CN113634289A - 一种单原子催化剂的制备方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单原子催化剂的制备方法和装置，当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，对所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。本制备方法和装置，制备步骤简单、操作便捷、工序时间短，反应前驱体材料廉价、易得，适用于大规模生产，且可推广至多种金属前驱体(非贵金属及贵金属)和多种载体材料(碳基和非碳基材料)，具有良好的普适性。
Description
技术领域
本发明涉及材料合成领域，特别涉及一种单原子催化剂的制备方法和装置。
背景技术
单原子催化剂材料由于其极大的原子利用率、均匀且可控的金属活性位点、以及其独特的金属载体间的相互作用，展现出明显优异于传统催化剂的性能。自2011年张涛院士团队首次报道单原子催化剂以来，其在电催化、有机合成、生物诊疗、生物质转化等领域掀起了一场席卷全球的研究风暴。目前，已经发展的单原子催化剂的方法主要有共沉淀法、浸渍法、原子层沉积法、质量分离软着陆法等。单原子金属也从Fe、Co、Ni等非贵金属拓展到Pt、Au、Pd和Ir等贵金属，载体也从碳材料(碳纳米管、石墨烯、科琴黑、MOF材料、COF材料)拓展到了非碳材料(金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物)。
然而，在单原子催化剂的制备领域仍然存在一些技术问题亟待解决：(1)单原子催化剂的制备方法一般较为复杂或者需要酸洗等高污染处理途径；(2)单原子催化剂的负载量一般很低，在制备和反应过程中单原子容易发生聚集，从而影响单原子催化剂的催化性能。
中国专利(公开号：CN 109759049A)公开了一种制备介孔碳载金属单原子催化剂的方法，其合成方法包括合成介孔模板；利用Zn盐合成介孔碳；除去介孔碳产物中的模板，得到介孔碳负载金属单原子催化剂。该合成方法在制备过程中需要引入模板，并在反应后除去，制备步骤繁琐复杂。
中国专利(公开号：CN 112201796A)公开了一种M-N-C单原子催化剂的制备方法，其采用金属或金属氧化物与甘脲球磨，得到均匀混合物，然后经过预处理步骤，高温热解碳化步骤，最后去除模板干燥得到单原子催化剂。该方法较为简单，但在合成过程中需要使用高浓度的酸液，具有一定的危险性。
美国专利(US2014275686-A1)通过调节pH控制CoNO3·6H2O在SiO2中形成前驱体，进一步在500℃下热解形成Co/SiO2单原子。但这种方法操作复杂，需要精确调控反应比例，且原料昂贵。
从上述文献资料可以看到，虽然现有技术在合成制备单原子催化剂方面做了许多努力，但是现有制备方法仍存在制备技术复杂、制备方法专一性强，不利于工业化生产等问题。因此开发一种操作步骤简单，具有普适性，适用于大规模生产的单原子催化剂的普适性制备方法十分必要。
发明内容
本发明提供一种单原子催化剂的制备方法，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种单原子催化剂的制备方法，包括：当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，对所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述清洗处理的步骤，包括：将所述原材料置于10％-50％浓度的盐酸中，进行超声清洗，其中，所述超声清洗持续10-30分钟；将所述超声清洗后的原材料置于乙醇中进行1-5次的二次清洗，所述二次清洗每次持续5-30分钟。
可选的，所述原材料包括：泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍、泡沫钴中的至少一种。
可选的，所述预设的载体材料包括：碳纳米管、石墨烯、科琴黑、金属有机框架材料MOF、共价有机框架材料COF、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中的至少一种。
可选的，所述方法还包括：当所述金属前驱体的原材料包括金属盐时，将预设的载体材料和所述原材料置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理的步骤，包括：将所述原材料和所述载体材料置于石英管中；其中，所述原材料置于靠近所述等离子体发生器的一侧，所述载体材料置于远离所述离子体发生器方向的另一侧。
可选的，置于所述石英管中的所述原材料和所述载体材料间隔3-5cm。
可选的，所述PECVD处理中的参数包括：功率、时间、气体和压强；其中，所述气体包括氮气、氩气、氢气，氨气、氧气中的至少一种；所述功率包括50-500W；所述时间包括20-60分钟；所述压强包括10-100Pa。
