CN111389394A - 一种金属单原子催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属单原子催化剂及其制备方法，该制备方法包括：在惰性气氛保护下，将多炔类化合物溶于非质子型溶剂中；在‑40℃以下条件下，加入有机强碱和金属盐前驱体，加热搅拌反应，而后进行固液分离取沉淀物；将沉淀物洗涤、干燥、研磨得到目标产物。本发明金属单原子催化剂的制备方法简单，合成周期短，通用性强，得到的金属单原子催化剂热稳定性好，金属单原子负载量高。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种金属单原子催化剂及其制备方法。
背景技术
单原子催化剂由于其特殊的电子结构和几何结构，可以最大限度地提高金属利用率，在小分子活化转化、有机催化、电催化等系列重要催化反应中展现出优异的性能。因此，提高金属单原子的负载量，从而提高催化效率已成为人们的广泛共识。石墨炔独特的纳米级孔隙、二维层状共轭骨架结构及半导体性质等特性，使其成为一种优秀的载体，制备高负载量的金属单原子分散石墨炔碳材料催化剂已成为一个热门方向。
但是由于金属粒子减小到单原子水平时，比表面积急剧增大，导致金属表面自由能急剧增加，并且随着负载量的增加，在制备和反应时极易发生团聚形成较大的团簇，从而导致催化剂失活等。因此，获得优良的稳定性和大的负载量是单原子催化剂制备和应用过程中所面临的巨大挑战。
从负载型单原子催化剂的制备方法来看，现有合成负载型单原子催化剂的主要方法包括共沉淀法、浸渍法、质量分离软着陆法、原子层沉积法。这些方法均为先合成载体，然后负载金属，最后进行后处理，合成步骤多，合成过程复杂，且无法实现单原子高负载。目前已报道的绝大部分单原子催化剂中单原子的负载量小于4wt％，其中，负载在石墨炔上的小于1wt％。因此，急需寻求一种合成工艺简单、可实现金属单原子高负载的催化剂制备方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种金属单原子催化剂及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：
本发明的第一方面，提供一种金属单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在惰性气氛保护下，将多炔类化合物溶于非质子型溶剂中；
S2、在-40℃以下条件下，向步骤S1所得的溶液中依次加入有机强碱和金属盐前驱体，加热搅拌反应，得混合液；
S3、将所述混合液进行固液分离取沉淀物，再将所述沉淀物洗涤、干燥、研磨，得到目标产物。
步骤S1中，通过惰性气氛的保护以隔绝氧化性气体；惰性气氛可为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气中的至少一种，一般采用氮气或氩气。
根据本发明的一些实施例，步骤S1中，所述多炔类化合物选自六乙炔基苯、1,3,5-三乙炔基苯、1,3,5-三氯三乙炔基苯、1,3,5-三氟三乙炔基苯、四乙炔基乙烯、2,4,6-三乙炔基吡啶、2,4,6-三乙炔基-1,3,5-三唑、五乙炔基吡啶、2,4,5,6-四乙炔基嘧啶、2,3,5,6-四乙炔基吡嗪中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，步骤S1中，所述非质子型溶剂选自正己烷、四氢呋喃、三氯甲烷中的至少一种。
步骤S2中，有机强碱为溶于水能发生完全电离的有机碱，一般采用还原性有机强碱。根据本发明的一些实施例，所述有机强碱选自甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、二(三甲基硅基)氨基钠、二(三甲基硅基)氨基钾、二异丙基氨基锂中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述有机强碱与所述多炔类化合物的摩尔比为(6～3)：1。
根据本发明的一些实施例，步骤S2中，所述金属盐前驱体选自三氯化铁、二氯化钴、二氯化镍、氯化铜、氯化亚铜、二氯化锗、三氯化钼、三氯化钌、三(2,2'-联吡啶)二氯化钌、对伞花烃二氯化钌二聚体、三氯化铑、二氯化钯、四氟硼酸银、六氟磷酸银、氯化铟、氯化锡、氯化亚锡、六氯化钨、三氯化铼、二氯化鋨、三氯化铱、二氯化铂、四氢噻吩氯化亚金、氯化铅中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述金属盐前驱体与所述多炔类化合物的摩尔比为(6～1)：1。
根据本发明的一些实施例，步骤S2中，加热搅拌反应过程的加热温度为60～80℃。搅拌反应时间一般为6～24h。
另外，在步骤S2中，向步骤S1所得的溶液中依次加入有机强碱和金属盐前驱体后可先搅拌反应一段时间(一般为2h)，再进行加热搅拌反应。
根据本发明的一些实施例，步骤S3中，洗涤所用到的溶剂选自去离子水、乙醇、丙酮中的至少一种。洗涤可以是一种或多种方式的组合，或多种方式的循环使用，每种方式洗涤的次数可为1～2遍。
本发明的第二方面，提供一种金属单原子催化剂，由以上任一种金属单原子催化剂的制备方法制得。该金属单原子催化剂具体为以石墨炔碳材料为载体的金属单原子催化剂，金属单原子均分分散在石墨炔上，金属单原子的负载量可通过金属盐前驱体的加入量灵活调控。相应地，对应于金属盐前驱体，金属单原子可包括Fe、Co、Ni、Cu、Ge、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Pb等。
本发明的有益技术效果是：
1、本发明金属单原子催化剂的制备方法采用“一锅法”一次制备目标产物，其具体通过金属盐前驱体与多炔类化合物在有机强碱存在下反应产生金属单原子负载石墨炔，相比于现有先合成石墨炔再负载的单原子催化剂制备方法，制备工艺流程简单，便于操作，制备周期短，能耗低，环境友好，适合工业化应用；且适用金属范围广，通用性强。
2、通过本发明制备方法制备金属单原子催化剂，金属单原子在石墨炔上的负载量在10wt％～40wt％之间，负载量高，可显著提高金属单原子催化剂的催化性能，并且可基于金属盐前驱体的加入量灵活调控金属单原子的负载量。
3、通过本发明的制备方法，金属单原子与石墨炔的炔键相互作用，使金属单原子具有良好的分散性，无团簇或纳米粒子出现；金属单原子均匀分散也可保证具有较高的活性位点密度和金属利用率；此外，通过金属单原子与石墨炔载体之间的强相互作用使最终金属单原子催化剂具有优异的热稳定性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。
图1是本发明金属单原子催化剂一实施例的制备过程反应原理图；
