触媒与其形成方法及去除挥发性有机化合物的方法
阅读说明：本技术 触媒与其形成方法及去除挥发性有机化合物的方法 (Catalyst, method for forming the same and method for removing volatile organic compounds ) 是由 李承轩 颜绍仪 赖宇伦 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：一种触媒的形成方法,包括：提供贵金属的盐类与过渡金属的盐类的中性水溶液；将中孔洞模板分散于非极性溶剂中,以形成分散液；混合中性水溶液与分散液以形成混合液；加热混合液以移除混合液中的非极性溶剂与水并形成粉末；烧结粉末以形成触媒于中孔洞模板的孔洞中；以及移除中孔洞模板以保留触媒,其中触媒包括：中孔洞过渡金属氧化物；以及单原子贵金属,锚定于中孔洞过渡金属氧化物上。(A method of forming a catalyst, comprising: providing a neutral aqueous solution of salts of noble metals and salts of transition metals; dispersing a mesoporous template in a non-polar solvent to form a dispersion; mixing the neutral aqueous solution with the dispersion to form a mixed solution; heating the mixed solution to remove the non-polar solvent and water in the mixed solution and form powder; sintering the powder to form a catalyst in the holes of the mesoporous template; and removing the mesoporous template to retain the catalyst, wherein the catalyst comprises: a mesoporous transition metal oxide; and a monoatomic noble metal anchored to the mesoporous transition metal oxide.)
技术领域
本发明关于单原子贵金属触媒、其形成方法、与其应用。
背景技术
近年来，挥发性有机化合物(Volatile organic compounds，VOCs)造成的空气污染问题日趋受到人们的关注。目前去除挥发性有机化合物的主要方法为吸附法、焚烧法、光催化法和催化氧化法，其中催化氧化法是去除VOCs的最有效方法。催化氧化法所采用的触媒活性成分一般为微米级或纳米级，而少有单原子的金属锚定于载体上。因此亟需开发新的单原子触媒与其形成方法，以应用于去除VOCs的催化氧化法。
发明内容
本发明一实施例提供的触媒，包括：中孔洞过渡金属氧化物；以及单原子贵金属，锚定于中孔洞过渡金属氧化物上，其中过渡金属包括Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合，单原子贵金属为Pt、Rh、Pd或Ru；其中当单原子贵金属为Pt时，过渡金属不包括Fe；其中当单原子贵金属为Ru时，过渡金属不包括Ni或Ce。
在一些实施例中，当单原子贵金属为Pt时，过渡金属包括Co、Mn、Ni、Ce或上述的组合。
在一些实施例中，当单原子贵金属为Rh时，过渡金属包括Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合。
在一些实施例中，当单原子贵金属为Pd时，过渡金属包括Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合。
在一些实施例中，当单原子贵金属为Ru时，过渡金属包括Co、Mn、Fe或上述的组合。
在一些实施例中，中孔洞过渡金属氧化物与单原子贵金属的重量比介于1∶0.002至1∶0.06之间。
本发明一实施例提供的触媒的形成方法，包括：提供贵金属的盐类与过渡金属的盐类的中性水溶液；将中孔洞模板分散于非极性溶剂中，以形成分散液；混合中性水溶液与分散液以形成混合液；加热混合液以移除混合液中的非极性溶剂与水并形成粉末；烧结粉末以形成触媒于中孔洞模板的孔洞中；以及移除中孔洞模板以保留触媒，其中触媒包括：中孔洞过渡金属氧化物；以及单原子贵金属，锚定于中孔洞过渡金属氧化物上。
在一些实施例中，单原子贵金属为Pt、Rh、Pd或Ru，而过渡金属包括Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合。
在一些实施例中，中孔洞过渡金属氧化物与单原子贵金属的重量比介于1∶0.002至1∶0.06之间。
在一些实施例中，加热混合液以移除混合液中的非极性溶剂与水并形成粉末的温度介于55℃至75℃之间。
在一些实施例中，烧结粉末以形成该触媒的温度介于280℃至350℃之间。
在一些实施例中，移除中孔洞模板以保留触媒的步骤采用氢氟酸或氢氧化钠的水溶液。
本发明一实施例提供的去除挥发性有机化合物的方法，包括：将含有挥发性有机化合物的混合气体通入触媒反应器，以氧化挥发性有机化合物成水与二氧化碳，其中触媒包括：中孔洞过渡金属氧化物；以及单原子贵金属，锚定于中孔洞过渡金属氧化物上。
