进展。以及2016年厦门大学的郑南峰课题组用简单的光化学方法合成了Pd/TiO2单原子分散的催化剂，该催化剂在C=C和C=O加氢反应过程中具有极佳的活性。
2018年，清华大学李亚栋课题组通过氨与铜原子配位，然后在高温含氨气氛围下运输，铜(NH3)x物种被富氮碳载体上的缺陷捕获，形成孤立的铜位点从而制备出单原子催化剂。且已被证实在工业水平上生产功能性单原子催化剂是可行的(Nature catalysis2018, 1(10):781-786)。但是该方法是利用氨与铜原子配位，基于强路易斯酸碱相互作用，才形成挥发性铜(NH3)x物质，即其适用范围受到了严重的限制，制备的单原子催化剂类型很单一。此外，该方法需要非常严格的控制反应温度、气体流速、对设备要求十分严格。
目前单原子催化剂的制备方法主要有：共沉淀法、浸渍法、原子层沉积法、反Ostward熟化法、逐步还原法、固相熔融法等。目前的大多制备方法都具备制备过程复杂、制备成本高、难以工业化生产等缺点。
其中原子层沉积法(Atomic Layer Deposition) 是一种可以将物质以原子膜形式一层一层镀在载体表面的方法。在ALD过程中载体交替暴露在不同的活性前体蒸气上，以自限制的方式一层一层沉积在载体上。由于沉积参数精确可控，沉积均匀性和重复性好，ALD广泛用于纳米材料合成等领域。但该方法对设备的要求十分高，设备十分昂贵，操作过程复杂，难以实现工业化生产。
中国专利CN105170147 B采用了原子层沉积的方法制备了Pd1/Al2O3单原子催化剂，其对乙炔加氢具有优异的活性。但该方法所用设备十分昂贵，需要严格控制沉积时间、沉积温度、载体流速等条件。
中国专利CN108270020 A利用铂原子通过氧原子接枝在炭基底上制备了铂单原子，该催化剂具有良好的电化学性能。但该方法普适性低、操作复杂、且需严格控制反应温度反应时间。
美国专利US2014275686 A1通过调节溶液的pH值，从而控制硝酸钴在二氧化硅表面形成前驱体，接着于500℃下煅烧即可得到相应的单原子催化剂。但该方法每次产品制备量很低、需要严格控制反应条件，难以实现工业化生产。
中国专利CN108636437 A利用浸渍法将可溶性金属盐、盐酸羟胺、可溶性碳源、水和乙醇混合,得到混合溶液,然后进行干燥析出,得到催化剂前驱体,最后进行煅烧,得到氮掺杂碳负载金属单原子催化剂。该方法具有简单成本低等特点，但该方法只适用于单一特定的金属与载体, 而且每次只能少量制备，存在很大的局限性，很难实现工业化应用。
目前大多制备单原子催化剂的方法，都具备制备过程复杂、制备成本高、难以工业化生产等缺点。且本专利所述方法与原子沉积法（ALD）以及李亚栋课题组的通过原子的发射和俘获将大块铜直接转变成铜的单个原子的方法相比，本专利所述雾化法制备单原子所用设备简单，且设备价格十分低，操作过程简单，可适用于多种金属活性中心以及多种载体，具有良好的普适性，具有良好的工业化前景。
发明内容
基于目前各种单原子催化剂制备方法的特点和不足，本发明的目的在于提供一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法，以解决现有技术中操作复杂、设备要求复杂、种类少、可调性差、且制备量低等问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法，包括如下步骤：
第一步：喷洒金属盐溶液：
利用喷头将金属盐溶液以雾滴的状态喷洒至不同的载体表面，得到单原子催化剂前驱体；
第二步：烘干：
将第一步所得的单原子催化剂前驱体置于红外灯下进行干燥，干燥后继续第一步所述的操作；依次重复第一步和第二步若干次；具体的重复次数根据实际情况而定。以制备铂单原子为例：配制浓度为0.64mM的金属铂盐浓度，若想使载体表面铂的负载量为0.1wt%，则需重复100次；若想使载体表面铂的负载量为0.2wt%，则需重复200次。若配制浓度为0.32mM的金属铂盐浓度，若想使载体表面铂的负载量为0.1wt%，则需重复200次。
第三步：高温焙烧：
将上述重复若干次所得的单原子催化剂前驱体进行高温焙烧，冷却至室温后即可得相应的单原子催化剂。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述的金属盐溶液为金属乙酸盐、金属氯酸盐、金属草酸盐、乙酰丙酮盐、金属硝酸盐或金属碳酸盐中的一种或几种混合。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述的金属盐溶液浓度为0.01 mmol/L至1 mol/ L之间。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述的载体为氧化铁、氧化铈、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化钴、石墨烯、炭纳米管以及活性炭中的一种或几种组合。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述金属盐溶液的溶剂为乙醇、去离子水、、丙酮、乙腈、氨水、氯化铵溶液中的一种或几种组合。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述红外灯的温度为5℃至150℃。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述焙烧条件为温度80-1200 ℃，焙烧时间0.5-20 小时。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述焙烧的气流选自空气、氧气中的一种。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述喷头为微型喷头、雾化喷嘴、十字雾化微喷头、折射雾化微喷头、方形轻雾微喷头、方形大转轮微喷头、双侧轮微喷头、宾耐特微喷头、陶瓷喷嘴、不锈钢喷嘴、铜质喷嘴、红宝石喷嘴、美式喷嘴、过滤座、喷座塞头中的一种或几种组合。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述喷头喷出溶液的流速为5 ml/h-100 ml/h；所喷洒的时间为1 秒至10 小时，喷洒时间根据产品实际所需要得到的贵金属含量而具体确定，喷洒时间长，载体表面贵金属含量便越高。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，喷洒时间在1 秒至10 小时后干燥，具体喷洒时间根据所用喷头雾滴大小以及流速而具体确定。干燥时间为1 秒至10 小时，具体根据所用喷头雾滴大小以及流速而具体确定。
作为优选的，在上述的前驱体雾化制备单原子催化剂的方法中，所述喷头距离载体的距离为1 cm-50 cm，具体的距离根据喷头雾滴大小以及流速来具体确定。
本发明利用喷雾的方法使金属盐分散在不同载体表面，通过调控金属盐与载体的重量比例来调控金属含量；通过调控不同金属盐的种类来调控金属单原子种类；通过选用不同载体来调控载体种类；通过调控焙烧条件实现金属单原子与载体中氧、氮等元素的缺陷位点紧密结合，从而实现单原子催化剂的制备。
本发明得到的单原子催化剂为氧化物或碳材料载体负载的金属单原子材料。所制备得到的单原子催化剂的金属中心包括Pt、Fe、Co、Pd、Au、Ni、Rh、Cu、Ru、Ir、Ag、Mo、Zn、Ti、Mn中的一种或几种组合。载体包括氧化铁、氧化铈、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化钴、石墨烯、碳纳米管以及活性炭中的一种或几种组合。