图2是实施例3所制得金属单原子催化剂的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图3是实施例4所制得金属单原子催化剂的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图4是实施例5所制得金属单原子催化剂的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图5是实施例6所制得金属单原子催化剂的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图6是实施例11所制得金属单原子催化剂的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图7是实施例3所制得金属单原子催化剂经400℃热处理后的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图8是实施例5所制得金属单原子催化剂经400℃热处理后的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像；
图9是实施例11所制得金属单原子催化剂经400℃热处理后的扫描透射电子显微镜高角环形暗场像。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法：
惰性气体条件下，将多炔类化合物六乙炔基苯(22mg,0.1mmol)加入到盛有20mL正己烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入甲醇钠固体(32.4mg，0.6mmol)，在此温度下，加入三氯化铁(32.4mg,0.2mmol)的正己烷溶液，搅拌反应2h，80℃油浴加热搅拌6h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到灰黑固体，干燥后进行研磨，得到黑色目标产物33.2mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铁的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得铁的负载量为16.4wt％。
实施例2
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物六乙炔基苯(22mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入乙醇钠固体(40.8mg，0.6mmol)，在此温度下，加入二氯化钴(39.0mg,0.3mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌12h，得到黑色悬浊液；将悬浊液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到灰黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物39.7mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属钴的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得钴的负载量为22.3wt％。
实施例3
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物1,3,5-三乙炔基苯(15mg,0.1mmol)加入到盛有20mL三氯甲烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入叔丁醇钾(33.6mg，0.3mmol)，在此温度下，加入氯化亚铜(29.7mg,0.3mmol)的三氯甲烷溶液，搅拌反应2h，60℃油浴加热搅拌24h，得到深红褐色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到深红褐色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物34.0mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铜的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得铜的负载量为40.3wt％。
实施例4
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物1,3,5-三乙炔基苯(15mg,0.1mmol)加入到盛有20mL正己烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钠的四氢呋喃溶液(0.3mL,1M)，在此温度下，加入三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(96.0mg,0.15mmol)的正己烷溶液，搅拌反应2h，80℃油浴加热搅拌12h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物30.2mg。该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属钌的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得钌的负载量为25.1wt％。
实施例5
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物1,3,5-三氯三乙炔基苯(25.3mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钾的四氢呋喃溶液(0.3mL,1M)，在此温度下，加入三氯化铑(31.4mg,0.15mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌24h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物40.8mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铑的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得铑的负载量为18.9wt％。
实施例6
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔化合物1,3,5-三氟三乙炔基苯(20.4mg,0.1mmol)加入到盛有20mL三氯甲烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入甲醇钠固体(16.2mg，0.3mmol)，在此温度下，加入二氯化钯(26.6mg,0.15mmol)的三氯甲烷溶液，搅拌反应2h，60℃油浴加热搅拌6h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物36.3mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属钯的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得钯的负载量为21.9wt％。
实施例7
