本技术介绍了一种熔体淬火法,用于合成具有金属单原子掺杂的纳米多孔金属化合物材料。该方法依据埃林汉姆图和相图选择适宜的金属单原子和金属化合物,以满足不同应用需求。
背景技术
新兴的金属单原子材料是将金属的尺度从体相削减至单个原子并掺杂到支撑基底中。这给材料带来了最大化的金属原子利用效率和独特的金属配位结构等优势。得益于此,金属单原子材料在电催化、热催化以及光催化等领域表现出优越的催化活性和稳定性。目前的金属单原子材料的合成方法主要为从下至上的化学合成法,但其需要精细的设计和合成过程,客观上不利于金属单原子材料的广泛应用。作为一种典型的从上至下合成方法,高温热合成具有易于扩展制备的特点。然而,高温热合成需要具有丰富缺陷位点或锚定位点并且耐高温的材料作为金属分散的支撑基底,这些因素限制了高温热合成的支撑基底选择并导致了制备出的金属单原子材料普遍具有负载量低的特点。因此,高效且通用制备高负载金属单原子材料的高温热合成技术在领域内具有重大的意义。
支撑基底不仅能够决定金属单原子的负载量,还能够通过与金属单原子之间的强相互作用提高金属单原子材料的催化活性。金属化合物,包括金属磷化物、硫化物、硒化物、硼化物等,是一类优秀的支撑基底,其不仅能够给金属单原子的稳定提供丰富的锚定位点,还能和金属单原子形成协同效应,显著提升材料的催化活性。理想情况下,支撑基底应该具有较大的比表面积,从而提供更多的锚定位点用于稳定金属单原子。然而,具有纳米结构的金属化合物在高温合成中容易受到结构破坏甚至融化。
实现思路