本发明专利技术涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂及其制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：步骤一、具有晶格应变的MoC量子点的制备：将三聚氰胺和七钼酸铵溶于甲醇和去离子水；将七钼酸铵溶液逐滴加入到剧烈搅拌的三聚氰胺悬浮液中，水浴蒸干；将白色沉淀在700℃下反应1‑3小时；步骤二、将MoC量子点与硫铟锌进行原位生长复合，制得复合光催化剂。本发明专利技术实现不同晶格应变MoC量子点的可控制备，有助于改善纳米材料的能级结构，从而影响电荷传输效率，且制备过程中不涉及危险化学品，制备安全，原料便宜易得，成本低，模拟太阳光下，该复合光催化剂可稳定连续产氢144小时。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化材料，具体涉及一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、光催化分解水被认为是获得绿氢的重要方式之一，在未来取代不可再生能源领域有着极大的应用潜力。硫铟锌(zn i n2s4)由于具有合适的能带结构、不错的可见光吸收引起了人们的广泛关注。但是硫铟锌在光催化中同时具有较为严重的载流子复合现象，降低了载流子的利用率，导致了硫铟锌的光催化析氢性能下降。此外严重的光腐蚀现象也会导致硫铟锌的稳定性下降。
2、moc(碳化钼)是一类具有类贵金属特性的过渡金属碳化物，由于其价格低廉、具有高的电子导和良好的化学稳定性，已被应用于众多光/电催化反应中。但是量子点moc由于较大的表面能，在催化反应中极易引起团聚现象，并降低催化性能和长循环稳定性，因此常常需要将其负载在基底上构建复合光催化剂。中国专利“cn112591754a”的文件中公开了“一种碳纳米笼耦合碳化钼量子点纳米复合材料的制备方法”，反应条件苛刻，需要超过850℃的高温，能耗较大且获得的大部分moc是尺寸较大的块体形貌，不利于纳米级光催化剂(如硫铟锌)上电荷的分离。中国专利“cn109621998a”的文件中公开了“一种三维介孔碳负载碳化钼及其制备方法和应用”，所述制备方法较为繁琐，耗时久，煅烧过程用到还原性气体氢气，具有一定的危险性，此外最后的酸泡过程用到了具有强腐蚀性的氢氟酸。同时合成的低维moc材料常常伴随着表面碳包覆，会影响反应过程中水分子的进入和氢气分子的脱出，进而影响光催化分解水析氢的性能。
>3、中国专利“cn115608389a”的文件中公开了“一种moc@3d石墨碳@硫铟锌光催化产氢材料及其制备方法和应用”，moc作为载体与硫铟锌进行复合，其中关于moc的制备步骤复杂，耗时久，较高的溶剂热温度不利于量子点moc的分散，且温度较高会导致moc上的应力释放，且获得的碳化钼仍伴随着碳的存在，因此将其作为硫铟锌的载体会影响反应中分子的传输，降低了光催化分解水析氢性能的长循环稳定性，无法将复合光催化剂的析氢性能发挥到最大。两者结合得到的光催化剂并没有达到预期的改进效果。且制备中还会用到致癌有机物，制备过程的安全性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有晶格应变moc量子点/硫铟锌复合光催化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的将moc作为硫铟锌的载体会影响反应中分子的传输，降低了光催化分解水析氢性能的长循环稳定性，两者结合得到的光催化剂并没有达到预期改进效果，且制备过程安全性差的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一、具有晶格应变的moc量子点的制备：将一定质量比的三聚氰胺和七钼酸铵分别溶于甲醇和去离子水溶液中；然后将七钼酸铵溶液逐滴加入到剧烈搅拌的三聚氰胺悬浮液中，水浴蒸干混合溶液，得到白色沉淀；将白色沉淀放置在管式炉中，通入惰性气体，在700℃下反应1-3小时，得到具有不同晶格应变大小的碳化钼moc量子点；
4、步骤二、将moc量子点与硫铟锌进行原位生长复合，制得复合光催化剂。
5、进一步的，上述步骤一中，所述三聚氰胺与七钼酸铵的质量比为(1～～4)：1。
6、进一步的，上述步骤一中，水浴温度为60-80℃。
7、进一步的，上述步骤一中，惰性气体为氩气、氮气或氦气，流量为80-120cm3/min。
8、进一步的，上述步骤二的具体步骤是：
9、首先将moc量子点超声分散于无水乙醇中，随后加入硝酸锌和四点五水合硝酸铟；待完全溶解后，再加入硫代乙酰胺，搅拌分散后制得悬浮液；
10、然后将悬浮液进行溶剂热反应，于120-160℃下反应12-16小时，离心洗涤并真空干燥后得到具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂。
11、进一步的，步骤二中，所述悬浮液中，硝酸锌、四点五水合硝酸铟和硫代乙酰胺的摩尔比为1：2：8。
12、进一步的，步骤二中，所述moc量子点与所获硫铟锌的质量比为1％～～5％，超声分散时间为5-10分钟。
