CN114899435A - 制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，分别将铟盐和硫源前驱体搅拌溶解于乙二醇中、将单原子前驱体金属盐溶解于乙醇中，再将两种溶液依次加入具有载体的乙二醇分散液中得到反应前驱体溶液；再将反应前驱体溶液超声处理并同步进行激光辐照后，得到金属单原子锚定二元异质结构催化剂。本发明工艺简单可控且普遍适用的一步合成策略以最大限度地提高金属与所有可用配位点结合的可能性并减少纳米团簇和颗粒的形成，同时实现二元异质结构中单原子高负载量仍然是一个挑战。

Description

制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法
技术领域
本发明涉及的是一种单原子催化剂领域的技术，具体是一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法。
背景技术
二元异质结构由于其独特的电学特性在光/电催化、能量存储以及传感领域引起了广泛的关注。特别地，合理的构建具有合适能带结构的新型异质结构对更有效地加速由于异质界面之间的电势梯度引起的活性界面的高效电荷转移，而且可以改善催化剂的稳定性和催化能力。
然而，由于能带结构匹配性、晶体结构匹配度、功函数等差异问题，通常会导致异质结构界面处存在电荷转移势垒，阻碍了界面电荷的高效转移；同时，由于组成异质结构的两种物质结构调控特性也会存在明显的差异，使得异质界面或表面暴露的活性位点数量以及位点活性有限，从而进一步影响二元异质结构催化性能的提升。
单原子催化剂(SACs)，由于其每个活性位点只具有一个金属原子与相邻原子通过共价或离子相互作用成键，这一方面，能够最大限度的暴露活性位点和提升原子利用率；另一方面，能够利用单原子和载体之间强相互作用和高效电荷转移等达到有效提升本征催化活性的目的。因此，有效并可控的将金属单原子引入到二元异质结构中可达到调节异质界面电荷转移势垒并同步达到提升二元异质结构催化剂活性、稳定性的目的。目前，单原子锚定二元异质结构的策略为：高温迁移/热解法、浸渍/离子交换/共沉淀法、原子层沉积法和电化学还原法等。
Wang等人公开了一种通过水热法与高温退火工艺相结合的方法制备Pt单原子负载在γ-Al2O3/NiS异质结构的方法(J.Mater.Chem.A 2018,6,11783-11789.)。该方法通过水热法预先制备花状Ni2Al(CO3)2(OH)3纳米片，随后通过高温和低温退火方式实现Pt单原子负载在γ-Al2O3/NiS异质结构上。具有2.8wt％负载量的Pt原子选择性地锚定在三维花状NiS@Al2O3异质结构中的NiS上。这种方法还可以扩展到一系列具有大晶格失配的过渡金属硫化物(TMS、NiS2、CoS2和MnS)复合材料中。研究发现，Pt原子掺杂显着提高了催化性能。Pt/NiS@Al2O3在析氢反应中表现出极高的催化活性，在10mA cm-2的恒定电流密度下具有34mV的低过电位和优异的稳定性，120h后过电位仅增加2％。
Wang等人公开了一种通过水热/浸渍/高温退火工艺相结合的方法制备了独特的Pt原子锚定的灵芝状MoS2/NiS2异质纳米结构(Small 2018,14,1800697)。这种新颖的类灵芝状异质结构可以充分暴露MoS2的边缘位点，提供更多捕获Pt原子的机会，还可以调节电子结构以达到优化催化活性的目的。由于良好的分散性和大比表面积，可实现1.8at％的Pt原子锚定在MoS2纳米片上。该催化剂在析氢反应中表现出类铂催化活性，具有34mV的超低过电位和优异的稳定性(即恒定电流密度10mA cm-2条件下，72小时过电位仅增加2％)。
发明内容
本发明针对现有技术基于多步法完成的，且在制备过程中不能完全防止在载体表面迁移聚集形成团簇甚至纳米颗粒的不足，提出一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，工艺简单可控且普遍适用的一步合成策略以最大限度地提高金属与所有可用配位点结合的可能性并减少纳米团簇和颗粒的形成，同时实现二元异质结构中单原子高负载量仍然是一个挑战。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，分别将铟盐和硫源前驱体搅拌溶解于乙二醇中、将单原子前驱体金属盐溶解于乙醇中，再将两种溶液依次加入具有载体的乙二醇分散液中得到反应前驱体溶液；再将反应前驱体溶液超声处理并同步进行激光辐照后，得到金属单原子锚定二元异质结构催化剂。
所述的铟盐前驱体为三氯化铟、硝酸铟、硫酸铟或其组合。
所述的硫源前驱体为硫代乙酰胺、硫脲、L-胱氨酸、硫代硫酸钠或其组合。
所述的载体是指：零维、一维或二维材料，其中零维材料为：碳微球、SnO2微球、TiO2微球或其组合；一维材料为：羧基化单壁碳纳米管、ZnO纳米线、TiO2纳米线、MnO2纳米线、CuO纳米线或其组合；二维材料为：石墨烯、Ti3C2、黑磷或其组合。
所述的单原子前驱体金属盐为氯铂酸、氯金酸、硝酸银或其组合。
所述的制备方法，具体包括以下步骤：
S01，将铟盐和硫源前驱体搅拌溶解于乙二醇中，得到溶液A，将用于构建二元异质结构的载体分散在乙二醇中，得到溶液B，将单原子前驱体金属盐溶解于乙二醇中，得到溶液C，再将溶液B和溶液C依次加入溶液A中，得到反应前驱体溶液。
S02，将S01制得的反应前驱体置于超声槽中，超声处理并同步进行激光辐照，所得产物离心、洗涤、干燥，即得到金属单原子锚定二元异质结构催化剂。