在一些实施例中，单原子贵金属为Pt、Rh、Pd或Ru，而过渡金属包括Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合。
在一些实施例中，中孔洞过渡金属氧化物与单原子贵金属的重量比介于1∶0.002至1∶0.06之间。
在一些实施例中，挥发性有机化合物包括丙烷、异丙醇、丙酮、甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯或上述的组合。
附图说明
图1为本发明一实施例中，形成触媒的方法的示意图；
图2为本发明一实施例中，触媒Pt1/中孔洞氧化钴的扫描穿透式电子显微镜照片；
图3为本发明一实施例中，触媒Pt1/中孔洞氧化锰的扫描穿透式电子显微镜照片；
图4为本发明一实施例中，Pt箔与Pt1/中孔洞氧化锰的延伸X光吸收细微结构光谱；
图5为本发明一实施例中，触媒Pt1/中孔洞氧化铁的扫描穿透式电子显微镜照片；
图6为本发明一实施例中，触媒Pt1/中孔洞氧化镍的扫描穿透式电子显微镜照片；
图7为本发明一实施例中，触媒Pt1/中孔洞氧化铈的扫描穿透式电子显微镜照片；
图8为本发明一实施例中，触媒Rh1/中孔洞氧化钴的扫描穿透式电子显微镜照片；
图9为本发明一实施例中，触媒Pd1/中孔洞氧化钴的扫描穿透式电子显微镜照片；
图10为本发明一实施例中，触媒Ru1/中孔洞氧化钴的扫描穿透式电子显微镜照片。
上述附图中，附图标记含义如下：
11 中孔洞模板
13 中孔洞
15 中孔洞过渡金属氧化物
17 单原子贵金属
具体实施方式
本发明一实施例提供的触媒，包括：中孔洞过渡金属氧化物；以及单原子贵金属，锚定(anchor)于中孔洞过渡金属氧化物上，即单原子与载体间具有强金属-载体作用力(Strong Metal Support Interaction)。中孔洞的定义为孔洞宽度大于2nm且小于50nm，见IUPAC，Compendium of Chemical Terminology，2nded.(the″Gold Book″)，Oxford(1997)。在一些实施例中，中孔洞过渡金属氧化物的过渡金属包括Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合，而单原子贵金属为Pt、Rh、Pd或Ru。在一些实施例中，当单原子贵金属为Pt时，过渡金属不包括Fe。在一些实施例中，当单原子贵金属为Ru时，过渡金属不包括Ni或Ce。举例来说，当单原子贵金属为Pt时，过渡金属包括Co、Mn、Ni、Ce或上述的组合。当单原子贵金属为Rh时，过渡金属为Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合。当单原子贵金属为Pd时，过渡金属为Co、Mn、Fe、Ni、Ce或上述的组合。当单原子贵金属为Ru时，过渡金属为Co、Mn、Fe或上述的组合。在一些实施例中，中孔洞过渡金属氧化物与单原子贵金属的重量比介于1∶0.002至1∶0.06之间。若单原子贵金属的用量过低，则无法于中孔洞过渡金属氧化物上以单原子型态锚定而形成高反应性的活性点。若单原子贵金属的用量过高，则产生金属团簇(cluster)或纳米粒子(nanoparticles)等大尺寸颗粒，导致活性点数量及活性降低。在一些实施例中，触媒的比表面积介于60m2/g至200m2/g之间，且触媒的平均孔洞尺寸介于8nm至20nm之间，符合本技术领域对中孔洞材料的定义。由于中孔洞过渡金属氧化物的用量远高于单原子贵金属的用量，因此中孔洞过渡金属氧化物将构成触媒的骨架。换言之，中孔洞过渡金属氧化物属于中孔洞材料。
本发明一实施例提供的触媒的形成方法，包括：提供贵金属的盐类与过渡金属的盐类的中性水溶液。举例来说，可将过渡金属的盐类如钴盐(比如Co(NO3)2·6H2O、CoCl2·6H2O、CoSO4·7H2O或其他合适钴盐)、锰盐(比如Mn(NO3)2·4H2O、MnCl2·4H2O、MnSO4·xH2O或其他合适锰盐)、铁盐(比如Fe(NO3)3·9H2O、FeCl3、FeSO4·xH2O或其他合适铁盐)、镍盐(比如Ni(NO3)2·6H2O、NiCl2·6H2O、NiSO4·7H2O或其他合适镍盐)、或铈盐(比如Ce(NO3)3·6H2O、CeCl3·7H2O、Ce2(SO4)3·8H2O或其他合适铈盐)溶于水中，以形成过渡金属的盐类水溶液。在一实施例中，过渡金属的盐类水溶液的浓度介于0.1M至5.0M之间。若过渡金属的盐类水溶液浓度过低，则导致后续生成的中孔结构不完全。若过渡金属的盐类水溶液浓度过高，则会生成非中孔结构的金属氧化物。
另一方面，取贵金属的盐类如铂盐(比如H2PtCl6、Pt(NH3)2Cl2、Na2PtCl6·6H2O或其他合适铂盐)、钯盐(比如H2PdCl4、Na2PdCl4或其他合适钯盐)、铑盐(比如Na3RhCl6、Rh(NO3)3或其他合适铑盐)、或钌盐(比如RuCl3·xH2O、[Ru(NH3)6Cl2或其他合适钌盐)溶于水中，以形成贵金属的盐类水溶液。在一实施例中，贵金属的盐类水溶液的浓度介于0.001M至0.05M之间。若贵金属的盐类水溶液浓度过低，则无法于载体上形成单原子。若贵金属的盐类水溶液浓度过高，则产生金属团簇(cluster)或纳米粒子(nanoparticles)等大尺寸颗粒。接着混合过渡金属的盐类水溶液与贵金属的盐类水溶液，再以合适碱类如碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，调整上述盐类的水溶液至中性(pH＝7)。在一实施例中，可在室温中搅拌上述中性水溶液1至5小时，以确保水溶液中的离子均匀混合。可以理解的是，上述过渡金属盐类的水溶液与贵金属的盐类水溶液的浓度与用量，即决定后续形成的触媒中的中孔洞过渡金属氧化物与单原子贵金属的重量比例。