13、进一步的，上述制备方法制得的具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂。
14、进一步的，上述具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂应用于模拟太阳光下的光催化裂解水产氢反应。
15、与现有技术相比，本专利技术的显著优点在于：
16、(1)本专利技术在相对温和的条件下将moc制成量子点形式(3～10nm)，实现了具有可控晶格应变moc量子点的合成，该合成方法简单、操作安全、绿色高效，可通过改变前驱体的用量和反应时间，实现不同晶格应变moc量子点的可控制备，有助于改善纳米材料的能级结构，从而影响电荷传输效率，且制备过程中不涉及危险化学品，制备安全，原料便宜易得，成本低。
17、(2)本专利技术首次将具有晶格应变的moc量子点与硫铟锌复合获得新型的光催化剂，在获得的具有晶格应变moc量子点/硫铟锌复合光催化剂中，通过不同晶格应变的优化，可优化界面上电荷传输方式，有效抑制载流子的复合，从而极大提升复合光催化剂的长循环分解水产氢性能，模拟太阳光下该复合光催化剂可稳定连续产氢144小时。本专利技术通过晶格应变调控moc量子点的能级结构，优化了moc与硫铟锌的界面电场和界面电荷传输方式，降低了载流子的复合，极大地提升了光催化分解水析氢的长循环稳定性。
18、(3)本专利技术通过原位生长的方式获得具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂，制备方法简便，有利于量子点的分散，较短的前处理时间有助于复合物中晶格应变的保持，从而最大化光催化分解水制氢的性能。
19、(4)本专利技术产物可应用于模拟太阳光下的光催化裂解水产氢反应，实现载流子的高效分离和长久的抗腐蚀性。所制备的具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂，为长寿命光催化产氢催化剂的构建提供了一种思路，同时为设计其它功能的含量子点的长寿命光催化剂开辟了新的途径，具有广阔的应用前景。
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【技术保护点】
1.一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述三聚氰胺与七钼酸铵的质量比为1-4：1。
3.根据权利要求2所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，水浴温度为60-80℃。
4.根据权利要求3所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，惰性气体为氩气、氮气或氦气，流量为80-120cm3/min。
5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二的具体步骤是：
6.根据权利要求5所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述悬浮液中，硝酸锌、四点五水合硝酸铟和硫代乙酰胺的摩尔比为1：2：8。
7.根据权利要求6所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述MoC量子点与所获硫铟锌的质量比为1%~5%，超声分散时间为5-10分钟。
8.根据权利要求1所述制备方法制得的具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂。
9.根据权利要求8所述的一种具有晶格应变的MoC量子点/硫铟锌复合光催化剂，应用于模拟太阳光下的光催化裂解水产氢反应。
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【技术特征摘要】
1.一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述三聚氰胺与七钼酸铵的质量比为1-4：1。
3.根据权利要求2所述的一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，水浴温度为60-80℃。
4.根据权利要求3所述的一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，惰性气体为氩气、氮气或氦气，流量为80-120cm3/min。
5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种具有晶格应变的moc量子点/硫铟...
【专利技术属性】
技术研发人员：高帆，崔文岗，王新强，王珂，高勇，李政隆，杨亚雄，潘洪革，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：
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