可选的，所述金属盐包括：氯化钴、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化钯、氯化锌中的至少一种。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种制备单原子催化剂的装置，包括：第一生成模块，用于当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，将所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；第二生成模块：用于将预设的载体材料和所述金属前驱体置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述等离子体增强化学气相沉积仪PECVD，包括：等离子体发生器、石英管、管式炉。
可选的，所述第一生成模块，具体用于将所述原材料置于10％-50％浓度的盐酸中，进行超声清洗，其中，所述超声清洗持续10-30分钟；将所述超声清洗后的原材料置于乙醇中进行1-5次的二次清洗，所述二次清洗每次持续5-30分钟。
可选的，所述原材料包括：泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍、泡沫钴中的至少一种。
可选的，所述预设的载体材料包括：碳纳米管、石墨烯、科琴黑、金属有机框架材料MOF、共价有机框架材料COF、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中的至少一种。
可选的，所述装置还包括：第三生成模块，用于当所述金属前驱体的原材料包括金属盐时，将预设的载体材料和所述原材料置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述第二生成模块，具体用于将所述原材料和所述载体材料置于石英管中；其中，所述原材料置于靠近所述等离子体发生器的一侧，所述载体材料置于远离所述离子体发生器方向的另一侧。
可选的，置于所述石英管中的所述原材料和所述载体材料间隔3-5cm。
可选的，所述PECVD处理中的参数包括：功率、时间、气体和压强；其中，所述气体包括氮气、氩气、氢气，氨气、氧气中的至少一种；所述功率包括50-500W；所述时间包括20-60分钟；所述压强包括10-100Pa。
可选的，所述金属盐包括：氯化钴、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化钯、氯化锌中的至少一种。
本发明实施例的创新点包括：
1、本发明提供一种单原子催化剂的制备方法和装置，该制备方法和装置相较于现有技术，制备步骤繁琐简单、操作便捷、所需工序时间仅为20-60分钟，适用于大规模生产。
2、本发明提供一种单原子催化剂的制备方法和装置，该制备方法和装置相较于现有技术，反应前驱体材料廉价、易得、具有一定的安全性，且可以简单的推广到各类载体及金属前驱体，具有良好的普适性。
3、本发明提供一种单原子催化剂的制备方法和装置，该制备方法采用的等离子刻蚀策略采用将金属原子从金属前驱体中激发后再锚定在载体上的方式，可以有效避免由于长时间浸渍或者高温热解处理导致的单原子容易发生聚集的问题。
4、本发明提供一种单原子催化剂的制备方法和装置，该制备方法获得的单原子催化剂在电催化、有机催化、生物诊疗等领域具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种单原子催化剂制备方法的流程图；
图2为本发明的另一种单原子催化剂制备方法的流程图；
图3为本发明中单原子催化剂制备中金属前驱体和载体置于PECVD的位置示意图；
图4为本发明制得的NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)的球差电镜图；
图5为本发明制得的NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)的XRD图；
图6为本发明制得的NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)和20％Pt/C催化剂在0.1M KOH中氧还原极化曲线；
图7为本发明的一种制备单原子催化剂的装置的结构示意图；
图8为本发明的另一种制备单原子催化剂的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、方法及装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供了一种单原子催化剂的制备方法，利用金属前驱体和载体材料通过等离子体增强化学气相沉积仪(PECVD)，制备单原子催化剂。参考图1，图1为本发明单原子催化剂制备示意图。如图1所示，单原子催化剂制备方法包括如下步骤：
步骤101，当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，对所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体。
在本步骤中，首先，可以判断金属前驱体的原材料是否包括金属盐，如果不包括，则可以对金属前驱体的原材料进行清洗处理，然后将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中进行烘干，这样就能够生成金属前驱体。
优选的，步骤101具体可以包括：
