(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210946391.0 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710000 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 田志敏　瞿永泉　陈达　郭志雄　 (74)专利代理 机构 北京中睿智恒知识产权代理 事务所(普通 合伙) 16025 专利代理师 侯文峰 (51)Int.Cl. B01J 23/745(2006.01) B01J 23/72(2006.01) B01J 37/08(2006.01) B82Y 5/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01)A61K 33/34(2006.01) A61K 33/26(2006.01) A61P 35/00(2006.01) G01N 31/10(2006.01) (54)发明名称 一种以生物质为前驱体的单原子催 化剂、 其 制备方法与应用 (57)摘要 本发明公开了一种以生物质 为前驱体的单 原子催化剂、 其制备方法与应用， 属于催化剂技 术领域。 本发 明通过简单的含金属原子的生物质 负载后煅烧， 获得了高性能的单原子催化剂， 其 可用于生物检测。 与多孔不饱和配位单原子催化 剂现有繁琐的制备方法相比， 本发 明中含金属原 子的生物质在煅烧后分解可以一步形成多孔不 饱和配位的单原子催化剂， 显著缩短了合成步 骤。 同时， 本发明获得的金属单原子催化剂因其 多孔结构和不饱和配位环境， 使其具有优异的催 化性能， 在工业催化、 生物检测和肿瘤治疗等方 面具有广阔的前 景。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115282963 A 2022.11.04 CN 115282963 A 1.一种以生物质为前驱体的单原子催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法包 括以下步骤： 将血 红蛋白溶液、 蛋氨 酸铜或铜蓝蛋白溶液加入到金属盐溶液中均匀混合后， 再加入配体溶液并均匀混合， 搅拌一定时间后离心清洗多次， 将得到的样品干燥后在管式 炉中煅烧处 理， 即可获得 金属单原子催化剂。 2.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述金属盐为硝酸锌或氯化钴。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述配体为2 ‑甲基咪唑、 咪唑或苯并 咪唑。 4.根据权利要求3所述的制备方法， 其特征在于， 所述血红蛋白中的血红素或蛋氨酸铜 终浓度为0.1 ‑150mg/mL。 5.根据权利要求 4所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述金属盐溶 液的终浓度为5 ‑500mM。 6.根据权利要求5所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述配 体的终浓度为20 –3000mM。 7.根据权利要求6所述的制备方法， 其特征在于， 所述血红蛋白溶液、 蛋氨酸铜或铜蓝 蛋白溶液、 金属盐溶 液、 配体溶液的体积比为1 ‑3:35‑75:50‑100。 8.权利要求1 ‑7中任一项所述的制备 方法制备 得到的单原子催化剂。 9.权利要求8所述的单原子催化剂在制备抗肿瘤 纳米药物中的应用。 10.权利要求8所述的单原子催化剂在制备生物检测试剂中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115282963 A 2一种以生物质为前驱体的单原子催化剂、 其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于催化剂技术领域， 尤其涉及一种以生物质为前驱体 的单原子催化剂、 其制备方法与应用。 背景技术 [0002]当前单原子催化剂在电催化、 热催化和生物催化等领域都有广泛应用。 构建可以 快速传质和不饱和配位的高性能多孔单原子催化剂是人们迫切需要的。 传统的多孔单原子 催化剂制备需要通过模板或者刻蚀等方法预先制造多孔催化剂载体， 再引入金属源制备得 到多孔单原子催化剂。 此外， 为了调控单原子催化剂的配位环境与电子结构获得高性能的 单原子催化剂， 通常还需要再引入N、 S和P等原子掺杂， 制造不饱和 配位的金属单原子催化 剂。 发明内容 [0003]本发明利用含有金属原子的生物质一步合成了不饱和配位的多孔单原子催化剂， 本发明以天然的血红蛋白、 铜蓝蛋白或铜蛋氨酸等生物质作为单原子催化剂的金属源， 负 载到金属 ‑ 有机框架材料(MOF)结构中， 随后通过高温煅烧大批量制备得到高性能的金属 单原子催化剂。 在催化剂合成的煅烧过程中， 含有金属原子的蛋白质等生物质和作为载体 的MOF会发生热分解。 MOF结构高温煅烧后会形成纳米碳颗粒， 含金属原子的蛋白质热解后 会在碳颗粒内部形成大量孔洞， 煅烧后剩余的金属原子会均匀的分散在纳米碳颗粒内部构 成单原子催化剂。 同时由于蛋白质这类生物质具有大量的N、 S和P等原子经过煅烧后， 剩余 的这类原子会留在金属单原子催化剂中， 有效改善材 料的配位环境。 [0004]本发明的目的之一在于提供一种以生物质为前驱体的单原子催化剂的制备方法， 所述制备方法包括以下步骤： 将血红蛋白溶液、 蛋氨酸铜或铜蓝蛋白溶液加入到金属盐溶 液中均匀混合后， 再加入配体溶液并均匀混合， 搅拌一定时间后离心清洗多次， 将得到的样 品干燥后在管式炉中煅烧处 理， 即可获得 金属单原子催化剂。 [0005]优选地， 所述金属盐为硝酸锌或氯化钴。 [0006]更优选地， 所述配 体为2‑甲基咪唑、 咪唑或苯并咪唑。 [0007]更优选地， 所述血红蛋白中的血红素或蛋氨酸铜终浓度为0.1 ‑150mg/mL。 [0008]更优选地， 所述金属盐溶 液的终浓度为5 ‑500mM。 [0009]更优选地， 所述配 体的终浓度为20 –3000mM。 [0010]更优选地， 所述血红蛋白溶液、 蛋氨酸铜或铜蓝蛋白溶液、 金属 盐溶液、 配体溶液 的体积比为1 ‑3:35‑75:50‑100。 [0011]本发明的目的之二在于提供 上述制备 方法制备 得到的单原子催化剂。 [0012]本发明的目的之三在于提供 上述单原子催化剂在制备抗肿瘤 纳米药物中的应用。 [0013]本发明的目的之四在于提供 上述单原子催化剂在制备生物检测试剂中的应用。 [0014]与现有技 术相比， 本发明具有如下有益效果：说　明　书 1/5 页 3 CN 115282963 A 3