[发明专利]一种单原子双活性中心Co基氨合成催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在低温、低压条件下催化氨合成方面的应用，其特征在于：该催化剂主要是以N掺杂的C球为载体，及该载体上以单原子形式分散的活性金属Co共同构成；其制备方法包括以下步骤：

（1）SiO₂纳米球的制备；将25-28 wt%氨水溶液、乙醇和四乙氧基硅烷混合搅拌，然后加入间苯二酚和甲醛，再添加三聚氰胺和甲醛搅拌，然后将所得混合物溶液于100 ℃水热反应24 h，并离心洗涤，烘干，得到SiO₂空心纳米球；

（2）SiO₂包裹的N掺杂的C球的合成；将得到的SiO₂空心纳米球经高温碳化后，冷却至室温，得到SiO₂@N-C；

（3）N掺杂的C球载体的制备；对SiO₂@N-C中的SiO₂进行蚀刻，然后用去离子水洗涤，抽滤，干燥，得到N-C球载体；

（4）钴负载到N掺杂的C球载体上；将Co的前驱体溶解在DMF溶液中，再添加到N-C球载体中，超声后真空过滤和干燥，再在Ar气氛下高温焙烧，得到所述氨合成催化剂。

2. 根据权利要求1所述的单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在催化氨合成方面的应用，其特征在于：所述催化剂中Co的原子半径为0.15 nm，其具有双重活性位，包括Co₁-N_3.5稳态单原子活性位及Co₁-N_x动态单原子活性位，其中0＜x＜2.5。

3. 根据权利要求1所述的单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在催化氨合成方面的应用，其特征在于：所述催化剂的比表面积为356-453 m²/g。

4. 根据权利要求1所述的单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在催化氨合成方面的应用，其特征在于：步骤（2）中所述高温碳化的温度为500-900℃，时间为1-4 h。

5. 根据权利要求1所述的单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在催化氨合成方面的应用，其特征在于：步骤（3）中采用HF或NaOH进行刻蚀，刻蚀时间为24-48 h。

6.根据权利要求1所述的单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在催化氨合成方面的应用，其特征在于：步骤（4）中所述Co的前驱体为氯化钴、酞菁钴或硝酸钴中的一种或几种；

Co在N-C球载体上的负载量为0.1-4 wt.%。

7. 根据权利要求1所述的单原子双活性中心Co基氨合成催化剂在催化氨合成方面的应用，其特征在于：步骤（4）中高温焙烧的温度为400-700℃，焙烧时间为1-5 h。