另一方面，可将中孔洞模板分散于非极性溶剂中，以形成分散液。中孔洞模板可为KIT-6、SBA-15、SBA-16、MCM-41或上述的组合，其为具有孔洞网络的二氧化硅。在一实施例中，非极性溶剂为极性介于0.05至4之间的溶剂，比如甲苯、正己烷或上述的组合。若非极性溶剂的极性过高，则金属离子不易扩散至中孔洞模板中。在一实施例中，中孔洞模板与非极性溶剂的重量比介于1∶5至1∶20之间。若非极性溶剂的用量过低，则中孔洞模板无法分散完全。若非极性溶剂的用量过高，则不利于金属离子扩散。
接着混合中性水溶液与分散液以形成混合液。上述步骤为单原子贵金属的重要关键。举例来说，若(1)过渡金属盐类溶于其他极性溶剂如醇类而非水；及/或(2)未先将中孔洞模板分散于非极性溶剂中，而是直接将中孔洞模板加入中性的盐类水溶液中，最后形成的主要触媒非为单原子贵金属，可能以纳米粒子或金属团簇为主。
接着加热混合液以移除混合液中的非极性溶剂与水并形成粉末。举例来说，此加热步骤的温度介于55℃至75℃之间。若加热温度过低，则无法有效移除溶剂。若加热温度过高，则导致溶剂过快移除不利于金属离子扩散均匀。接着烧结粉末以形成触媒于中孔洞模板的孔洞中。在一些实施例中，烧结粉末以形成触媒的温度介于280℃至350℃之间，且此烧结步骤的时间介于2至12小时。若烧结温度过低及/或烧结时间过短，则中孔金属氧化物结构不完整。若烧结温度过高及/或烧结时间过长，则导致结构崩解。
接着移除中孔洞模板以保留触媒。在一些实施例中，移除中孔洞模板以保留触媒的步骤采用氢氟酸或氢氧化钠的水溶液。氢氟酸或氢氧化钠的水溶液可移除中孔洞模板的材料如二氧化硅，且不会损伤触媒。值得注意的是，本发明的触媒并不限于上述形成方法，本技术领域中具有通常知识者自可依设备选用合适的其他方法，形成上述触媒。
本发明一实施例提供的去除挥发性有机化合物(VOCs)的方法，包括：将含有挥发性有机化合物的混合气体通入填充有上述触媒的反应器，以氧化挥发性有机化合物成水与二氧化碳。在一些实施例中，挥发性有机化合物包括丙烷、异丙醇、丙酮、甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯或上述的组合。由下述实施例可知，由于本发明触媒具有单原子贵金属锚定于中孔洞过渡金属氧化物上，可有效降低氧化VOCs成二氧化碳与水的温度。综上所述，本发明提供新颖的触媒形态与组成及其形成方法，其可用于去除VOCs。
上述形成触媒的方法可如图1所示。在图1中，将中孔洞模板11分散于非极性溶剂中，而中孔洞模板11具有中孔洞13。将贵金属的盐类与过渡金属的盐类的中性水溶液与中孔洞模板的分散液混合后，过渡金属盐类与贵金属盐类的水溶液会填入中孔洞13。加热混合液以去除水与非极性溶剂，使中孔洞13中的过渡金属盐类与贵金属盐类形成中孔洞过渡金属氧化物15与单原子贵金属17，且单原子贵金属17锚定于中孔洞过渡金属氧化物15上。接着移除中孔洞模板11，保留中孔洞过渡金属氧化物15与单原子贵金属17，且单原子贵金属17锚定于中孔洞过渡金属氧化物15上。
为让本发明的上述内容和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
实施例
实施例1-1(Pt1/中孔洞氧化钴)
取6.02g的Co(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，2.6mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6(制作方式参考Chem.Mater.2017，29，40-52.)分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4g的Co(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，1.73mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化钴，以及锚定于中孔洞氧化钴上的单原子Pt。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图2所示。由图2可知，Pt(亮点)的尺寸小于1nm，并与Pt的理论直径()类似，应可证明锚定于中孔洞氧化钴上的Pt为单原子。
依据Adsorption Isotherms.In：Gas Adsorption Equilibria.Springer，Boston，MA(2005)的教示，对上述触媒进行恒温吸脱附实验，可知其属中孔洞结构，其比表面积为136.6m2/g，孔洞体积为0.52cm3/g，且孔洞宽度为15.2nm。
实施例1-2(Pt1/中孔洞氧化锰)