所述的铟盐前驱体的浓度为0.005～0.5mmol/mL乙二醇，优选浓度为0.13mmol/mL乙二醇。
所述的硫源前驱体的浓度为0.01～1mmol/mL乙二醇，优选浓度为0.35mmol/mL乙二醇。
所述的铟源/硫源前驱体加入量体积之比为0.1～1/1，优选的体积比为0.65/1。
所述的构建二元异质结构载体的乙二醇溶液浓度为0.5～5mg/mL，优选的浓度为1.5mg/mL。
所述的单原子前驱体金属盐浓度为0.001～0.02mmol/mL乙醇，更优选的浓度为0.01mmol/mL乙醇。
所述的溶液A、B和C体积比为4～10：0.05～0.35：0.01～0.1，更优选的体积比为5.5：0.16：0.03。
所述的超声处理，其功率为30～150W，更优选的超声功率为100W；反应温度为5～60℃，更优选的反应温度为40℃。
所述的激光辐照，其是与超声过程同步进行的且采用双激光探头的方式对样品进行辐照，入射光角度为40～65°，所用激光波长为236～1026nm，更优选的激光波长为345～650nm；激光功率为5～50W，更优选的激光功率为15W。
所述的超声辅助光化学还原过程的反应时间为10～150min，更优选的反应时间为80min。
技术效果
本发明通过超声辅助光化学还原工艺，利用超声的声空化作用，硫源前驱体分解产生的S2-与In3+结合形成In2S3，以溶液中均匀分散的零维～二维材料作为载体，均匀附着后形成二元异质结构；与此同时，在超声过程中对前驱体溶液同步进行激光辐照，诱导In2S3产生光生电子(空穴被乙二醇产生的乙氧自由基捕获)，实现金属盐前驱体离子还原成原子级分散的Pt，最终被In2S3表面的硫空位捕获形成金属单原子锚定二元异质结构；本发明生产得到的金属单原子锚定二元异质结构具有优良的均一性；制备工艺简单、单原子负载量高、成本低、通用性强、重现性好且适宜于大规模工业化生产。
附图说明
图1为铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构SEM图；
图2为铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构TEM图；
图3为铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构STEM图；
图4为铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构XRD图；
图5为实施例1、2、3制备的催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量图；
图6为实施例1、2、3制备的催化剂催化Li2S氧化过程的LSV曲线；
图7为(a)金单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构和步骤b)银单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构STEM图；
图8为铂单原子锚定的片层状硫化铟均匀的附着在不同的载体纳米材料表面的SEM图，(a)Pt SAs/In2S3/V2O5(b)Pt SAs/In2S3/MnO2(c)Pt SAs/In2S3/Ti3C2(d)Pt SAs/In2S3/黑磷；
图9为Pt SAs/In2S3/Ti3C2异质结构SEM图；
图10为Pt SAs/In2S3/Ti3C2异质结构STEM图；
图11为不同激光波长条件下制备的Pt SAs/In2S3/Ti3C2异质结构STEM图；
图12为激光波长365nm、激光功率6W条件下制备的Pt/In2S3/Ti3C2异质结构TEM图；
图13为氯铂酸后添加条件下制备的Pt SAs/In2S3/Ti3C2异质结构STEM图。
具体实施方式
实施例1
本实施例涉及一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的普适性方法，包括以下步骤：
步骤1)称取0.1g作为二维载体的氧化石墨烯分散于100mL乙二醇获得石墨烯分散液；
步骤2)称取0.1g氯铂酸分散于20mL乙醇溶液中获得制备单原子的前驱体金属盐分散液；
步骤3)取1.5mmol三氯化铟和3mmol硫代乙酰胺加入至35mL乙二醇溶液中，超声分散均匀得到溶液A；
步骤4)取5mL预先分散的石墨烯分散液加入至溶液A中，并将其超声分散混合均匀；
步骤5)取500μL步骤2)制备的分散液加入至步骤4)制备的混合溶液中，搅拌均匀，得到反应前驱体溶液；
步骤6)将装有反应前驱体溶液的反应容器置于超声槽和激光辐照装置中，在50℃下以超声功率80W、入射光角度为45°、激光波长365nm、激光功率7.5W条件下反应80min，将反应产物经离心及乙醇/去离子水混合液反复洗涤后，干燥，得到铂单原子锚定硫化铟/石墨烯二元异质结构。
本实施例得到的铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构较为均匀，图1～2为对应的SEM和TEM图。如图1～2所示，此实施例所得产物形貌、尺寸较为均一，片层状硫化铟均匀的附着在石墨烯表面，组装成的异质结构较完整。图3为对应的STEM。从图3可以看出，金属铂呈现原子级分布在硫化铟载体上，且没有明显的纳米团簇和金属颗粒存在。图4是铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构的XRD图，该结果与球差电镜结果一致，未见金属颗粒的峰出现，表明材料中的铂是以单原子的形式嵌入在硫化铟载体中。经过ICP-MS测定该催化剂中铂的质量分数为16.2％。
