[发明专利]一种单分散Co基双原子催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纸为载体Co基双原子(Co-M/C)催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)以一定体积比例1:5～12:0.1～0.9混合均匀的质量分数37％的HCl溶液、水和苯胺做为电解液，以石墨棒和浸泡在饱和氯化钾溶液中的Ag/AgCl分别作为对电极和参比电极，使用干净的碳纸作为工作电极，电镀电压为-0.8～-1.4V，电镀时间为3～10min，将聚苯胺电镀在碳纸上；

(2)电镀后的碳纸用去离子水清洗后，在真空烘箱中60℃烘干，得到的薄片被标记为PANI@CP，然后将PANI@CP浸入0.01～0.2M的CoCl₂溶液中，室温下放置3～8h，之后，取出并晒干，放入管式炉，在惰性气体Ar气下，以2℃/min升温至550～950℃并保持1～6h，冷却至室温后，用浓度为0.5～5.0M的H₂SO₄酸洗8～48h后取出，干燥备用，得到负载Co单原子的初产品；

(3)将步骤(2)中得到的Co单原子配位的初产品放入管式炉中，上游放置过渡金属M化合物，在惰性气体气氛下，慢速升温至过渡金属M化合物的沸点附近，并保持1～4h，然后在高温750～900℃下焙烧1～5h，反应结束后，用浓度为1～6M的的H₂SO₄酸洗8～48h后，干燥，得到Co-M/C双原子催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述过渡金属M化合物与Co原子的比例为1:0.5至1:1.5之间。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述过渡金属M为Cu、V、Fe或Zn。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述过渡金属M为为Fe或Zn。

5.一种根据权利要求1至4中任意一项所述制备方法得到的碳纸载体Co基双原子(Co-M/C)催化剂，其特征在于，所述Co-M双金属相对于碳纸的总负载量为1.0mg/cm²以下。

6.根据权利要求5所述的碳纸载体Co基双原子(Co-M/C)催化剂，其特征在于，所述Co-M双金属相对于碳纸的总负载量为0.1mg/cm²重量％至0.3mg/cm²。

7.根据权利要求5所述的碳纸载体Co基双原子(Co-M/C)催化剂，其特征在于，所述Co-M双金属的相对于碳纸的总负载量为0.27mg/cm²。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的碳纸载体Co基双原子(Co-M/C)催化剂在电解水制氢反应中的应用。

9.一种电解水制氢的方法，该方法中采用根据权利要求5至7中任意一项所述碳纸载体Co基双原子(Co-M/C)催化剂直接作为工作电极。