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物四乙炔基乙烯(12.4mg,0.1mmol)加入到盛有20mL正己烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钠的四氢呋喃溶液(0.4mL,1M)，在此温度下，加入三氯化钼(27.0mg,0.13mmol)的正己烷溶液，搅拌反应2h，80℃油浴加热搅拌24h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物24.9mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属钼的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属钼的负载量为25.1wt％。
实施例8
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物2,4,6-三乙炔基吡啶(15.1mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钾的四氢呋喃溶液(0.3mL,1M)，在此温度下，加入六氟磷酸银(75.8mg,0.3mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌18h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物47.5mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属银的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属银的负载量为24.1wt％。
实施例9
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物2,4,6-三乙炔基-1,3,5-三唑(15.3mg,0.1mmol)加入到盛有20mL三氯甲烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入叔丁醇钾(33.6mg，0.3mmol)，在此温度下，加入三氯化铼(29.3mg,0.1mmol)的三氯甲烷溶液，搅拌反应2h，60℃油浴加热搅拌16h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物33.9mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铼的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属铼的负载量为27.4wt％。
实施例10
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物五乙炔基吡啶(19.9mg,0.1mmol)加入到盛有20mL正己烷的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入甲醇钠固体(27.0mg，0.5mmol)，在此温度下，加入二氯化锇(65.3mg,0.25mmol)的正己烷溶液，搅拌反应2h，75℃油浴加热搅拌6h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物67.4mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属锇的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属锇的负载量为25.2wt％。
实施例11
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物2,4,5,6-四乙炔基嘧啶(17.6mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二异丙基氨基锂的四氢呋喃溶液(0.4mL,1M)，在此温度下，加入三氯化铱(38.8mg,0.13mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，65℃油浴加热搅拌12h，得到黑色混合液；将黑色混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物42.6mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铱的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属铱的负载量为19.3wt％。
实施例12
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物2,3,5,6-四乙炔基吡嗪(17.6mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钾的四氢呋喃溶液(0.4mL,1M)，在此温度下，加入二氯化铂(53.2mg,0.2mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌24h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物56.6mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铂的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属铂的负载量为10.5wt％。
实施例13
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔化合物六乙炔基苯(22mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钠的四氢呋喃溶液(0.6mL,1M)，在此温度下，加入四氢噻吩氯化亚金(192mg,0.6mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌10h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到灰黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物140.2mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属金的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金的负载量为28.1wt％。
实施例14
