[发明专利]一种负载过渡金属单原子催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种负载过渡金属单原子催化剂，其特征在于所述的催化剂的以中空Cr₂O₃-ZnO复合金属氧化物作为载体，过渡金属为活性组分；催化剂的形貌为中空多孔球形，其中载体中Cr₂O₃与ZnO的摩尔比为(0.5～1)：1，活性组分与Cr₂O₃-ZnO的质量比为(0.01～0.02)：1。

2.根据权利要求1所述的负载过渡金属单原子催化剂，其特征在于所述的过渡金属为Ir、Ru、Pt、Pd或Rh中的一种。

3.一种制备如权利要求1所述的负载过渡金属单原子催化剂的方法，其具体步骤为:

(1)SiO₂@Cr₂O₃-ZnO的制备：分别称取铬、锌的金属盐配成水溶液A，向水溶液A中加入二氧化硅纳米球，随后滴加氨水调节pH值，搅拌，经洗涤、干燥焙烧得到SiO₂@Cr₂O₃-ZnO；

(2)中空Cr₂O₃-ZnO的制备：将SiO₂@Cr₂O₃-ZnO加入碱溶液中，经加热搅拌刻蚀、洗涤、真空干燥得到中空Cr₂O₃-ZnO；

(3)M/Cr₂O₃-ZnO催化剂的制备：称取过渡金属M盐及分散剂配成水溶液B，向水溶液B中加入中空Cr₂O₃-ZnO，随后经微波热反应、洗涤、干燥、焙烧还原得到负载过渡金属单原子催化剂M/Cr₂O₃-ZnO。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的水溶液A中铬与锌的摩尔比为(1～2)：1，浓度为C(Zn²⁺)+C(Cr³⁺)＝0.3～0.5mol/L；铬盐与二氧化硅纳米球的质量比为(2～5)：1，二氧化硅纳米球直径为60～200nm；搅拌pH为9～10，时间为12～24h；焙烧温度为500-700℃，焙烧时间为2-4h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的铬金属盐为氯化铬、硝酸铬或硫酸铬中的任一种；锌金属盐为氯化锌、硝酸锌或硫酸锌中的任一种。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(2)中碱溶液为NaOH或KOH中的任意一种，浓度为1～3mol/L；加热刻蚀温度为80～120℃，刻蚀时间为6-12h。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(3)中过渡金属M盐为H₂IrCl₆·nH₂O、H₂PtCl₆·6H₂O、PdCl₂·nH₂O、RuCl₃·nH₂O或RhCl₃·nH₂O中的一种，过渡金属M盐与中空Cr₂O₃-ZnO质量比为1：(50～100)；所述的分散剂为PVP或聚乙二醇中的一种，中空Cr₂O₃-ZnO与分散剂质量比1：(0.25～0.5)；所述的微波反应的温度为60-80℃，反应时间为6-12h；焙烧还原气体为氢氮混合气氛，氢气体积分数为10～20％，流速为60～100mL/min；焙烧还原的温度为400～600℃，升温速率为2～5℃/min，焙烧还原的时间为2～4h。

8.一种如权利要求1所述的负载过渡金属单原子催化剂在催化碳酸乙烯酯脱氢合成碳酸亚乙烯酯中的应用。