将金属前驱体的原材料置于10％-50％浓度的盐酸中，进行超声清洗，其中，所述超声清洗持续10-30分钟；将所述超声清洗后的原材料置于乙醇中进行1-5次的二次清洗，所述二次清洗每次持续5-30分钟。
可选的，所述原材料包括：泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍、泡沫钴中的至少一种。
步骤102，将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
在本步骤中，将步骤101中生成的金属前驱体和预设的载体材料按照顺序置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中，设置PECVD的相关参数，开启PECVD进行处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述预设的载体材料包括：碳纳米管、石墨烯、科琴黑、金属有机框架材料MOF、共价有机框架材料COF、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中的至少一种，具有良好的普适性。
可选的，所述方法还包括：当所述金属前驱体的原材料包括金属盐时，将预设的载体材料和所述原材料置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述等离子体增强化学气相沉积仪PECVD，包括：等离子体发生器、石英管、管式炉。
可选的，所述将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理的步骤，包括：将所述原材料和所述载体材料置于石英管中；其中，所述原材料置于靠近所述等离子体发生器的一侧，所述载体材料置于远离所述离子体发生器方向的另一侧。
可选的，置于所述石英管中的所述原材料和所述载体材料间隔3-5cm。
可选的，所述PECVD的相关参数包括：功率、时间、气体和压强；其中，所述气体包括氮气、氩气、氢气，氨气、氧气中的至少一种；所述功率包括50-500W；所述时间包括20-60分钟；所述压强包括10-100Pa。
可选的，所述金属盐包括：氯化钴、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化钯、氯化锌中的至少一种。
在本发明提供的有一种实施例中，参考图2，图2为本发明第二种单原子催化剂制备示意图。如图2所示，第二种单原子催化剂制备方法包括如下步骤：
步骤201，制备金属前驱体。
在本步骤中，首先，可以将泡沫铜裁剪成1*1cm2，进行清洗处理，然后，将清洗处理后的泡沫铜置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体。
可选的，所述泡沫铜还可以为泡沫铁、泡沫镍、泡沫钴等金属前驱体原材料中的至少一种。
需要说明的是，清洗处理的具体流程包括：首先，置于10％-50％的盐酸中超声清洗10-30分钟，随后，在乙醇中清洗1-5次，每次5-30分钟。
在实际应用中，当所述盐酸浓度为20％时，清洗处理的效果最好。
优选的，所述超声清洗为20分钟。
优选的，所述乙醇中的清洗次数为2次，每次清洗的时间为15分钟。
步骤202，利用金属前驱体制备单原子催化剂。
在本步骤中，可以将金属前驱体和载体按顺序置于PECVD中，设置PECVD相关参数后，开启PECVD处理，待反应结束后，可以获得NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)，本步骤中操作仅需采用金属前驱体和载体放置于PECVD进行处理，可以具有较好的重复性。
需要说明的是，所述PECVD包括：等离子体发生器、石英管、管式炉。
具体的，金属前驱体和载体置于PECVD中的顺序可以参考图3，图3为本发明制得的碳化ZIF-8(NC)负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)的金属前驱体和载体的位置示意图。如图3所示，金属前驱体在靠近等离子体发生器一侧，载体在远离等离子体发生器一侧放置，二者的间距为3cm。
具体的，所述金属前驱体为步骤201处理后的泡沫铜。
具体的，所述载体为碳化后的ZIF-8(NC)。
可选的，所述载体包括：碳纳米管、石墨烯、科琴黑、金属有机框架材料MOF、共价有机框架材料COF、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中的至少一种。
需要说明的是，所述PECVD相关参数，包括PECVD工作功率为300W，处理时间为20分钟，所述PECVD处理包括石英管内通氮气处理，石英管内压强为60Pa。
步骤203，对单原子催化剂的结构形貌表征进行测试，以及对单原子催化剂的性能进行测试。
其中，所述对单原子催化剂的结构形貌表征进行测试，具体为采用球差校正电镜(HAADF-STEM)观察单原子催化剂的金属单原子负载情况。可以参考图4，图4为本发明制得的NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)的球差电镜图。如图4所示，本实施例制得的NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)确为单原子催化剂，且Cu原子均匀的负载在载体上。
