专利示意图

一、技术领域

催化剂技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202311375900X

发明人：成艳、李响、彭乐乐

2.专利说明书摘要

本发明提供了一种单原子催化剂及其制备方法和应用。本发明的单原子催化剂包括载体以及负载于所述载体中的金属单原子，避免了多原子催化剂中可能存在的过度堆积。同时，还可以更精确地控制催化中心的分布和性质，实现更精确的催化效果。本发明还提供了单原子催化剂的制备方法和应用。

3.创新点

（1）本发明提供一种低能耗、低成本制备还原氧化石墨烯的方法；

（2）本发明开发了一种低温自蔓延燃烧的方法，提供了丰富的孤对电子用于捕获金属离子，形成了丰富而均匀的金属原子和非金属原子锚定位点，从而将金属原子预锚定与碳框架中；

（3）本发明中这种预锚定金属原子的方法，得到了系列不同金属-非金属配位的活性位点，此外大大减弱了在高温退火过程中金属原子团聚现象，从而得到了高金属单原子负载量还原氧化石墨烯材料。

4.痛点问题

（1）单原子负载量过低；

（2）高温自蔓延能耗过多；

（3）单原子高温团聚现象。

5.技术优势

（1）对制备高负载量的金属单/多原子具有普适性；

（2）通过低温自蔓延的方法可以将金属单原子预锚定于还原氧化石墨烯中，得到具有高温稳定的金属单原子；

（3）本发明对实现大规模单原子催化剂广泛应用于工业化具有一定的促进作用。

三、产业化信息

1.应用场景

单原子作为一种高效催化材料可以实现电化学能量转换技术飞跃式而应用于多种催化领域：

（1）可以加快电催化CO2还原技术的发展，有效提高CO2还原效率和选择性，致力于早日实现“双碳”目标；

（2）可以提高ORR是的反应动力学使得金属空气电池和燃料电池早日实现大规模应用；

（3）析氢反应作为一种绿色且可持续的制氢技术，单原子催化剂的开发可以最大限度的提高催化剂的金属利用率，实现氢能经济。

2.商业价值

此项技术拥有巨大的商业前景，对于电化学能源转换行业有以下市场价值：

（1）本材料可以应用于二氧化碳加氢、二氧化碳光还原、电还原等二氧化碳转化领域，大大提高二氧化碳的转化效率，利用该项技术将二氧化碳制备成高附加值的工业产物；

（2）本材料可以作为ORR反应的催化剂，降低贵金属催化剂的载量，有效的利用贵金属的性能致力于提高金属-空气电池的容量；

（3）本材料可以作为电解水制氢的催化剂，发展非贵金属单原子催化剂取代贵金属催化剂，结合不同原子的性能开发出超越贵金属催化剂的单/多原子催化剂以降低成本及能耗。

3.发展规划

（1）该技术未来可应用至氢能经济、CO2减排及其他工业化发展领域中，加快实现建立完整自主知识产权的单原子催化剂制备及应用体系和单原子催化科学理论；

（2）该技术制备出的系列高载量单/多原子还原氧化石墨烯催化材料合成工艺简单、耗能低、污染少，可以兼顾经济效益及环境保护。

4.合作方式

面议

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联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn