[发明专利]一种氮掺杂多孔碳负载金属单原子材料的制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂多孔碳负载金属单原子材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：利用聚合反应将卟啉与金属卟啉聚合，通过调控卟啉与金属卟啉的比例来调控金属含量、通过调控不同金属卟啉种类调控金属单原子种类；

所述聚合方法选自付克烷基化反应、氨基席夫碱反应、醛基席夫碱反应、双键聚合反应中的一种；

所述付克烷基化反应选用卟啉为四苯基卟啉TPP，溶剂选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丁烷中的一种或多种，无水氯化铝为催化剂；

所述氨基席夫碱反应选用卟啉为四(4-氨基苯基)卟啉，溶剂选自正丁醇-邻二氯苯-乙酸混合溶剂，助剂选自对苯二甲醛、联苯二甲醛中的一种；

所述醛基席夫碱反应选用卟啉为四(4-醛基苯基)卟啉，溶剂选自正丁醇-邻二氯苯-乙酸混合溶剂，助剂选自对苯二胺、联苯二胺中的一种；

所述双键聚合反应选用卟啉为四（4-乙烯基苯基）苯基卟啉，溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，偶氮二异丁腈为催化剂；

所述金属卟啉的金属中心M为贵金属或非贵金属，所述贵金属为Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt或Au，所述非贵金属为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、Zr、Mo、Cd、Sn、Er、W或Bi；

所述金属单原子种类有单元素A型金属单原子、双元素AB型金属单原子、三元素ABC型金属单原子或多元素金属单原子；

包括如下步骤：

第一步：聚合反应：

A型金属单原子前驱体：称取卟啉与金属卟啉；加入溶剂、助剂或催化剂，磁力搅拌，反应温度60-150℃，反应时间12-48 h；聚合反应后依次用THF、丙酮、甲醇索氏提取提纯，真空80℃干燥过夜备用；

AB型金属单原子前驱体：称取卟啉与A、B金属卟啉；加入溶剂、助剂或催化剂，磁力搅拌，反应温度60-150℃，反应时间12-48 h；聚合反应后依次用THF、丙酮、甲醇索氏提取提纯，真空80℃干燥过夜备用；

ABC型金属单原子前驱体：称取卟啉与A、B、C金属卟啉聚合；加入溶剂、助剂或催化剂，磁力搅拌，反应温度60-150℃，反应时间12-48 h；聚合反应后依次用THF、丙酮、甲醇索氏提取提纯，真空80℃干燥过夜备用；

第二步：碳化：

用管式炉将聚合反应的单原子前驱体进行500-1000℃高温碳化，碳化的气流选自氮气、氩气中的一种，碳化时间1-5h；冷却至室温后即可得对应的氮掺杂多孔碳负载金属单原子材料M₁/N-C。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳负载金属单原子材料的制备方法，其特征在于，所述A型金属单原子的制备中，卟啉与A金属卟啉的质量比例选自80~100 : 0~20中的一种比例，两者的和为100%；所述双元素AB型金属单原子的制备中，卟啉与A、B金属卟啉的质量比例选自80~100 : 0~20 : 0~20中的一种比例，三者的和为100%；所述三元素ABC型金属单原子的制备中，卟啉与A、B、C金属卟啉的质量比例选自80~100 : 0~20 : 0~20 : 0~20中的一种比例，四者的和为100%。