综上所述，本实施例成功合成了铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂。同时，其催化Li2S8转化成不溶性Li2S2/Li2S氧化还原过程的性能测试如下：
上述制备的铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂与含5wt.％聚偏氟乙烯(PVDF)的N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP)按照质量比10:1混合均匀并涂覆在碳纤维纸表面，60℃真空烘干，冲压成直径为11mm的圆片作为阴极，锂箔用作阳极，Celgard 2400作为隔膜，将20μL0.5M的Li2S8作为阴极电解液加入阴极，将20μL不含Li2S8的LiTFSI(1.0mol L-1)加入阳极一侧，组装成扣式电池。在恒电流0.112mA条件下，将组装好的电池放电至2.06V，然后在2.05V下保持恒电位，直到电流低于10-5A并依据法拉第定律计算Li2S的成核能力。
另外，为了评估该催化剂对Li2S的催化氧化性能，采用上述制备的催化剂涂覆碳纤维纸圆片、0.2M Li2S/甲醇、铂箔和AgCl/Ag分别用作工作电极、电解质、对电极和参比电极，通过电化学工作站(PGSTAT 302N)在0.2mV s-1的扫描速率条件下进行线性扫描伏安法(LSV)测试。
如图5所示，基于铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到256.2mAh g-1；如图6所示，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.46V，综上表明该催化剂具有优异的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例2
将实施例1中步骤2)和步骤5)中的金属前驱体置换成相同添加量的硝酸银，其它操作步骤相同，得到如图7所示的催化剂，如图可见，金属银呈现原子级分布在硫化铟/石墨烯载体上，且没有明显的纳米团簇和金属颗粒存在。
综上所述，本实施例成功合成了银单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂。同时，其催化Li2S8转化成不溶性Li2S2/Li2S氧化还原过程的性能测试如下：
如图5所示，基于银单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到128.5mAh g-1；如图6所示，LSV曲线结果表明基于银单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.24V，综上表明该催化剂具有较好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例3
将实施例1中步骤2)和步骤5)中的金属前驱体置换成相同添加量的氯金酸，其它操作步骤相同，得到如图7所示的催化剂，如图可见，金属金呈现原子级分布在硫化铟/石墨烯载体上，且没有明显的纳米团簇和金属颗粒存在。
综上所述，本实施例成功合成了金单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂。同时，其催化Li2S8转化成不溶性Li2S2/Li2S氧化还原过程的性能测试如下：
如图5所示，基于金单原子锚定硫化铟/石墨烯异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到197.5mAh g-1；如图6所示，LSV曲线结果表明基于金单原子锚定硫化铟/石墨烯催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.42V，综上表明该催化剂具有较好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例4
将实施例1中步骤1)和步骤4)中的二元异质结构基底换成相同添加量的V2O5，其它操作步骤相同，得到如图8a所示的催化剂，如图可见，所得产物形貌、尺寸较为均一，片层状硫化铟均匀的附着在V2O5表面，组装成的异质结构较完整。
基于铂单原子锚定硫化铟/V2O5异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到185.5mAh g-1，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/V2O5异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.24V，综上表明该催化剂具有好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例5
将实施例1中步骤1)和步骤4)中的二元异质结构基底换成相同添加量的MnO2，其它操作步骤相同，得到如图8b所示的催化剂，如图可见，所得产物形貌、尺寸较为均一，片层状硫化铟均匀的附着在MnO2表面，组装成的异质结构较完整。
