MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag-In-Zn-S量子点的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于纳米材料制备技术领域，涉及光催化剂，尤其涉及一种MoS2与空穴提取功能化碳量子点（fCDs）共修饰Ag

【技术实现步骤摘要】
MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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In
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Zn
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S量子点的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于纳米材料制备
，涉及光催化剂，尤其涉及一种MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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In
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Zn
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S量子点(MoS2/AIZS/fCDs)的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]光催化水分解被认为是直接利用连续的太阳能和水生产氢气最理想的方法之一。可见光约占太阳光的43％，对更好地利用太阳能起着关键作用，然其利用率远低于预期。量子点(Quantum dots,QDs)因独特的量子约束效应、理想的光学性质和较大的比表面积而被认为是最有前途的可见光活性光催化剂候选粒子。与传统的II
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VI量子点相比，无镉的I
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III
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VI量子点由于其成分可调节的禁带宽度和低毒性，在光催化领域引起了广泛的关注，是一类最有前途的可见光活性候选量子点。但其电荷分离效率低，严重限制了催化活性的提升，因此进一步提高光催化剂的电荷分离效率尤为重要。
[0003]在光催化研究中，助催化剂在提高电荷分离效率中起着重要的作用，如具有高导电性的二硫化钼(MoS2)纳米片，出色的导电性使其成为优异的电子助催化剂；碳量子点(CDs)因其多重能级的存在而可以作为电子给体及受体(电子媒介)，以及能带排列在光催化剂设计中的关键作用，CDs有望通过调节最高占据分子轨道(HOMO)能级来作为空穴传输材料，实现高效的空穴转移。
[0004]鉴于上述分析，本专利技术将二茂铁甲酸(FcA)修饰在CDs形成具有空穴提取作用的空穴提取功能化碳点(fCDs)并通过原位合成的方式与Ag
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In
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Zn
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S量子点复合构筑AIZS/fCDs，再通过机械搅拌的方法将其负载在MoS2纳米片上，并用于光催化制氢领域的研究。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的一个目的在于提供一种MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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In
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Zn
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S量子点(MoS2/AIZS/fCDs)的制备方法。
[0006]一种MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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In
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Zn
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S量子点 (MoS2/AIZS/fCDs)的制备方法，包括如下步骤：
[0007]A、将硝酸银、硝酸铟、醋酸锌、L
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半胱氨酸溶于水中，用1M NaOH溶液调节pH值为8.5，其中所述硝酸银：硝酸铟：醋酸锌：L
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半胱氨酸：水的摩尔体积比为0.17～0.51mmol：0.17～1.7mmol：0.17～0.85mmol：5mmol：5.5mL，优选0.34mmol：1.7mmol：0.85mmol：5mmol：5.5mL；
[0008]B、向溶液中继续加入fCDs前驱体、硫代乙酰胺超声搅拌均匀，110～140℃水热反应2～4h优选110℃水热反应4h，冷却至室温后经离心、洗涤，制得 AIZS/fCDs，其中所述fCDs前驱体：硫代乙酰胺：水的摩尔体积比为3.48～17.4 mmol：0.4～3.2mmol：5.5mL，优选14mmol：3.2mmol：5.5mL，所述水为步骤A中的水；
[0009]C、将所制得的AIZS/fCDs与MoS2前驱体溶于水中，机械搅拌8～16h优选 12h，离
心、洗涤，制得MoS2/AIZS/fCDs，其中所述AIZS/fCDs：MoS2前驱体：水的质量体积比为100mg：3～15mg：10mL，优选100mg：9mg：10mL。
[0010]本专利技术较优公开例中，步骤B中所述fCDs前驱体，其制备方法为：将碳量子点(CDs)与FcA溶于二甲亚砜，定容至20mL于110～140℃溶剂热反应2～ 4h，优选140℃反应4h，离心、洗涤，即得，其中所述碳量子点(CDs)：FcA 的质量体积比为3～15mg：0.48～2.4mg，优选12mg：1.92mg。
