[发明专利]一种单原子铜材料的制备方法与应用

权利要求书

1.一种单原子铜材料，由芘四羧酸二酐(PTCDA)和Cu构成，其特征在于：芘四羧酸二酐为3,4,9,10-芘四羧酸二酐，Cu原子以单原子的形式嵌入在3,4,9,10-芘四羧酸二酐分子晶格结构中。

2.一种单原子铜材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一，将PTCDA还原，并使PTCDA中掺入水合氢离子(H₃O⁺)；

步骤二，将步骤一所得到的还原态的PTCDA置于低浓度Cu²⁺离子溶液中；

步骤三，将PTCDA电极表面自发生电极原位自还原沉淀反应，Cu²⁺置换水合氢离子，并发生还原过程，得到单原子铜耦合PTCDA催化剂。

3.根据权利要求2所述单原子铜材料的制备方法，其特征在于：所述Cu²⁺离子溶液的浓度为0.0001-0.01M，优选地Cu²⁺离子浓度为0.001-0.01M。

4.根据权利要求2所述单原子铜材料的制备方法，其特征在于：Cu²⁺离子源自，可溶性的铜盐，优选地为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜。

5.根据权利要求2所述单原子铜材料的制备方法，其特征在于：所述电极原位自还原沉积的时间优选为50-5000s，优选为100-2000s，更优选500-1000s。

6.根据权利要求2所述单原子铜材料的制备方法，其特征在于：Cu掺杂量为0.096-1.0mg。

7.根据权利要求1的单原子铜材料或根据权利要求2的单原子铜材料的制备方法制备得到的单原子铜材料的应用，其特征在于，用于合成氨反应。

8.根据权利要求7的应用，其特征在于：合成氨反应的氮源为硝酸根或者亚硝酸根。

9.根据权利要求7的应用，其特征在于：阴极电位为-0.1-到-1.0V，优选地，阴极电位为-0.2到-0.8V，优选地，阴极电位为-0.3到-0.6。

10.根据权利要求7的应用，其特征在于：合成氨的NH₃产率为305.7±29.8μg h^-1cm^-2，NH₃生成的法拉第产率为80.0±5.9％，总法拉第效率为96.0±1.6％。