1.一种碳材料表面负载金属单原子的方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将浓度0.1mol/l~18mol/l硫酸溶液和0.1mol/l~14mol/l硝酸溶液按体积比1:0.01~1:100的比例混合制得混合酸溶液,将碳材料置于上述混合酸溶液中,30~35℃水浴氧化1~30h,然后用水离心洗涤,干燥制得表面氧化的碳材料;
(2)将表面氧化的碳材料置于超纯水中,搅拌、超声配制浓度0.5~10mg/ml的悬浮液,按水溶性金属前驱体分子溶液与表面氧化的碳材料悬浮液的体积比为1:0.1~1:2000的比例,将水溶性金属前驱体分子溶液与表面氧化的碳材料悬浮液混合,并置于20~50℃下搅拌3~24h,其中水溶性金属前驱体分子溶液中金属离子浓度为0.01~1000g/l;
(3)将步骤(2)混合物冻干后置于管式炉中,在n2气氛、120~1000℃下保温0.5~10h后,冷却至室温,即得到碳材料表面负载金属单原子的材料。
2.根据权利要求1所述的碳材料表面负载金属单原子的方法,其特征在于:碳材料是石墨、单层或多层石墨烯、碳纳米管、导电碳黑、导电金刚石、碳纳米角、石墨炔、活性炭、生物质碳化材料、聚合物碳化材料、氰氨碳化材料、金属有机框架碳化材料、共价有机框架碳化材料、纳米多孔碳、碳纳米球、氮化碳、g-c3n4、酞菁衍生碳、碳纤维、石墨纤维中的一种或几种,其中碳纳米管为管径5~100nm的单壁或多壁的碳纳米管,聚合物碳化材料为苯胺类聚合物、聚乙烯、聚吡咯、聚吡啶、聚卟啉、聚酞菁中的一种或几种聚合碳化后制得。
3.根据权利要求1所述的碳材料表面负载金属单原子的方法,其特征在于:水溶性金属前驱体分子为水溶性的金属配位化合物和金属盐化合物。
4.根据权利要求3所述的碳材料表面负载金属单原子的方法,其特征在于:水溶性的金属配位化合物和金属盐化合物为铂、钯、铑、铱、金、银、铁、钴、镍、铜、锌、锰或铬的水溶性配位化合物和盐类化合物。