[发明专利]一种铑单原子磁性催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铑单原子磁性催化剂的制备方法，该制备方法包括：

在Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒的壳层进行刻孔，制得富含纳米孔道的Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒，其中，刻孔是通过硅烷试剂对Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒进行水洗刻孔实现的，硅烷试剂与Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒的体积比为1:(400-600)；所述硅烷试剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、三甲氧基巯丙基硅烷、三甲氧基[2-(7-氧杂二环[4.1.0]庚-3-基)乙基]硅烷、N-乙基-3-三甲氧基硅烷-2-甲基丙胺、甲氧基硅烷苯、正丁氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的组合；所述富含纳米孔道的Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒的孔道直径为1.0nm-2.5nm；

对所述富含纳米孔道的Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒的表面通过有机膦前驱体进行修饰，制备有机膦修饰的富含纳米孔道的Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒；

将铑前驱体负载于所述有机膦修饰的富含纳米孔道的Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒上，在还原气氛下高温煅烧，得到铑单原子磁性催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒是通过以下步骤制备得到的：

将浓度为1mg/mL-5mg/mL的疏水性Fe₃O₄溶液与曲拉通、正己醇、正己烷混合，2000rpm-3000rpm下，将上述混合物涡旋30min-1.5h，得到混合溶液；所述疏水性Fe₃O₄溶液、曲拉通、正己醇和正己烷的混合比为1mL:(3-4)g:(2-3.5)mL:(10-15)mL；

将氨水溶液滴入所述混合溶液，搅拌30min-1.5h后，注入硅前驱体试剂，反应20h-30h，磁分离收集沉淀物，洗涤，得到Fe₃O₄@SiO₂核壳纳米颗粒，氨水溶液与曲拉通的添加比为1mL:(2-4)g，氨水溶液的浓度为28wt％-32wt％，所述硅前驱体试剂与所述疏水性Fe₃O₄溶液的体积比为1:(10-30)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述硅前驱体试剂为质量浓度97％-98％的正硅酸四乙酯。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述疏水性Fe₃O₄溶液为疏水性Fe₃O₄纳米颗粒的水溶液。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述疏水性Fe₃O₄纳米颗粒是通过以下步骤制备的：

将十四烯、十八烯、油酸与油酸铁混合，在氩气气氛保护下磁搅拌10min-20min后，以2℃/min-5℃/min加热速率升温至290℃，反应1h-2h，得到黑色溶液，除去杂质，得到疏水性Fe₃O₄纳米颗粒；其中，油酸铁、油酸、十四烯、十八烯的混合比为1mmol:(0.5-2)mmol:(1-3)g:(2-5)g。