[發明專利]一種修飾的溶膠凝膠法制備CdS/ZnS量子點及其光催化析氫應用

有效

• 申請號: 201910403091.6
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110003892B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 姜在勇;陳嘉川;袁之敏;楊桂花;張新晗
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C09K11/56
• 分類號: C09K11/56;B01J27/04;C25B1/04;C25B1/55;C25B11/091
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種修飾的溶膠凝膠法制備CdS/ZnS量子點及其光催化析氫應用，尤其涉及一種能夠通過水凝膠作為一種凝膠的特殊作用來制備CdS/ZnS量子點及其光催化析氫應用。所述方法包括：將HR分散到Cd²⁺/Zn²⁺水溶液中,在一定溫度下輕輕攪拌一段時間，得到HR/Cd²⁺和HR/Zn²⁺；HR/Cd²⁺和HR/Zn²⁺分別地加入到一定量的Na₂S水溶液中，輕輕的攪拌一段時間，經洗劑、干燥得HR/CdS、HR/ZnS；本發明的方法簡單，制備成本低且無環境污染；本發明制備的CdS/ZnS量子點，有效地與水凝膠結合，組成了一種新型微型產氫反應器，展現了良好的光催化析氫活性，且水凝膠成本低廉；本發明提出的方法可以用來吸附廢液中的Cd²⁺/Zn²⁺離子，隨后硫化，實現廢液金屬離子的去除及重新利用。

技術領域

本發明屬于CdS/ZnS量子點的制備及其光催化析氫應用技術領域，具體的，涉及一種能夠通過水凝膠作為一種凝膠的特殊作用來制備CdS/ZnS量子點及其光催化析氫應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

近年來，CdS、ZnS等硫化物有被廣泛的應用到光催化析氫反應。各種各樣的形貌結構被制備，如固溶體、納米片、納米線、量子點等等。在這些結構中，量子點被看作非常有前景的結構作為光催化析氫反應，因為量子點具有能提供大量的催化反應位點、縮短載流子傳輸距離和提高光生電子和空穴的分離效率等優點。雖然，通過世界科學家的廣泛研究取得了顯著的成果，但是量子點的制備方法仍然基本是有機相制備，首先獲得有機相的量子點，然后需要通過替代有機配體鏈將有機相的量子點轉化成水溶相量子點，此轉化過程相當復雜，且造成有機污染。因此，進一步探索量子點的制備方法成為了一種必然趨勢和具有非常高的科學價值。

凝膠材料是一個三維網狀結構，溶液可以自由的穿梭在網狀結構中，這個特點非常有利于晶體的生長，能夠使晶體穩定的保持在形成的位置，晶核被好地空間分離，從而有效地避免團聚，極小化了晶體粒徑尺寸(溶膠凝膠生長法的特點)。此外，水凝膠(HR)作為一種膠體包含大量的親水集團及特殊的三維聚合鉸鏈網狀結構，能夠迅速的吸附大量的水膨脹及經常被用來吸附工業廢液中的重金屬離子，如Cd²⁺,Pb²⁺,Cu²⁺,Zn²⁺等，通過化學鍵或者離子間作用、物理吸附等方式。

例如：專利CN201810616553.8公開了量子點-Au/C₃N₄-水凝膠光催化劑的制備：將一定量的Au/C₃N₄、致孔劑、pH調節劑溶于蒸餾水中，超聲攪拌，制成Au/C₃N₄混合分散溶液；再將一定量的水凝膠基質、輻照敏化劑溶于去離子水中，制成高分子溶液；將高分子溶液緩慢加入到Au/C₃N₄混合分散溶液中，超聲攪拌均勻后，通入N₂，負壓下靜置除泡，對所得分散液進行多次循環冷凍-解凍后，將一定量的量子點前驅體溶液、羧基自由基清除劑緩慢加入其中，再次通入N₂并在負壓下靜置除泡；再往上述混合液中添加NaOH調節溶液，pH值為6～10，將混合溶液裝入PE密封袋中，置于電子束能量為1～5MeV，輻射劑量為5～80kGy，劑量率為5～20kGy/pass；將輻照后的樣品進行水洗，干燥，粉碎，過篩，分級，即得到了不同顆粒度的量子點-Au/C₃N₄-水凝膠光催化材料的微型顆粒，即為量子點-Au/C₃N₄-水凝膠光催化劑。但發明人發現：該類方法制備的復合材料在催化析氫過程中，存在量子點易脫落、團聚的問題。

發明內容