[发明专利]碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

(1)将过渡金属盐、金属螯合剂溶于有机溶剂，得到金属前驱体溶液；所述过渡金属盐、金属螯合剂的摩尔比为1：4-4.5；

(2)向步骤(1)所述的金属前驱体溶液中加入聚丙烯腈、造孔剂和导电炭黑，反应得到纺丝液；

(3)将步骤(2)所述的纺丝液进行静电纺丝、预氧化和碳化处理，得到所述碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂。

2.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述过渡金属为铁、钴或镍。

3.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述金属螯合剂为1，10-菲罗啉、三聚氰胺、聚苯胺和双氰胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和醋酸纤维素中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述聚丙烯腈、造孔剂和导电炭黑的摩尔比为11-13：7-9：3。

6.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述静电纺丝的条件为：接收距离为15-18cm；流速为0.5-0.8mL/h；电压为15-17kV；纺丝量为1.8-2.2mL；湿度为40-50％。

7.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述预氧化是以2-3℃/min的速率升温至270-280℃，恒温1-2h，再自然降到25-30℃。

8.根据权利要求1所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述碳化处理是氮气气氛下进行煅烧处理，温度以4-6℃/min的速率升温至800-1000℃，恒温1-2h。

9.权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂。

10.权利要求9所述的碳纳米纤维负载的金属单原子催化剂在锂硫电池中的应用。