需要说明的是，所述对单原子催化剂的的性能进行测试，可以为对单原子催化剂的阴极氧还原的催化性能测试，具体包括：采用三电极体系，在氧气饱和的0.1M KOH中，以5mV/s的扫速，1600r/min的电极转速进行循环伏安扫描。可以参考图5，图5为本发明制得的NC负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/NC)和20％Pt/C催化剂在0.1M KOH中氧还原极化曲线。
具体的，本实施例制得的催化剂展现出优异于20％Pt/C催化剂的氧还原催化活性。
除特别说明外，本发明所涉及的催化剂对于阴极氧还原催化活性和稳定性测试方法均与以上测试方法相同。
本发明还提供一种石墨烯负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/G)制备方法，包括：
首先，将泡沫铜裁剪成1*1cm2，进行清洗处理，然后，将清洗处理后的泡沫铜置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；利用金属前驱体制备单原子催化剂，将石墨烯(10mg)和处理后的泡沫铜按顺序置于PECVD中，开启PECVD处理，待反应结束后，即获得了石墨烯负载Cu单原子催化剂(SAC Cu/G)。
需要说明的是，所述清洗处理具体包括：置于10％-50％的盐酸中超声清洗10-30分钟，随后在乙醇中清洗1-5次，每次5-30分钟。
具体的，所述盐酸浓度为20％，处理效果最好。
优选的，所述超声清洗为20分钟。
优选的，所述乙醇中清洗次数为2次，清洗时间为15分钟。
具体的，所述顺序包括，泡沫铜在靠近等离子体发生器一侧，石墨烯在泡沫铜远离等离子体发生器一侧放置，二者的间距为3cm
需要说明的是，所述PECVD相关参数，包括PECVD工作功率为300W，处理时间为20分钟，所述PECVD处理包括石英管内通氮气处理，石英管内压强为60Pa。
具体的，本实施例制得的催化剂的氧还原催化活性和商业Pt/C催化剂相当。
本发明另提供一种NC负载Co单原子催化剂(SAC Co/NC)制备方法，包括：
首先，将泡沫钴裁剪成1*1cm2，进行清洗处理，然后将清洗处理后的泡沫钴置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；利用金属前驱体制备单原子催化剂，将碳化后的ZIF-8(NC，20mg)和处理后的泡沫钴按顺序置于PECVD中，开启PECVD处理，待反应结束后，即获得了MOF负载钴单原子催化剂(SAC Co/NC)。
需要说明的是，所述清洗处理包括，置于10％-50％的盐酸中超声清洗10-30分钟，随后在乙醇中清洗1-5次，每次5-30分钟。
具体的，所述盐酸浓度为10％，处理效果最好。
优选的，所述超声清洗为20分钟。
优选的，所述乙醇中清洗次数为2次，清洗时间为15分钟。
具体的，所述顺序包括，泡沫铜在靠近等离子体发生器一侧，石墨烯在泡沫铜远离等离子体发生器一侧放置，二者的间距为3-5cm；最优的，二者的间距为3cm。
需要说明的是，所述PECVD相关参数，包括PECVD工作功率为300W，处理时间为20分钟，所述PECVD处理包括石英管内通氮气处理，石英管内压强为60Pa。
具体的，本实施例制得的催化剂展现出优异于商业Pt/C催化剂的氧还原催化活性。
本发明再提供一种NC负载Ni单原子催化剂(SAC Ni/NC)的制备方法，包括：
采用氯化镍粉末作为金属前驱体，将碳化后的ZIF-8(NC，20mg)和氯化镍(10mg)按顺序置于PECVD中，开启PECVD处理，待反应结束后，即获得了NC负载镍单原子催化剂(SACNi/NC)。
具体的，所述顺序包括，氯化镍在靠近等离子体发生器一侧，NC在氯化镍远离等离子体发生器一侧放置，二者的间距为3cm
需要说明的是，所述PECVD相关参数，包括PECVD工作功率为250W，处理时间为20分钟，所述PECVD处理包括石英管内通氮气处理，石英管内压强为70Pa。
具体的，本实施例制得的催化剂展现出优异的氧析出催化活性。
可见，本发明提供的一种单原子催化剂的制备方法，所需工序时间仅为20-60分钟，该制备方法工艺简单、操作便捷，反应前驱体材料廉价、易得，适用于大规模生产，且推广至多种金属前驱体(非贵金属及贵金属)和多种载体材料(碳基和非碳基材料)，具有良好的普适性。
本发明提供一种制备单原子催化剂的装置。参考图7，图7为本发明一种制备单原子催化剂的装置的结构示意图。
如图7所示，制备单原子催化剂的装置70包括：
第一生成模块701，用于当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，将所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；
第二生成模块702：用于将预设的载体材料和所述金属前驱体置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
