[發明專利]一種帶有表面配體的CdSe/CdS核殼結構光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811598674.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109603855A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 常立民;薛向欣;趙翠梅;段小月;王海瑞;聶平
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

發明公開了一種帶有表面配體的CdSe/CdS核殼結構光催化劑及其制備方法和應用，屬于復合納米功能材料技術領域，針對量子點納米復合材料其粒子處于納米級，尺寸小，粒子容易團聚，形成不規則的團聚體，這限制了其光催化性能的問題，本發明提出了一種帶有表面配體的CdSe/CdS核殼結構光催化劑，由直徑3.9nm的CdSe顆粒為核，表面生長六層，形成粒徑平均大小為10nm的CdSe/CdS核殼量子點，表面通過配體修飾得到，本發明中所使用的配體為油胺、S^2?離子或聚丙烯酸聚合物。配體能夠降低電子?空穴復合率，提高空穴利用率，從而提高光催化活性，并用這種材料為基底制備了還原石墨烯。

技術領域

本發明屬于復合納米功能材料技術領域。

背景技術

1972年，光催化現象由日本科學家Honda首次發現。自從光催化現象發現以來，光催化受到了科學工作者們的極大的關注。在過去的幾十年里，光催化被認為是降解污染物和釋放氫氣的一種可持續和環保的方法。這種人工光化學過程有可能解決許多嚴重的環境和能源挑戰，這些挑戰正受到越來越多的全球關注。到目前為止，一種新型可見光催化劑的開發和設計已經引起了極大的關注。該光催化劑具有光催化效率高、經濟效益巨大、對環境無毒、無不良副產物的特點，可以充分利用其優異的光催化能力。

量子點(QDs)是半導體粒子，由于眾所周知的量子限域效應和多重激子的可能性，它具有獨特的物理和化學性質。量子點由于其獨特的光收集和電荷分離特性，最近被證明是光催化的一個有潛力的材料。為了吸收可見光并產生電子-空穴對，窄帶隙敏化材料可以用作光催化材料。多相半導體納米晶體如CdS/CdSe、CdSe/CdS、PbS/CdS和CdSe/ZnS核殼量子點被報道為光催化活性基底。在各種異質半導體納米晶體中，CdSe/CdS由于其減少的電荷復合和改進的電荷分離行為而最終提高了光催化活性。量子點的表面配體會顯著影響半導體納米晶的光電、光致發光和電荷傳輸特性，配體的化學修飾會對半導體納米晶的可能光催化行為產生顯著影響。納米復合材料其粒子處于納米級，尺寸小，粒子容易團聚，形成不規則的團聚體，這限制了其光催化性能，很難在理論上設計高性能的催化劑。

發明內容

本發明的目的提供一種高的催化性能的活性材料及其制備方法，該活性基底具有制備簡單、操作易行、樣品穩定性好等特點。

本發明中帶有表面配體的CdSe/CdS核殼結構光催化劑由直徑3.9nm的CdSe顆粒為核，表面生長六層，形成粒徑平均大小為10nm的CdSe/CdS核殼量子點，表面通過配體修飾得到，配體為油胺、S^2-離子或聚丙烯酸聚合物。

該材料的具體制備步驟如下：

一、制備油胺修飾的CdSe/CdS核殼量子點，具體步驟如下：

1)、將1.2-1.7g十八胺(ODA)和3-6mL十八烯ODE加入50mL反應容器中。

2)、加入分散在正己烷中的CdSe納米顆粒(直徑3.9nm，2.9×10^-7mol)，將反應體系加熱至90～100℃，保持30～40min，然后將容器抽真空30～40min，以去除正己烷和其他的低蒸汽壓雜質。

3)、在氬氣流下將反應體系加熱至200～260℃，在此條件下進行殼生長，向反應體系中分六次交替加入鎘溶液和硫溶液；氧化鎘的油酸溶液，硫溶液為單質硫的十八烯溶液；鎘溶液和硫溶液的濃度均為0.15～0.3mol/L；鎘溶液和硫溶液的加入時間間隔為5～15min；

4)、最后一次滴加完成后，溶液在250～280℃下繼續保持30～40min，最后冷卻至室溫，在CdSe核表面生長出6層CdS殼；為了純化，通過連續甲醇萃取除去未反應的化合物和副產物，直到甲醇相澄清；除去溶劑后得到油胺(OA)修飾的CdSe/CdS核殼量子點，獲得分散在溶劑中。

二、制備聚丙烯酸聚合物(PAA)修飾的CdSe/CdS核殼量子點，具體步驟如下：