取5.19g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10.24mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，2.6mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取3.46g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，1.73mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化锰，以及锚定于中孔洞氧化锰上的单原子Pt。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图3所示。由图3可知，Pt(亮点)的尺寸小于1nm，并与Pt的理论直径()类似，应可证明锚定于中孔洞氧化锰上的Pt为单原子。另一方面，由延伸X光吸收精细结构(EXAFS)分析上述触媒如图4，其不具有Pt-Pt的讯号，应可证明锚定于中孔洞氧化锰上的Pt之间均隔有一定的距离，属于单原子而未聚集。
依据Adsorption Isotherms.In：Gas Adsorption Equilibria.Springer，Boston，MA(2005)的教示，对上述触媒进行恒温吸脱附实验，可知其属中孔洞结构，其比表面积为61.5m2/g，孔洞体积为0.13cm3/g，且孔洞宽度为8.7nm。
实施例1-3(Pt1/中孔洞氧化铁)
取8.36g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10.24mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，2.6mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.57g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，1.73mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铁，以及锚定于中孔洞氧化铁上的单原子Pt。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图5所示。由图5可知，Pt(亮点)的尺寸小于1nm，并与Pt的理论直径()类似，应可证明锚定于中孔洞氧化铁上的Pt为单原子。
依据Adsorption Isotherms.In：Gas Adsorption Equilibria.Springer，Boston，MA(2005)的教示，对上述触媒进行恒温吸脱附实验，可知其属中孔洞结构，其比表面积为194m2/g，孔洞体积为0.47cm3/g，且孔洞宽度为9.6nm。
实施例1-4(Pt1/中孔洞氧化镍)
取6.02g的Ni(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成镍盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，2.6mL)加入上述镍盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4.01g的Ni(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成镍盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，1.73mL)加入上述镍盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化镍，以及锚定于中孔洞氧化镍上的单原子Pt。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图6所示。由图6可知，Pt(亮点)的尺寸小于lnm，并与Pt的理论直径()类似，应可证明锚定于中孔洞氧化镍上的Pt为单原子。
依据Adsorption Isotherms.In：Gas Adsorption Equilibria.Springer，Boston，MA(2005)的教示，对上述触媒进行恒温吸脱附实验，可知其属中孔洞结构，其比表面积为116m2/g，孔洞体积为0.55cm3/g，且孔洞宽度为18.6nm。
实施例1-5(Pt1/中孔洞氧化铈)
取8.98g的Ce(NO3)3·6H2O溶于10.24mL的水中，形成铈盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，2.6mL)加入上述铈盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.99g的Ce(NO3)3·6H2O溶于10mL的水中，形成铈盐的水溶液。接着将H2PtCl6(50mM，1.73mL)加入上述铈盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铈，以及锚定于中孔洞氧化铈上的单原子Pt。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图7所示。由图7可知，Pt(亮点)的尺寸小于1nm，并与Pt的理论直径()类似，应可证明锚定于中孔洞氧化铈上的Pt为单原子。
依据Adsorption Isotherms.In：Gas Adsorption Equilibria.Springer，Boston，MA(2005)的教示，对上述触媒进行恒温吸脱附实验，可知其属中孔洞结构，其比表面积为135m2/g，孔洞体积为0.43cm3/g，且孔洞宽度为12.8nm。
实施例2-1(Rh1/中孔洞氧化钴)
