[发明专利]一种多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，所述复合材料中，金属以原子级分散的金属氮配位形式固定在多孔碳载体上；

所述多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）利用多孔碳吸附过渡金属盐类化合物和配合物，得到前驱物；

（2）将上述前驱物与氮源混合进行热处理，降至室温，即可得到所述多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料；

所述过渡金属盐类化合物为硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜、钼酸盐、氯铂酸，所述多孔碳与所述硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜、钼酸盐、氯铂酸的质量比分别为6:5-6、 1:1-2、2:3-5、2:3-5、3:7-10、1:1、15:2；

所述多孔碳为科琴黑，孔径为0.5-20纳米，比表面积为1000-1600平方米每克；

所述配合物是葡萄糖，所述多孔碳与配合物质量比为1:15-20；所述氮源是三聚氰胺，氮源与所述前驱物的质量比为4-6：1；

步骤（1）的具体操作如下：将所述多孔碳和所述金属盐和配合物分散在水中，静置吸附后离心，收集固体进行真空干燥，得到所述前驱物；所述多孔碳的质量与水的体积比为50-70克：5毫升；所述静置吸附的时间为12-24小时；所述真空干燥温度为60-80℃；真空干燥时间为12-24小时；真空度为-0.1至-0.15兆帕；

步骤（2）中所述热处理的温度为700-900℃；时间为0.5-5小时。

2.如权利要求1所述的多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，其特征在于，金属在复合材料上的负载量为3-15 wt%。

3.如权利要求2所述的多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，对于不同的金属，负载量有所不同，其特征在于，锰的负载量为3-10 wt%；铁的负载量为5-10 wt%；钴的负载量为8-15 wt%；镍的负载量为3-10 wt%；铜的负载量为8-15 wt%；钼的负载量为6-10 wt%；铂的负载量为3-10 wt%。

4.如权利要求3所述的多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，其特征在于，锰的负载量为7-10 wt%；铁的负载量为8.5-10 wt%；钴的负载量为12-15 wt%；镍的负载量为5.5-10wt%；铜的负载量为10-15 wt%；钼的负载量为7.5-10 wt%；铂的负载量为4.5-10 wt%。

5.根据权利要求1所述的多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，其特征在于，科琴黑比表面积为1200-1500平方米每克。

6.根据权利要求1所述的多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，其特征在于，步骤（2）是在惰性气氛下进行，所述惰性气氛是指将样品置于惰性气体环境中，所述热处理的温度为800℃；时间为1-3小时。

7.根据权利要求6所述的多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料，其特征在于，所述惰性气体选自氮气、氖气、氩气。

8.权利要求1-7任一项所述多孔碳负载单原子金属氮配位复合材料的用途，其特征在于，用于催化氧还原、二氧化碳还原和氮气还原反应。