1.一种用于电催化氮气还原反应合成氨的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料,其特征在于,所述金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料通过引入不同金属/非金属杂原子对具有三维花簇状球形超结构的碳材料进行改性,形成具有均匀硼氮掺杂的碳网络骨架和金属催化中心;所述金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料具有三维花簇状球形超结构;
所述金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料的制备方法包括以下步骤:
(1)MOFs前驱体的制备:
称取一定量的有机配体、六水合硝酸锌、金属盐和硼酸溶于溶剂中充分搅拌;随后合成不同金属掺杂的MOFs前驱体;
所述MOFs前驱体的合成方法采用溶剂热法,所述溶剂热法的反应条件为:将有机配体、六水合硝酸锌、金属盐和硼酸溶于溶剂的混合溶液转移到聚四氟内衬的反应釜中升温至
100~150 ℃反应6~72小时,将产物离心分离后清洗,得到MOFs前驱体;
所述有机配体选自咪唑、2‑甲基咪唑、4,4'‑联吡啶、2,2'‑联吡啶、邻菲罗啉、吡嗪中的一种或多种的组合;所述金属盐选自镍、钴或者铁金属盐中的任一种或多种的组合;所述金属盐选自硫酸盐水合物、硝酸盐水合物、氯化盐水合物、乙酸盐水合物或者乙酰丙酮金属盐中的一种或多种的组合;所述溶剂为甲醇、乙醇、N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或多种的组合;
(2)将步骤(1)所得的不同金属掺杂的MOFs前驱体在一定惰性气氛下升温至500~1100℃煅烧0.5~12小时,升温速率为1~20 ℃/min,所述惰性气氛的气体流速为1~100 mL/min,随后利用乙醇洗涤离心或真空抽滤,干燥,得到具有三维花簇状球形超结构的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料。
2.根据权利要求1所述的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料,其特征在于,所述制备方法的步骤(1)中,所述有机配体和六水合硝酸锌的摩尔比为(1:10)~(10:1)。
3.根据权利要求2所述的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料,其特征在于,所述制备方法的步骤(1)中,所述六水合硝酸锌与金属盐的物质的量比为(1000:1)~(100:1)。
4.根据权利要求3所述的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料,其特征在于,所述制备方法的步骤(1)中,所述六水合硝酸锌与硼酸的物质的量比为(1:50)~(5:1)。
5.根据权利要求1所述的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料,其特征在于,所述制备方法的步骤(2)中,将不同金属掺杂的MOFs前驱体置于刚玉瓷舟中,然后放入管式炉中煅烧。
6. 根据权利要求5所述的金属原子锚定的硼氮共掺杂碳材料,其特征在于,所述制备方法的步骤(2)中,所述惰性气氛为氩气、氮气或氦气中的任意一种;从室温升温至500~
1100 ℃。