[发明专利]一种单原子钌催化剂、制备方法及应用

权利要求书

1.一种单原子钌催化剂，包括介孔稀土氧化物载体及其中限域的贵金属钌原子，其中，基于催化剂总重量钌的负载量为0.1-6wt％，所述介孔稀土氧化物载体中，稀土氧化物选自La₂O₃、Pr₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃中任意一种、两者或多种的混合物，所述金属钌以单原子的形式锚定在所述介孔混合稀土氧化物中。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述介孔稀土氧化物载体平均孔径尺寸1-20nm，优选5-10nm，优选为萤石结构的氧化铈或氧化铈-稀土氧化物混合物。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，所述催化剂为Ru₁-CeO₂、Ru₁-Eu₂Ce₂O₇、Ru₁-La₂Ce₂O₇、Ru₁-Pr₂Ce₂O₇、Ru₁-Nd₂Ce₂O₇、Ru₁-Sm₂Ce₂O₇、或Ru₁-Gd₂Ce₂O₇,其中，金属钌以单原子的形式锚定在所述介孔混合稀土氧化物中，基于催化剂总重量钌的负载量为0.1-6wt％。

4.一种单原子钌催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：可溶性金属盐与溶剂混合形成溶液，加入模板剂和凝胶生产剂；

S2：将前驱体溶液脱溶剂，得到干凝胶；

S3：高温煅烧，得到催化剂粉末，

其中，所述可溶性金属盐可溶性钌盐和可溶性稀土盐组成，包括可溶性钌的无机盐、有机酸盐或配合物，和可溶性稀土金属的无机盐或有机酸盐；凝胶生成剂选自柠檬酸或乙二醇；模板剂选自P123或F127三嵌段聚合物；所述溶剂为浓度在0.5-2mol/L的稀盐酸或稀硝酸或C₁-C₄醇类化合物，优选为乙醇。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述可溶性钌盐优选为亚硝酰硝酸钌或三氯化钌；可溶性稀土盐选自硝酸铈、硝酸铕、硝酸镧、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸钆中任意一种或两种的混合；溶剂为乙醇。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中金属前驱体总浓度为0.5-1mol/L，根据不同设计的单原子钌的负载量，加入不同量的钌盐。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的制备方法，其中，所述脱溶剂的方法选自加热蒸发、真空蒸发、真空加热或冷冻干燥蒸发方式。

8.根据权利要求4-7任意一项所述的制备方法，所述高温煅烧温度为400-800℃，煅烧气氛为含氧气氛，优选空气或氧气，煅烧时间优选为4-8小时。

9.权利要求1-3任意一项所述的催化剂在催化氨分解制氢中的用途。

10.一种氨分解的方法，使用权利要求1-3任意一项的单原子钌催化剂为固相催化剂，催化分解氨制备得到氢。