【技術實現步驟摘要】
專利技術涉及光催化材料制備，具體為一種單原子光催化材料的制備方法以及應用。
技術介紹
1、現有技術中的單原子催化劑，是一種將單個金屬原子有效錨定在支撐材料上的先進材料。這類催化劑因其高原子利用率，在多相催化反應中顯示出卓越性能，代表了催化領域的研究前沿。單原子催化劑之所以備受關注，是因為與納米團簇、納米顆粒和大塊金屬相比，它們在催化反應中的活性位點展現出獨特的電子結構和未飽和配位特性，致使其催化活性和選擇性顯著提高；此外，每個金屬原子均可作為催化位點，理論上達到100%的原子利用率。這些單個金屬原子通過與載體表面原子或配體的共價或離子作用實現穩定，金屬與載體的相互作用進一步引起金屬原子表面的部分電荷變化。特別是在光催化領域，單原子的引入通過改變載體的能帶結構和電子結構，可影響光吸收、載流子分離與遷移、表界面反應等關鍵步驟。單原子的嵌入優化了載體的光吸收特性和電荷傳遞動力學，同時可以通過不同的金屬-載體相互作用定制表面結構，加強對反應物的吸附和活化。這些特性賦予單原子催化劑在提升光催化性能方面的巨大潛力。
2、盡管單原子催化劑在理論上具有巨大潛力，但它們在合成過程中面臨著原子遷移和團聚的困難，這嚴重限制了其在實際應用中的穩定性和效率。目前，缺乏一種能夠可靠且有效控制單原子分散和穩定性的制備方法。
3、更重要的是，對于光催化材料而言，其性能在很大程度上受限于光吸收范圍、載流子的有效分離及遷移能力，以及表界面反應的動力學。現有的光催化劑通常在可見光波段的催化效率不高，限制了它們在室內光催化應用中的性能，尤其是在
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，專利技術提供了一種單原子光催化材料的制備方法以及應用，解決了上述
技術介紹
所提出的問題。
2、為實現以上目的，專利技術通過以下技術方案予以實現：一種單原子光催化材料的制備方法，包括如下步驟：
3、s1.將光催化材料球磨成納米粉體；
4、s2.將步驟s1中所述的粉體浸漬金屬鹽溶液并烘干；
5、s3.將步驟s2得到的粉體放入纏有通電的環形線圈或放置在強磁體空腔內的管式爐中，在管式爐內通入氫氣并加熱；
6、s4.將步驟s3得到的粉體進行球磨得到單原子光催化材料。
7、優選的，所述步驟s1中的所述光催化材料為氧化鋅、二氧化鋯、三氧化二鐵、氧化銅、二氧化鈦和氮化碳中的一種或一種以上混合形成的混合物，且混合物中任一種催化材料的質量占比不低于總質量的0.5%。
8、優選的，步驟s1中所述球磨后納米光催化材料的粒徑為5～1000納米。
9、優選的，步驟s2中的所述金屬鹽為硝酸鐵、氯化銀、氯化釕、乙酸金或氯鉑酸；
10、步驟s2中的所述金屬鹽溶液中金屬離子的濃度為0.1～10摩爾/升；
11、步驟s2中的所述粉體在金屬鹽溶液中的濃度為0.1～10摩爾/升。
12、優選的，步驟s2中的所述浸漬時間為0.1～12小時。
13、優選的，步驟s3中的所述通電的環形線圈產生的磁場強度為0～0.5特斯拉。
14、優選的，步驟s3中的所述加熱溫度為80～600°c，加熱時間為3.5～20小時。
15、優選的，步驟s4中的所述球磨時間為1～20小時。
16、一種單原子光催化材料的制備方法所制備的單原子光催化材料在抗菌除醛中的應用。
17、有益效果
18、專利技術提供了一種單原子光催化材料的制備方法及其應用，本專利技術首先通過球磨技術增加光催化材料的表面積，并在其表面形成大量缺陷位點，這些位點為后續的單原子負載提供了眾多活性位點。接著，利用外加磁場誘導氫原子的運動方向，加強氫原子對光催化材料上金屬離子的還原效率。同時，磁場作用下氫原子核外電子的旋轉頻率發生變化（塞曼效應），此現象引起氫原子電子能級的分裂，從而進一步實現金屬離子的高效還原。這一過程使金屬離子在光催化材料表面還原成單原子狀態，形成單原子負載光催化材料。與現有技術相比，本專利技術的方法通過磁場控制實現了單原子光催化材料的高含量制備，并有效控制了結構，通過單原子與基體材料形成的大量異質結構有效降低了材料的禁帶寬度，提高了光生載流子的分離效率。因此，本專利技術的單原子光催化材料在可見光波段表現出優異的光催化效率，適用于日常生活中高效降解甲醛、分解細菌和病毒，從而改善室內空氣質量。
19、本專利技術通過外加磁場制備含高量單原子的光催化材料，有效防止了金屬原子團聚，避免團簇或顆粒的形成。磁場加速了氫原子的運動并引起電子能級分裂，顯著提高了氫氣的還原效率，從而高效還原金屬離子至單原子級。這種方法不僅實現了單原子光催化材料的宏觀制備和精準結構控制，而且通過形成大量異質結構降低了材料的禁帶寬度并提升了光生載流子的分離效率。這些改進使得材料在可見光波段展現出卓越的光催化效率，適用于室內環境中進行抗菌和除醛處理，顯著提升室內空氣質量。
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1.一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的所述光催化材料為氧化鋅、二氧化鋯、三氧化二鐵、氧化銅、二氧化鈦和氮化碳中的一種或一種以上混合形成的混合物，且混合物中任一種催化材料的質量占比不低于總質量的0.5%。
3.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述球磨后納米光催化材料的粒徑為5～1000納米。
4.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中的所述金屬鹽為硝酸鐵、氯化銀、氯化釕、乙酸金或氯鉑酸；
5.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中的所述浸漬時間為0.1～12小時。
6.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中的所述通電的環形線圈產生的磁場強度為0～0.5特斯拉。
7.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中的所述加熱溫度為8
8.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟S4中的所述球磨時間為1～20小時。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的一種單原子光催化材料的制備方法所制備的單原子光催化材料在抗菌除醛中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的所述光催化材料為氧化鋅、二氧化鋯、三氧化二鐵、氧化銅、二氧化鈦和氮化碳中的一種或一種以上混合形成的混合物，且混合物中任一種催化材料的質量占比不低于總質量的0.5%。
3.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述球磨后納米光催化材料的粒徑為5～1000納米。
4.根據權利要求1所述的一種單原子光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中的所述金屬鹽為硝酸鐵、氯化銀、氯化釕、乙酸金或氯鉑酸；
5.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李赫，
申請(專利權)人：遼寧歐邁吉新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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