本发明的制备方法利用喷头将金属盐溶液雾化喷洒至不同的载体表面。采用不同的喷头，使喷出的雾滴大小改变，可在载体表面得到从纳米粒子直至单原子的活性中心，为单原子催化剂的制备提供了一种十分简单、易操作且所用设备成本低的方法。本制备方法充分利用便宜易得的原料，经简单喷洒：先调控目标金属盐溶液的浓度以及载体的量进行喷洒，再高温焙烧，实现了含量、种类、稳定性的调节。这种金属单原子催化剂的可控制备方法，降低了反应成本和实验要求，可以对多种金属盐进行拓展，满足实验多样化要求，丰富了相关领域的研究。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1. 本发明在制备过程中不需要任何模板、添加剂，成本低，制备方法简单，无需贵重精密仪器，可适用于工业化生产。
2. 本发明精确贵金属盐溶液浓度与稀释金属盐的质量，实现金属单原子催化剂贵金属负载量的可控；目前现有技术关于单原子都是设备要求高且昂贵，制备方法复杂且步骤众多，本发明是首次采用简单的喷洒溶液法便能制备得到单原子催化剂。
3. 本发明可调控贵金属盐溶液浓度与载体量的比例，实现贵金属含量的可控制备（0.05-5 wt%）；
4. 本发明充分利用喷头能使贵金属盐溶液中金属原子得到分散，适用面广。
附图说明：
图1为采用雾化喷头是金属盐溶液分散成雾状，然后喷洒出的示意图；
图2和图3为制备的Pt1/Al2O3单原子催化剂球差校正透射电镜AC- HAADF-STEM图；白色圆环标出单原子金属；
图4和图5为制备的Pt1/Fe2O3单原子催化剂球差校正透射电镜AC-HAADF-STEM图；白色圆环标出单原子金属。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
取500 ml干净的烧杯，加入400 ml去离子水，将0.1 g硝酸四氨合铂溶于400 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm×9 cm大小），用天平称量1 g氧化铝，将氧化铝粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化铝表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化铝的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环100次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h。便可得到单原子催化材料。球差校正透射电镜如图2和图3 Pt1/Al2O3所示。
实施例2
取250 ml干净的烧杯，加入120 ml丙酮，将0.03 g乙酰丙酮铂溶于120ml丙酮中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化锌，将氧化锌粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化锌表面。
喷洒约2 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化锌的玻璃板上，红外灯照约2 min停止。接着喷洒溶液2 min，红外灯照2 min，如此循环50次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h，得到单原子催化材料。
实施例3
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml无水乙醇，将0.1 g氯化钯溶于800 ml无水乙醇中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化镁，将氧化镁粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化镁表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化镁的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2h，得到单原子催化材料。
实施例4
取500 ml干净的烧杯，加入400 ml去离子水，将0.1 g氯铂酸溶于400 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化铈，将氧化铈粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化铈表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化铈的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h，得到单原子催化材料。
实施例5
取1000ml干净的烧杯，加入800 ml去离子水，将0.2 g硝酸钌溶于800 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9cm ´ 9cm大小），用天平称量1 g氧化锰，将氧化锰粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化锰表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化锰的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h，得到单原子催化材料。
实施例6
取500ml干净的烧杯，加入400 ml去离子水，将0.1 g硝酸四氨合铂溶于400 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化铁，将氧化铁粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化铁表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化铁的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环100次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h。便可得到单原子催化材料。球差校正透射电镜如图4和图5 Pt1/Fe2O3所示。
实施例7
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml去离子水，将0.1 g硝酸铑溶于800 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化钴，将氧化钴粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化钴表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化钴的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例8