取6.02g的Co(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，2.6mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4g的Co(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，1.73mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化钴，以及锚定于中孔洞氧化钴上的单原子Rh。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图8所示。由图8可知，Rh(亮点)的尺寸小于1nm，并与Rh的理论直径()类似，应可证明锚定于中孔洞氧化钴上的Rh为单原子。
实施例2-2(Rh1/中孔洞氧化锰)
取5.19g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10.24mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，2.6mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取3.46g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，1.73mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化锰，以及锚定于中孔洞氧化锰上的单原子Rh。
实施例2-3(Rh1/中孔洞氧化铁)
取8.36g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10.24mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，2.6mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.57g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，1.73mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铁，以及锚定于中孔洞氧化铁上的单原子Rh。
实施例2-4(Rh1/中孔洞氧化镍)
取6.02g的Ni(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成镍盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，2.6mL)加入上述镍盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4.01g的Ni(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成镍盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，1.73mL)加入上述镍盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化镍，以及锚定于中孔洞氧化镍上的单原子Rh。
实施例2-5(Rh1/中孔洞氧化铈)
取8.98g的Ce(NO3)3·6H2O溶于10.24mL的水中，形成铈盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，2.6mL)加入上述铈盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.99g的Ce(NO3)3·6H2O溶于10mL的水中，形成铈盐的水溶液。接着将Na3RhCl6(50mM，1.73mL)加入上述铈盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铈，以及锚定于中孔洞氧化铈上的单原子Rh。
实施例3-1(Pd1/中孔洞氧化钴)
取6.02g的Co(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，2.6mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4g的Co(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，1.73mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞的Co3O4，以及锚定于中孔洞的Co3O4上的单原子Pd。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图9所示。由图9可知，Pd(亮点)的尺寸小于1nm，并与Pd的理论直径()类似，应可证明锚定于Co3O4上的Pd为单原子。
实施例3-2(Pd1/中孔洞氧化锰)
取5.19g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10.24mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，2.6mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取3.46g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，1.73mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化锰，以及锚定于中孔洞氧化锰上的单原子Pd。
