[发明专利]一种铌单原子催化剂、其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种铌单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将沸石咪唑框架材料ZIF-8粉末加入到有机溶液中搅拌第一预定时间使其充分分散，得到溶液Ⅰ；

步骤2，在所述溶液Ⅰ中加入铌化合物继续搅拌第二预定时间，得到溶液Ⅱ；

步骤3，在所述溶液Ⅱ中加入表面活性剂并继续搅拌第三预定时间，而后离心烘干，得到白色的固体粉末状的前驱体材料；

步骤4，将所述前驱体材料置于惰性气氛或还原气氛中进行高温退火处理，而后得到铌单原子催化剂，

其中，所述铌化合物和所述ZIF-8粉末的质量比为0.005～0.05:1，

所述ZIF-8粉末与所述表面活性剂的质量比为1:0.5～3，

所述步骤4中，退火处理的温度范围为800～1200℃，保温时间为1h～24h，

所述铌单原子催化剂中，铌原子以单原子的形式均匀分散，并且铌原子作为活性中心原子与所述沸石咪唑框架材料ZIF-8表面的碳元素和氮元素形成配位。

2.根据权利要求1所述的铌单原子催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，所述步骤1中的所述有机溶液为甲醇、乙醇、N-N二甲基甲酰胺DMF以及N-N二甲基乙酰胺DEF中的一种，

所述第一预定时间为1～10h。

3.根据权利要求1所述的铌单原子催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，所述步骤2中的所述铌化合物为五氯化铌、五氟化铌以及乙醇铌中的一种，

所述第二预定时间为1～10h。

4.根据权利要求1所述的铌单原子催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，所述步骤3中所述表面活性剂为普兰尼克F127、十二烷基硫酸钠SDS、溴代十六烷基三甲胺CTAB以及聚乙烯吡咯烷酮PVP中的一种或多种的组合物，

所述第三预定时间为1～10h。

5.根据权利要求1所述的铌单原子催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，所述步骤4中的所述惰性气氛或所述还原气氛为氩气、氮气、氦气、氩气与氢气的第一混合气体以及氮气与氢气的第二混合气体中的一种，

所述第一混合气体和所述第二混合气体中氢气的体积百分比含量均为10％～40％。

6.一种采用如权利要求1～5所述的铌单原子催化剂的制备方法制备得到的铌单原子催化剂。

7.一种如权利要求6所述的铌单原子催化剂在催化电池阴极中的应用。