CN119491253A 富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法 （四川大学）

本发明公开了富吡啶氮型铜单原子催化剂该催化剂在碱性介质中表现出良好的硝酸根还原制氨的催化性能，理论和实验证明具有丰富2S1将吡咯单体(pyrrole)、聚乙烯亚胺(PEI)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)混合溶解在S3将溶液A和溶液B放入冰箱冷却，冷却后将溶液A和2.根据权利要求1所述的富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法，所述步骤S1中吡咯3.根据权利要求1所述的富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法，所述步骤S2中的过4.根据权利要求1所述的富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法，所述步骤S3中冷却5.根据权利要求1所述的富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法，所述步骤S4中CuCl26.根据权利要求1所述的富吡啶氮型铜单原7.根据权利要求1所述的富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法，所述步骤S6中的所3价值的氨不仅可以解决由硝酸盐污染引起的环境问题，而且有望替代传统的氨合成工艺，NO3RR上述挑战为目的来设计电催化剂是实现高效制氨的最优途碳载体之间通常存在强相互作用，可以借此调节活性金属中心的电子结构而实现高效催增强金属原子与基底之间的相互作用具有重要意义。凝胶材料一般具有三维多级网络结4[0006]本发明提供了一种富吡啶氮型铜单原子催化剂的制备方法的制备方法及其应用[0012]S4将聚合的水凝胶用乙醇和去离子水交替洗涤和纯化。将纯化的水凝胶分散在5[0027]本方案提供一种调控单原子催化剂位点配位环境的制备策略，制备了以聚吡咯/[0029]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部6得到的水凝胶用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，以去除未反应的残留杂质和副产物。磨成均匀的粉末，转移到瓷舟上。将样品粉末在氩气氛围下以10℃min_1的速率加热至800除去金属杂质。将酸洗后的粉末用去离子水洗涤至中性(pH＝7)，然后在真空干燥箱内干法记录不同电势下30min的电流_时间(纯的PPy相比具有更强的锚定Cu离子的能力。吡咯与PEI交联有效改善了稀缺的氮活性位[0051]图2(a)中，实施例1扫描电子显微镜图像表现出相互连接的由纳米颗粒组成的多7有丰富胺基的PEI的存在。如图4(b)所示，实施例1的高分辨率N1sXPS光谱可以分为四个算了每种氮结构所占的绝对含量，其中吡啶_N的绝对含量为3.20吡咯_N的绝对含量为XPS光谱，显示出Cu2p3/2和Cu2p1/2的双特征峰，它们都被反卷积成两个峰，934.55和(0)。通过电感耦合等离子体光学发射光谱(ICP_OES)更精确地测定了实施例1中Cu元素的[0054]考虑到XPS在表征精确结构方面的局限性，我们进一步通过X射线吸收精细结构位于CuO附近的高能区，表明Cu原子处于氧化态。PR_CuNC的一阶导数介于Cu2O和CuO之间2O和CuO相比，PR_CuNC只显示出一个以1.45A为中心的[0055]为了研究不同尺寸催化剂对NO3R开始出现明显的变化，引起电流增加的主要原因是由于硝酸根还原产生的。PR_CuNC在+密度时间(I_t)曲线(图6b)，并采用紫外分光光度法测定并计算法拉第效率(FE)和产率8如图8(d)所示测定了主要副产物亚硝酸根(NO2_)和氢气(H2)的法拉第效率。NO2_是PR_CuNC图10a所示，由来自14NO3_为N源的产物所测得的NMR图谱表现出属于14NH4+为三峰，间隔为[0058]为了进一步了解富吡啶N型Cu单原子催化剂表现出优异的硝酸盐选择性的反应机子分别与4个吡啶_N(Cu_pyridinic_N4)和4个吡啶_N(Cu_pyrrolic_N4)配位。上述两种Cu_子积累。Cu_pyridinic_N4和Cu_pyrrolic_N4的部分态密度(PDOS)如图12所示。与Cu_pyridinic_N4相比，Cu_pyrrolic_N4的Cud轨道在费米能级附近有明显的能级分裂和活性中心的负移。Cu_pyridinic_N4型由于C[0059]通过吉布斯自由能计算进一步详细分析了在两种模型表面进行NO3RR的中间体附能力和更低的能垒都表明Cu_pyridinic_N4结构更有利于[0060]通过调节配位N原子的结构，合成了一种水凝胶衍生的富吡啶N型Cu单原子催化电位条件下，PR_CuNC实现了NO3_到NH3的高效还原，最大法拉第效率为94.61产率为效调控了Cu和N原子之间电子结构，PR_CuNC表现出的高NO3RR活性和选择性源于单原子Cu9