[0011]本专利技术较优公开例中，步骤C中，所述MoS2前驱体，其制备方法：将1mmol 的(NH4)6Mo7O
24 4H2O和30mmol的CH4N2S溶于35mL去离子水中，强力搅拌20min形成均匀溶液，放入50mL内衬特氟龙的不锈钢高压器中，于160～240℃水热反应12～24h，优选220℃反应18h，以0.1M HCl冲洗完全去除NH
4+
，真空60℃干燥，即得。
[0012]本专利技术所制得的MoS2/AIZS/fCDs光催化剂，为量子点附着在纳米花的形貌。
[0013]本专利技术的另外一个目的在于，将所制得的MoS2/AIZS/fCDs光催化剂应用于光催化制氢。
[0014]光催化活性评价：
[0015]称取0.02g(MoS2/AIZS/fCDs)光催化剂、0.528g(L
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抗坏血酸)空穴牺牲剂与15ml蒸馏水加入到光反应器中完全溶解，大流速通入N2气体待反应器内气体排净；磁力搅拌下，开启功率300W的白光LED灯持续光照5h，每间隔1h 取样分析一次；经计算得出制氢的速率。
[0016]本专利技术利用Ag
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In
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Zn
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S量子点较高的可见光响应能力，通过电子助催化剂 (MoS2)及空穴助催化剂(fCDs)分别加快电子和空穴的提取，极大程度的减少电荷复合几率，实现高效的电荷分离效率，提高了光解水制氢效率。MoS2为纳米花，AIZS量子点与fCDs可以均匀负载在MoS2上以固定复合光催化剂并有效增加催化活性位点。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术工艺简单，价廉易得，便于批量生产，无毒无害，符合环境友好要求。实现了在MoS2与fCDs双助催化剂的修饰下，形成电子空穴协同作用提高电荷分离效率并光催化高效制氢的研究。在可见光的激发下，光生空穴与电子分别迅速转移至MoS2与fCDs上，极大地降低了复合的发生，从而使得更多的电子可以用于制氢反应，提高了光催化性能。
附图说明
[0019]图1.MoS2/AIZS/fCDs、MoS2和AIZS光催化剂的XRD衍射谱图；
[0020]图2.MoS2/AIZS/fCDs、AIZS/fCDs、AIZS/MoS2和AIZS光催化剂的紫外
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可见光吸收图(a)和光致发光图(b)；
[0021]图3.MoS2/AIZS/fCDs的透射图；
[0022]图4.MoS2/AIZS/fCDs、AIZS/fCDs、AIZS/MoS2和AIZS的光催化制氢曲线 (a)和制氢速率图(b)；
[0023]图5.MoS2/AIZS/fCDs、AI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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In
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S量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将硝酸银、硝酸铟、醋酸锌、L
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半胱氨酸溶于水中，用1M NaOH溶液调节pH值为8.5，其中所述硝酸银：硝酸铟：醋酸锌：L
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半胱氨酸：水的摩尔体积比为0.17～0.51mmol：0.17～1.7 mmol：0.17～0.85 mmol：5 mmol：5.5 mL；B、向溶液中继续加入fCDs前驱体、硫代乙酰胺超声搅拌均匀，110～140℃水热反应2～4h，冷却至室温后经离心、洗涤，制得AIZS/fCDs，其中所述fCDs前驱体：硫代乙酰胺：水的摩尔体积比为3.48～17.4 mmol：0.4～3.2 mmol：5.5 mL，所述水为步骤A中的水；C、将所制得的AIZS/fCDs与MoS2前驱体溶于水中，机械搅拌8～16h，离心、洗涤，制得MoS2/AIZS/fCDs，其中所述AIZS/fCDs：MoS2前驱体：水的质量体积比为100 mg：3～15 mg：10 mL。2.根据权利要求1所述MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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S量子点的制备方法，其特征在于：步骤A所述硝酸银：硝酸铟：醋酸锌：L
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半胱氨酸：水的摩尔体积比为0.34 mmol：1.7 mmol：0.85 mmol：5 mmol：5.5 mL。3.根据权利要求1所述MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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S量子点的制备方法，其特征在于：步骤B所述向溶液中继续加入fCDs前驱体、硫代乙酰胺超声搅拌均匀，110℃水热反应4h。4.根据权利要求1所述MoS2与空穴提取功能化碳量子点共修饰Ag
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In
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S量子点的制备方法，其特征在于：步骤B所述fCDs前驱体：硫代乙酰胺：水的摩尔体积比为14 mmol：3.2 mmol：5.5 mL。5.根据权利要求1所述MoS2与空穴提取功...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛宝东，李丰华，邓亚邦，刘艳红，肖立佳，罗利婷，薛奕钦，曹金东，董维旋，姜天尧，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：