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml去离子水，将0.1 g氯化铱溶于800 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化锆，将氧化锆粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化锆表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化锆的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例9
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml去离子水，将0.1 g氯金酸溶于800 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化钛，将氧化钛粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化钛表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化钛的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例10
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml乙腈，将0.1 g乙酸钯溶于800 ml乙腈中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g石墨烯，将石墨烯粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的石墨烯表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了石墨烯的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例11
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml氨水（所采用的氨水浓度为15mol/L），将0.1 g碳酸镍溶于800 ml氨水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g活性炭，将活性炭粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的活性炭表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了活性炭的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入管式炉中，在氮气氛围下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例12
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml氨水（所采用的氨水浓度为15mol/L），将0.1 g醋酸镍溶于800 ml氨水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g碳纳米管，将碳纳米管粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的碳纳米管表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了碳纳米管的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入管式炉中，在氮气氛围下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例13
取1000 ml干净的烧杯，加入800 ml去离子水，将0.1 g氯化铁溶于800 ml去离子水中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g活性炭，将活性炭粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的活性炭表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了活性炭的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入管式炉中，在氮气氛围下以400 ℃温度煅烧2 h,得到单原子催化材料。
实施例14
取500 ml干净的烧杯，加入400 ml氯化铵溶液（所采用的氯化铵溶液浓度为8mol/L），将0.1 g草酸锰溶于400 ml氯化铵溶液中。准备一块干净的玻璃板（9 cm ´ 9 cm大小），用天平称量1 g氧化硅，将氧化硅粉末铺平至玻璃板上。接着将喷头置于玻璃板上方20 cm，将事先溶解好的贵金属盐溶液导入喷头，通上电源打开开关，开始喷出溶液，并洒落至玻璃板上铺平的氧化硅表面。
喷洒约1 min左右，断电停止喷洒。开启红外灯，使灯光照射在铺满了氧化硅的玻璃板上，红外灯照约1 min停止。接着喷洒溶液1 min，红外灯照1 min，如此循环200次。（此通电断电循环过程采用含编程的智能插座自动完成）
将上述制备好的材料，置于干燥箱中60 ℃干燥过夜。接着将制备好的材料放入马弗炉中，在空气条件下以400 ℃温度煅烧2 h，得到单原子催化材料。

Claims (1)

1.一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步：喷洒金属盐溶液：
利用喷头将金属盐溶液以雾滴的状态喷洒至不同的载体表面，得到单原子催化剂前驱体；
第二步：烘干：
将第一步所得的单原子催化剂前驱体置于红外灯下进行干燥，干燥后继续第一步所述的操作；依次重复第一步和第二步若干次；
第三步：高温焙烧：
将上述重复若干次所得的单原子催化剂前驱体进行高温焙烧，冷却至室温后即可得相应的单原子催化剂；
所述的金属盐溶液为金属乙酸盐、金属氯酸盐、金属草酸盐、乙酰丙酮盐、金属硝酸盐或金属碳酸盐中的一种或几种混合；
采用不同的喷头，改变喷出雾滴的大小，在载体表面得到从纳米粒子直至单原子的活性中心；
所述的金属盐溶液浓度为0.01 mmol/L至1 mol/ L之间；
所述的载体为氧化铁、氧化铈、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化钴、石墨烯、炭纳米管以及活性炭中的一种或几种组合；
所述金属盐溶液的溶剂为乙醇、去离子水、丙酮、乙腈、氨水、氯化铵溶液中的一种或几种组合；
所述红外灯的温度为5℃至150℃；
焙烧条件为温度400-1200 ℃，焙烧时间0.5-20 小时；
所述焙烧的气流选自空气、氧气中的一种；
所述喷头为微型喷头、雾化喷嘴、十字雾化微喷头、折射雾化微喷头、方形轻雾微喷头、方形大转轮微喷头、双侧轮微喷头、宾耐特微喷头、陶瓷喷嘴、不锈钢喷嘴、铜质喷嘴、红宝石喷嘴、美式喷嘴、过滤座、喷座塞头中的一种或几种组合；
所述喷头喷出溶液的流速为5 ml/h-100 ml/h；所喷洒的时间为1 秒至10 小时；所述干燥时间为1 秒至10 小时；所述喷头距离载体的距离为1 cm-50 cm。
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