基于铂单原子锚定硫化铟/MnO2异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到197.8mAh g-1，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/MnO2异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.30V，综上表明该催化剂具有好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例6
将实施例1中步骤1)和步骤4)中的二元异质结构基底换成相同添加量的Ti3C2，其它操作步骤相同，得到如图8c所示的催化剂，如图可见，所得产物形貌、尺寸较为均一，片层状硫化铟均匀的附着在Ti3C2表面，组装成的异质结构较完整。
基于铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到265.6mAh g-1，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.44V，综上表明该催化剂具有好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例7
将实施例1中步骤1)和步骤4)中的二元异质结构基底换成相同添加量的黑磷(BP)，其它操作步骤相同，得到如图8d所示的催化剂，如图可见，所得产物形貌、尺寸较为均一，片层状硫化铟均匀的附着在BP表面，组装成的异质结构较完整。
基于铂单原子锚定硫化铟/BP异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量可达到172.2mAh g-1，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/BP异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.31V，综上表明该催化剂具有好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化能力。
实施例8
本实施例涉及一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，包括以下步骤：
步骤1)称取0.1gTi3C2分散于100mL乙二醇获得Ti3C2分散液；
步骤2)称取0.12g氯铂酸分散于20mL乙醇溶液中获得制备单原子的前驱体金属盐分散液；
步骤3)取1.5mmol三氯化铟和3mmol硫代乙酰胺加入至35mL乙二醇溶液中，超声分散均匀得到溶液A；
步骤4)取5mL预先分散的Ti3C2分散液加入至溶液A中，并将其超声分散混合均匀；
步骤5)取800μL步骤2)制备的分散液加入至步骤4)制备的混合溶液中，搅拌均匀，得到反应前驱体溶液；
步骤6)将装有反应前驱体溶液的反应容器置于超声槽和激光辐照装置中，在50℃下以超声功率80W、入射光角度为60°、激光波长365nm、激光功率6W条件下反应80min，将反应产物经离心及乙醇/去离子水混合液反复洗涤后，干燥，得到铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2二元异质结构。
本实施例得到的铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构较为均匀，图7为对应的SEM图。如图9所示，此实施例所得产物形貌、尺寸较为均一，片层状硫化铟均匀的附着在Ti3C2表面，组装成的异质结构较完整。图10为对应的STEM。从图10可以看出，金属铂呈现原子级分布在硫化铟载体上，且没有明显的纳米团簇和金属颗粒存在。经过ICP-MS测定该催化剂中铂的质量分数为13.7％。
综上所述，本实施例成功合成了铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂。
接着在其它实验参数、工艺条件不变的情况下，将步骤6)中激光波长365nm替换成254、430、525、630nm，通过同样的方法合成了相对应的金属单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构。图11为对应的STEM图，不同激光波长条件下制备的金属Pt均呈现原子级分布在硫化铟/Ti3C2载体上，且没有明显的纳米团簇和金属颗粒存在。经过ICP-MS测定不同激光波长条件下制备得到的催化剂中铂的质量分数分别为3.63、7.22、4.53、0.87wt.％。
在激光波长为254、365、430、525、630nm条件下制备的铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量分别为143.7，264.5，233.5，185.5mAh g-1，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.31、-0.44、-0.36、-0.24V、-0.29，综上表明该类不同激光波长条件下制备的催化剂均具有催化可溶性多硫化物氧化还原转化的能力。
实施例9
本实施例涉及一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，包括以下步骤：
步骤1)称取0.1gTi3C2分散于100mL乙二醇获得Ti3C2分散液；