可选的，所述第一生成模块701，具体用于将所述原材料置于10％-50％浓度的盐酸中，进行超声清洗，其中，所述超声清洗持续10-30分钟；将所述超声清洗后的原材料置于乙醇中进行1-5次的二次清洗，所述二次清洗每次持续5-30分钟。
可选的，所述原材料包括：泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍、泡沫钴中的至少一种。
可选的，所述预设的载体材料包括：碳纳米管、石墨烯、科琴黑、金属有机框架材料MOF、共价有机框架材料COF、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中的至少一种。
本发明再提供另一种制备单原子催化剂的装置，参考图8，图8为本发明的另一种制备单原子催化剂的装置的结构示意图。如图8所示，制备单原子催化剂的装置80，包括第三生成模块801，用于当所述金属前驱体的原材料包括金属盐时，将预设的载体材料和所述原材料置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
具体的，所述等离子体增强化学气相沉积仪PECVD，包括：等离子体发生器、石英管、管式炉。
可选的，第二生成模块702，具体用于将所述原材料和所述载体材料置于石英管中；其中，所述原材料置于靠近所述等离子体发生器的一侧，所述载体材料置于远离所述离子体发生器方向的另一侧。
可选的，置于所述石英管中的所述原材料和所述载体材料间隔3-5cm。
优选的，所述PECVD处理中的参数包括：功率、时间、气体和压强；其中，所述气体包括氮气、氩气、氢气，氨气、氧气中的至少一种；所述功率包括50-500W；所述时间包括20-60分钟；所述压强包括10-100Pa。
可选的，所述金属盐包括：氯化钴、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化钯、氯化锌中的至少一种。
可见，本发明提供的一种制备单原子催化剂的装置，操作简单、便捷，工序时间短，反应前驱体材料廉价、易得，适用于大规模生产，且可推广至多种金属前驱体(非贵金属及贵金属)和多种载体材料(碳基和非碳基材料)，具有良好的普适性。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，对所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；
将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述原材料进行清洗处理的步骤，包括：
将所述金属前驱体的原材料置于10％-50％浓度的盐酸中，进行超声清洗，其中，所述超声清洗持续10-30分钟；
将所述超声清洗后的原材料置于乙醇中进行1-5次的二次清洗，所述二次清洗每次持续5-30分钟。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述金属前驱体的原材料包括：泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍、泡沫钴中的至少一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设的载体材料包括：碳纳米管、石墨烯、科琴黑、金属有机框架材料MOF、共价有机框架材料COF、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述金属前驱体的原材料包括金属盐时，将预设的载体材料和所述原材料置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述金属盐包括：氯化钴、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化钯、氯化锌中的至少一种。
7.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述将预设的载体材料和所述金属前驱体置于等离子体增强化学气相沉积仪PECVD中进行PECVD处理的步骤，包括：
将所述原材料和所述载体材料置于石英管中；
其中，所述原材料置于靠近所述等离子体发生器的一侧，所述载体材料置于远离所述离子体发生器方向的另一侧。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
置于所述石英管中的所述原材料和所述载体材料间隔3-5cm。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述PECVD处理中的参数包括：功率、时间、气体和压强；其中，所述气体包括氮气、氩气、氢气，氨气、氧气中的至少一种；
所述功率包括50-500W；所述时间包括20-60分钟；所述压强包括10-100Pa。
10.一种制备单原子催化剂的装置，其特征在于，包括：
第一生成模块，用于当金属前驱体的原材料不包括金属盐时，对所述原材料进行清洗处理，以及将清洗处理后的原材料置于真空烘箱中烘干，以生成金属前驱体；
第二生成模块：用于将预设的载体材料和所述金属前驱体置于PECVD中进行PECVD处理，以生成单原子催化剂。
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