1.多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,所述多级孔道介孔碳通过硅藻土硬模板和嵌段共聚物自组装的软模板联合制备;所述金属纳米颗粒中金属元素包括铁、钴和铂,其通过纳米簇限域和碳层限域实现分散与稳定;具体包括如下步骤:S1:将硅藻土生物质模板、碳前驱体树脂溶液、嵌段共聚物F127和NH4HCO3 致孔剂混合形成前驱体混悬液,蒸发溶剂后于惰性气氛中碳化,得到多孔碳复合物A;
S2:用酸液浸取多孔碳复合物A,溶解除去硅藻土模板,获得具有垂直贯通大孔、有序介孔和贯通宏孔网络的多级孔道介孔碳材料B;
S3:将多级孔道介孔碳材料B浸渍于含Fe2+和Fe3+的盐溶液中,调节溶液pH至碱性,搅拌反应使铁盐在介孔碳孔道内原位共沉淀形成Fe3O4纳米颗粒,经过洗涤干燥和热处理,获得Fe3O4纳米颗粒限域于介孔中的多级孔道介孔碳复合物C;
S4:将多级孔道介孔碳复合物C在含Fe盐和Co盐的溶液中浸渍,干燥后于还原性气氛下高温热处理,使Fe–Co形成合金纳米颗粒,随后采用原子层沉积方法在FeCo合金表面沉积碳层,实现对FeCo合金纳米颗粒的超薄包覆限域,得到双纳米颗粒复合物D;
S5:将双纳米颗粒复合物D浸渍含Pt2+的前驱体溶液并加入氮源化合物,经过低温干燥后在氮气中高温热解,得到多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒催化复合物。
2.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S1所述的碳前驱体树脂溶液,是间苯二酚-甲醛树脂溶胶;S1所述的硅藻土生物质模板和所述的碳前驱体树脂溶液,其质量比为1:1.5~1:2.5;S1所述的惰性气氛中碳化,包括在氮气气氛下以5℃/min升温至800℃,恒温碳化2.5~3.5小时。
3.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S2所述的用酸液浸取,为置于10%浓度的氢氟酸溶液中浸泡24小时。
4.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S3所述的含Fe2+和Fe3+的盐溶液,是FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O配制而成的盐溶液,所述Fe2+和Fe3+的质量比为1:1.5~1:2.5。
5.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S3所述的洗涤干燥和热处理,包括用去离子水和乙醇各洗涤3次,再于60℃真空干燥,最后置于氮气管式炉中300℃退火2小时。
6.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S4所述的含Fe盐和Co盐的溶液,是0.5mol/L Fe(NO3)3和0.25mol/L Co(NO3)2配制而成,其中Fe与Co的摩尔比为1.5:1~2.5:1;S4所述的还原性气氛下高温热处理,包括在5%H2/95%N2混合气氛下,升温至800℃并保持2小时。
7.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S4所述的原子层沉积方法在FeCo合金表面沉积碳层,其过程包括加热基底至350℃,以乙烯为碳源前驱体,Ar为吹扫气,进行50个原子层沉积循环。
8.如权利要求7所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,所述原子层沉积循环,其中每个循环流程包括0.3~0.7秒乙烯脉冲、15秒停留吸附、30秒Ar吹扫、然后0.3~0.7秒H2等离子体脉冲、15秒停留吸附和30秒Ar吹扫。
9.如权利要求1所述的多级孔道介孔碳负载金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,S5所述的含Pt2+的前驱体溶液是氯铂酸溶液,溶液中含Pt 5wt%;S5所述的氮源化合物是尿素;S5所述的低温干燥后在氮气中高温热解,包括70℃水浴蒸发溶剂,再在氮气保护下以5℃/min升温至700℃并保持1小时。