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物六乙炔基苯(22mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钠的四氢呋喃溶液(0.6mL,1M)，在此温度下，加入四氢噻吩氯化亚金(64.0mg,0.2mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌12h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到灰黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物61.4mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属金的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金的负载量为32.1wt％。
实施例15
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物六乙炔基苯(22mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二(三甲基硅基)氨基钠的四氢呋喃溶液(0.6mL,1M)，在此温度下，加入四氢噻吩氯化亚金(32.0mg,0.1mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，70℃油浴加热搅拌24h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到灰黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物41.7mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属金的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金的负载量为23.6wt％。
实施例16
一种金属单原子催化剂，其具体制备方法包括：
惰性气体条件下，将多炔类化合物2,4,5,6-四乙炔基嘧啶(17.6mg,0.1mmol)加入到盛有20mL四氢呋喃的Schlenk瓶中，在-80℃下，加入二异丙基氨基锂的四氢呋喃溶液(0.4mL,1M)，在此温度下，加入氯化铅(55.6mg,0.2mmol)的四氢呋喃溶液，搅拌反应2h，65℃油浴加热搅拌24h，得到黑色混合液；将混合液冷却至室温，离心除去上层清液，加入30mL去离子水，超声分散，再次离心，分别采用乙醇和丙酮重复以上操作各一次，得到黑色固体，干燥后进行研磨，得到目标产物42.6mg，该黑色目标产物即为金属单原子催化剂，具体为负载单原子金属铅的石墨炔材料。采用电感耦合等离子体发射光谱法测得金属铅的负载量为21.3wt％。
以上实施例1～16金属单原子催化剂的制备过程，反应原理类似于图1所示。图1为本发明金属原子催化剂一实施例的制备过程反应原理图，其中选取六乙炔基苯为单体，KOtBu为有机碱，氯化铜为金属前驱体。制备过程中，首先，多炔类化合物A与有机强碱发生酸碱反应生成多炔碱金属盐B，然后多炔碱金属盐B与金属盐前驱体发生金属交换反应得到产物C，产物C在热力学上不稳定，发生了自身氧化还原反应得到更加稳定的金属原子和石墨炔，金属单原子与石墨炔的炔键相互作用，负载于石墨炔上，最终得到目标产物D。
采用扫射透射电子显微镜分别检测实施例3、4、5、6、11所制得的金属单原子催化剂，所得结果分别如图2～图6所示；然后分别将实施例3、5、11所制得的金属单原子催化剂在氮气气氛下，400℃管式炉高温处理1h，再采用扫描透射电子显微镜分别检测高温处理前后的金属单原子催化剂，所得结果分别如图7、图8、图9所示。由图2、图4、图6分别与图7、图8、图9对比可知，实施例3、5、11金属单原子催化剂经高温焙烧后依然保持原子级分散，说明本发明中金属单原子与石墨炔载体之间的强相互作用使金属单原子催化剂具有优异的热稳定性。
本发明金属单原子催化剂的制备方法简单，合成周期短，通用性强，得到的金属单原子催化剂中金属单原子负载量高；且其中以石墨炔为载体，石墨炔具有独特的sp和sp2杂化碳原子连接构成的平面网络状结构，因而具备高度共轭的骨架结构，均匀分布的孔隙和可以调节的π电子结构，因此相比于普通碳材料如炭黑、碳纳米管、石墨烯等，石墨炔上负载金属单原子后得到的复合材料在二氧化碳还原、氮气还原、氧还原等领域均显示出了许多优越性质和性能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在惰性气氛保护下，将多炔类化合物溶于非质子型溶剂中；
S2、在-40℃以下条件下，向步骤S1所得的溶液中依次加入有机强碱和金属盐前驱体，加热搅拌反应，得混合液；
S3、将所述混合液进行固液分离取沉淀物，再将所述沉淀物洗涤、干燥、研磨，得到目标产物。
2.根据权利要求1所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述多炔类化合物选自六乙炔基苯、1,3,5-三乙炔基苯、1,3,5-三氯三乙炔基苯、1,3,5-三氟三乙炔基苯、四乙炔基乙烯、2,4,6-三乙炔基吡啶、2,4,6-三乙炔基-1,3,5-三唑、五乙炔基吡啶、2,4,5,6-四乙炔基嘧啶、2,3,5,6-四乙炔基吡嗪中的至少一种。
3.根据权利要求1所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述非质子型溶剂选自正己烷、四氢呋喃、三氯甲烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述有机强碱选自甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、二(三甲基硅基)氨基钠、二(三甲基硅基)氨基钾、二异丙基氨基锂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机强碱与所述多炔类化合物的摩尔比为(6～3)：1。
6.根据权利要求1所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述金属盐前驱体选自三氯化铁、二氯化钴、二氯化镍、氯化铜、氯化亚铜、二氯化锗、三氯化钼、三氯化钌、三(2,2'-联吡啶)二氯化钌、对伞花烃二氯化钌二聚体、三氯化铑、二氯化钯、四氟硼酸银、六氟磷酸银、氯化铟、氯化锡、氯化亚锡、六氯化钨、三氯化铼、二氯化鋨、三氯化铱、二氯化铂、四氢噻吩氯化亚金、氯化铅中的至少一种。
7.根据权利要求6所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐前驱体与所述多炔类化合物的摩尔比为(6～1)：1。
8.根据权利要求1至7任一项所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，加热搅拌反应过程的加热温度为60～80℃。
9.根据权利要求1至7任一项所述金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，洗涤所采用的溶剂选自去离子水、乙醇、丙酮中的至少一种。
10.一种金属单原子催化剂，其特征在于，由权利要求1至9中任一项所述金属单原子催化剂的制备方法制得。
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