[发明专利]多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将氯化钠、柠檬酸、尿素、水和过渡金属氯盐混合均匀，制得混合溶液；

S2、将所述混合溶液进行冷冻处理，而后进行冷冻干燥，制得盐模板前驱体粉末；

S3、将所述盐模板前驱体粉末在惰性气氛保护下进行热解处理。

2.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述过渡金属氯盐选自CoCl₂、FeCl₃、NiCl₂、CuCl₂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氯化钠、所述柠檬酸、所述尿素与所述过渡金属氯盐的质量比为(1～10)：(0.3～1.25)：(0.3～1.25)：(0.005～0.02)。

4.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述热解处理的温度为700～900℃，升温速率控制在2℃/min；优选地，所述热解处理的时间为1～4h。

5.根据权利要求4所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，所述惰性气氛选自氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3之后还包括除杂处理。

7.根据权利要求6所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述除杂处理为依次进行酸洗、水洗和干燥处理。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述冷冻处理为液氮冷冻。

9.一种多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂，其特征在于，由权利要求1至8中任一项所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂的制备方法制得。

10.权利要求9所述的多孔氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂在电催化氧还原反应、燃料电池和金属空气电池中的应用。