实施例3-3(Pd1/中孔洞氧化铁)
取8.36g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10.24mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，2.6mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.57g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，1.73mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铁，以及锚定于中孔洞氧化铁上的单原子Pd。
实施例3-4(Pd1/中孔洞氧化镍)
取6.02g的Ni(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成镍盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，2.6mL)加入上述镍盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4.01g的Ni(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成镍盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，1.73mL)加入上述镍盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化镍，以及锚定于中孔洞氧化镍上的单原子Pd。
实施例3-5(Pd1/中孔洞氧化铈)
取8.98g的Ce(NO3)3·6H2O溶于10.24mL的水中，形成铈盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，2.6mL)加入上述铈盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.99g的Ce(NO3)3·6H2O溶于10mL的水中，形成铈盐的水溶液。接着将H2PdCl4(50mM，1.73mL)加入上述铈盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铈，以及锚定于中孔洞氧化铈上的单原子Pd。
实施例4-1(Ru1/中孔洞氧化钴)
取6.02g的Co(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将RuCl3(50mM，2.6mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取4g的Co(NO3)2·6H2O溶于10mL的水中，形成钴盐的水溶液。接着将RuCl3(50mM，1.73mL)加入上述钴盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞的Co3O4，以及锚定于中孔洞的Co3O4上的单原子Ru。上述触媒的扫描穿透式电子显微镜照片如图10所示。由图10可知，Ru(亮点)的尺寸小于1nm，并与Ru的理论直径()类似，应可证明锚定于Co3O4上的Ru为单原子。
实施例4-2(Ru1/中孔洞氧化锰)
取5.19g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10.24mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将RuCl3(50mM，2.6mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取3.46g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10mL的水中，形成锰盐的水溶液。接着将RuCl3(50mM，1.73mL)加入上述锰盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化锰，以及锚定于中孔洞氧化锰上的单原子Ru。
实施例4-3(Ru1/中孔洞氧化铁)
取8.36g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10.24mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将RuCl3(50mM，2.6mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时。
取5.12g的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液。
另外取5.57g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10mL的水中，形成铁盐的水溶液。接着将RuCl3(50mM，1.73mL)加入上述铁盐的水溶液后，以1M NaOH水溶液调整溶液至中性(pH＝7)，并在室温下搅拌两小时以形成另一水溶液。