步骤2)称取0.12g氯铂酸分散于20mL乙醇溶液中获得制备单原子的前驱体金属盐分散液；
步骤3)取1.5mmol三氯化铟和3mmol硫代乙酰胺加入至35mL乙二醇溶液中，超声分散均匀得到溶液A；
步骤4)取5mL预先分散的Ti3C2分散液加入至溶液A中，并将其超声分散混合均匀；
步骤5)取800μL步骤2)制备的分散液加入至步骤4)制备的混合溶液中，搅拌均匀，得到反应前驱体溶液；
步骤6)将装有反应前驱体溶液的反应容器置于激光辐照装置中，在50℃下以入射光角度为65°、激光波长365nm、激光功率6W条件下持续搅拌反应80min，将反应产物经离心及乙醇/去离子水混合液反复洗涤后，干燥，得到铂锚定硫化铟/Ti3C2二元异质结构。
本实施例得到的铂锚定硫化铟/Ti3C2异质结构与上述实施例存在明显的差异，图12为对应的TEM图。如图12所示，此实施例所得Pt为颗粒状负载在硫化铟/Ti3C2异质结构中，Pt颗粒尺寸约5～8nm。
接着在其它实验参数、工艺条件不变的情况下，样品制备过程中先在反应温度50℃、超声功率80W条件下，超声60min，随后再在入射光角度为60°、激光波长365nm、激光功率6W条件下对样品进行激光辐照20min，将反应产物经离心及乙醇/去离子水混合液反复洗涤后，干燥，得到铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2二元异质结构。图13为对应的STEM图。从图11可以看出，金属铂呈现原子级分布在硫化铟载体上，且没有明显的纳米团簇和金属颗粒存在。经过ICP-MS测定制备得到的催化剂中铂的质量分数为2.51wt.％。
制备的铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂催化Li2S8转化成Li2S2/Li2S的沉积容量分别为203.5mAh g-1，LSV曲线结果表明基于铂单原子锚定硫化铟/Ti3C2异质结构催化剂的Li2S氧化起始电位仅为-0.39，综上表明该催化剂均具有好的催化可溶性多硫化物氧化还原转化的能力。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征在于，分别将铟盐和硫源前驱体搅拌溶解于乙二醇中、将单原子前驱体金属盐溶解于乙醇中，再将两种溶液依次加入具有载体的乙二醇分散液中得到反应前驱体溶液；再将反应前驱体溶液超声处理并同步进行激光辐照后，得到金属单原子锚定二元异质结构催化剂；
所述的铟盐前驱体为三氯化铟、硝酸铟、硫酸铟或其组合；
所述的硫源前驱体为硫代乙酰胺、硫脲、L-胱氨酸、硫代硫酸钠或其组合。
2.根据权利要求1所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，所述的载体是指：零维、一维或二维材料，其中零维材料为：碳微球、SnO2微球、TiO2微球或其组合；一维材料为：羧基化单壁碳纳米管、ZnO纳米线、TiO2纳米线、MnO2纳米线、CuO纳米线或其组合；二维材料为：石墨烯、Ti3C2、黑磷或其组合。
3.根据权利要求1所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，所述的单原子前驱体金属盐为氯铂酸、氯金酸、硝酸银或其组合。
4.根据权利要求1～3中任一所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，具体包括以下步骤：
S01，将铟盐和硫源前驱体搅拌溶解于乙二醇中，得到溶液A，将用于构建二元异质结构的载体分散在乙二醇中，得到溶液B，将单原子前驱体金属盐溶解于乙二醇中，得到溶液C，再将溶液B和溶液C依次加入溶液A中，得到反应前驱体溶液；
S02，将S01制得的反应前驱体置于超声槽中，超声处理并同步进行激光辐照，所得产物离心、洗涤、干燥，即得到金属单原子锚定二元异质结构催化剂；
所述的激光辐照，其是与超声过程同步进行的且采用双激光探头的方式对样品进行辐照，入射光角度为40～65°，所用激光波长为236～1026nm。
5.根据权利要求4所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，所述的激光波长为345～650nm；激光功率为5～50W，更优选的激光功率为15W。
6.根据权利要求4所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，所述的溶液A、B和C体积比为4～10：0.05～0.35：0.01～0.1。
7.根据权利要求4所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，铟盐前驱体的浓度为0.005～0.5mmol/mL乙二醇；所述的硫源前驱体的浓度为0.01～1mmol/mL乙二醇；所述的铟源/硫源前驱体加入量体积之比为0.1～1/1；所述的构建二元异质结构载体的乙二醇溶液浓度为0.5～5mg/mL；所述的单原子前驱体金属盐浓度为0.001～0.02mmol/mL乙醇；所述的溶液A、B和C体积比为5.5：0.16：0.03。
8.根据权利要求4所述的制备金属单原子锚定二元异质结构催化剂的方法，其特征是，所述的超声辅助光化学还原过程的反应时间为10～150min。
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