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专利号: 2025109266738
申请人: 苏州工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述金属催化剂通过二茂铁二甲酸和镍原子构建了双金属活性中心,并由所述二维MOF进行搭载;所述金属催化剂的制备方法,包括如下步骤:S1:称取定量的二茂铁二甲酸配体和过渡金属盐,溶解于N,N‑二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶剂中,再加入十二醇微液滴乳液搅拌10分钟后,密封120℃下加热12小时,冷却至室温后离心收集,洗涤后真空干燥,得到二维MOF纳米片A;所述过渡金属盐,包括Co(NO3)2•6H2O、Ni(NO3)2•6H2O和Zn(NO3)2•6H2O的混合物,或NiCl2•6H2O、CoCl2•6H2O和Zn(NO3)2•

6H2O的混合物;

S2:将二维MOF纳米片A与硒粉置于可密闭容器中,再将所述可密闭容器置于加热炉中,在氮气气氛中300℃恒温2小时,降温得到硒化二维MOF纳米片B;

S3:将硒化二维MOF纳米片B与硫脲按比例混合研磨后装入载体并置于加热炉,首先在氩气气氛中低温硫化1小时,再切换气氛至5%NH3/95%N2后升温进行高温硫化1小时,冷却至室温后得到梯度硫化MOF纳米片C;

S4:将梯度硫化MOF纳米片C分散于Nafion‑乙醇溶液中,并涂覆在碳纸电极上,作为工作电极在0.1mol/L的H2SO4溶液中进行循环伏安扫描活化,再在0.05mol/L的硫氰化钾溶液中浸泡12小时,期间保持开路电位,处理后去离子水冲洗干燥得到二维MOF负载单原子金属催化剂。

2.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述双金属活性中心由引入的硫族元素硒作为电子通道进行连接,实现电荷定向转移。

3.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述二维MOF通过S3所述的低温硫化后切换气氛至5%NH3/95%N2升温进行高温硫化实现氨气刻蚀,并通过S1所述的过渡金属盐形式引入的金属锌的挥发作用,构建了垂直介孔通道和分级多孔结构。

4.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述镍原子通过S3所述的低温硫化引入硫缺陷,通过S4所述的在0.05mol/L的硫氰化钾溶液中浸泡引入轴向配体,以稳固分散于所述二维MOF中。

5.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,S1所述的过渡金属盐中,Zn、Co、Ni的摩尔比例控制在1:1:0.2~1:1:0.3。

6.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,S2所述的氮气气氛中300℃恒温2小时,其中所述氮气应保持流量100mL/min,所述300℃恒温是以5℃/min速率升温达到的。

7.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,S3所述的按比例混合研磨,是所述硒化二维MOF纳米片B与硫脲按质量比5:1混合研磨;S3所述的低温硫化1小时,是以3℃/min升温至280℃的温度条件进行硫化;S3所述的切换气氛至5%NH3/95%N2后升温,切换后的气氛设定总流量200mL/min,同时升温至750℃。

8.如权利要求1所述的二维MOF负载单原子金属催化剂的制备方法,其特征在于,S4所述的循环伏安扫描活化,其电位设置相对于可逆氢电极,设置在0 V~1.0 V之间,并以

50mV/s的扫描速率循环50圈。