接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6的分散液加入另一水溶液，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成触媒于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。接着将含有触媒于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，所得触媒包括中孔洞氧化铁，以及锚定于中孔洞氧化铁上的单原子Ru。
比较例1(中孔洞氧化钴)
取6.02g的Co(NO3)2·6H2O溶于10.24mL的水中，形成钴盐的水溶液。取5.12g的中孔洞模板KIT-6(制作方式参考Chem.Mater.2017，29，40-52.)分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成Co3O4于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。
接着将含有Co3O4于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，即得中孔洞氧化钴。
取比较例1的中孔洞氧化钴、实施例1-1的Pt1/中孔洞氧化钴、与实施例2-1的Rh1/中孔洞氧化钴加热至700℃煅烧10小时后，量测其XRD图谱。比对锻烧前与锻烧后的图谱，可知比较例1的中孔洞氧化钴、实施例1-1的Pt1/中孔洞氧化钴、与实施例2-1的Rh1/中孔洞氧化钴均可耐高温。
实施例5(去除丙烷)
分别取实施例2-1的Rh1/中孔洞氧化钴与实施例1-1的Pt1/中孔洞氧化钴，碾压后过筛并填入反应管，进行不同温度的丙烷氧化反应测试。反应管入口的丙烷浓度分别为388ppm(对应Rh单原子)与374ppm(对应Pt单原子)，而丙烷的GHSV均为6250h-1。将丙烷通入不同温度的反应管，并在反应管出口量测丙烷浓度，确认不同温度下的触媒去除丙烷效率。实施例1-1的Pt单原子的T50(即去除丙烷效率达50％的反应温度)为147℃，而实施例2-1的Rh单原子的T50为144℃，即Rh单原子的氧化催化活性略高于Pt单原子的氧化催化活性。Rh单原子在175℃的丙烷去除效率大于99％，而Pt单原子在180℃的丙烷去除效率大于99％。值得注意的是，习知触媒(如Pt/Al2O3)对丙烷的T50大于或等于190℃。与习知触媒相较，上述实施例的触媒可大幅降低对丙烷的T50至低于150℃。
比较例2(中孔洞氧化锰)
取5.19g的Mn(NO3)2·4H2O溶于10.24mL的水中，形成锰盐的水溶液。取5.12g的中孔洞模板KIT-6(制作方式参考Chem.Mater.2017，29，40-52.)分散于64mL的甲苯中，充分搅拌分散以形成KIT-6的分散液。接着将KIT-6的分散液加入前述水溶液后，加热至65℃并搅拌，使水与甲苯慢慢挥发，直到形成粉末。接着在300℃下锻烧粉末3小时，以形成MnO2于中孔洞模板KIT-6的孔洞中。
接着将含有MnO2于孔洞中的中孔洞模板KIT-6加入2M的NaOH溶液中，加热至65℃后搅拌，以去除中孔洞模板KIT-6。如此一来，即得中孔洞氧化锰。
实施例6-1(去除异丙醇)
取比较例2的中孔洞氧化锰与实施例1-2的Pt1/中孔洞氧化锰，碾压后过筛并填入反应管，进行不同温度的异丙醇氧化反应测试。反应管入口的异丙醇浓度为224ppm，而GHSV为17300h-1。将异丙醇通入不同温度的反应管，并在反应管出口量测异丙醇与副产物丙酮的浓度，确认不同温度下的触媒完全去除异丙醇的效率。实施例1-2的Pt单原子的T90(即去除异丙醇效率达90％的反应温度)为约120℃，而比较例2的中孔洞氧化锰的T90为约155℃。值得注意的是，公知触媒(如Pt/Al2O3)对异丙醇的T90大于或等于150℃，甚至大于200℃。与公知触媒相较，上述实施例的触媒可降低对异丙醇的T90至低于120℃。
实施例6-2(去除异丙醇)
取实施例1-1的Pt/中孔洞氧化钴、实施例1-2的Pt/中孔洞氧化锰、实施例1-3的Pt/中孔洞氧化铁、与实施例1-4的Pt/中孔洞氧化镍，碾压后过筛并填入反应管，进行不同温度的异丙醇氧化反应测试。反应管入口的异丙醇浓度分别为234ppm(实施例1-1的Pt/中孔洞氧化钴)、224ppm(实施例1-2的Pt/中孔洞氧化锰)、274ppm(实施例1-3的Pt/中孔洞氧化铁)、与248ppm(实施例1-4的Pt/中孔洞氧化镍)，而GHSV均为17300h-1。将异丙醇通入不同温度的反应管，并在反应管出口量测异丙醇与副产物丙酮的浓度，确认不同温度下的触媒完全去除异丙醇的效率。实施例1-1的Pt单原子的T90(即去除异丙醇效率达90％的反应温度)为约130℃，实施例1-2的Pt单原子的T90为约120℃，实施例1-3的Pt单原子的T90为约182℃，而实施例1-4的Pt单原子的T90为约163℃。由上述可知，单原子Pt锚定于中孔洞氧化钴、中孔洞氧化锰、与中孔洞氧化镍的效果，都优于单原子Pt锚定于中孔洞氧化铁的效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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