[發(fā)明專利]一種硫化鎘量子點(diǎn)-硅膠復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310200086.1
• 申請(qǐng)日: 2023-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN116116435A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張世明;高春慧;陳永正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遵義醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/04
• 分類號(hào): B01J27/04;B01J21/08;C07H19/207;C07H1/00
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 張顯琴

本申請(qǐng)公開了光催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域中的一種硫化鎘量子點(diǎn)?硅膠復(fù)合材料的制備方法，結(jié)合連續(xù)離子吸附法和球磨法成功在硅膠的表面形成CdS?QDs，在該復(fù)合材料中，硅膠作為載體，將硅膠作為載體，其表面富含?OH與Cdsupgt;2+/supgt;、Rhsupgt;2+/supgt;等金屬離子具有親和性，能夠有效吸附Cdsupgt;2+/supgt;促進(jìn)CdS?QDs的生成并促進(jìn)光催化劑與Rh絡(luò)合物之間能量的傳遞，提升光催化NADH的再生性能。并且通過球磨的機(jī)械力使CdS?QDs均勻分散并嵌入硅膠的表面，獲得了高光敏性的CdS?QDs?S復(fù)合材料，其光敏性是純CdS的31倍，硅膠作為屏蔽劑改善了CdS?QDs受到光腐蝕的問題，提升了CdS?QDs?S復(fù)合材料的回收循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫化鎘量子點(diǎn)-硅膠復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

生物酶催化因其立體選擇性高、反應(yīng)條件溫和以及副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于化工和制藥行業(yè)。其中，氧化還原酶是應(yīng)用較為廣泛的一類酶，約占所有已知酶的四分之一。然而，大多數(shù)的氧化還原酶在催化過程中都需要輔酶/輔因子NAD(P)H參與提供氫和電子，輔酶也因其按計(jì)量比消耗(即每催化一分子底物都需要消耗一分子的輔酶)、外加成本高，限制了氧化還原酶的應(yīng)用，所以構(gòu)建高效的輔酶再生系統(tǒng)對(duì)推進(jìn)酶促加氫過程尤為重要。目前已報(bào)道的輔酶再生方法主要為酶法、化學(xué)法、電化學(xué)法、光化學(xué)法。在這些方法中，光化學(xué)法因其使用清潔、可再生的光能源，具有反應(yīng)溫和，路徑可設(shè)計(jì)，機(jī)制易解析的特點(diǎn)，使光催化在輔助因子再生方面顯示出獨(dú)特的潛力。

光催化NADH輔酶再生的驅(qū)動(dòng)機(jī)制受光合作用的啟發(fā)，光催化劑在吸收光后產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，電子被激發(fā)到導(dǎo)帶上，從光催化劑基質(zhì)遷移到表面，光催化劑表面的電子經(jīng)Rh絡(luò)合物的轉(zhuǎn)運(yùn)，將兩個(gè)電子和自身的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)移到NAD+上，NAD+生成NADH。而在價(jià)帶上留下的空穴在一定程度上還會(huì)與電子發(fā)生復(fù)合，為了抑制電子-空穴的復(fù)合，加入電子供體(三乙醇胺、乙二胺四乙酸二鈉等)與空穴進(jìn)行中和。光催化輔酶NADH再生的關(guān)鍵在于高性能的光催化劑，即高光敏性、可見光響應(yīng)范圍廣，并使光生載流子定向傳遞，降低光生電子與空穴的復(fù)合率。CdS由于其強(qiáng)大的可見光吸收能力、合適的帶隙(～2.4eV)和更負(fù)的導(dǎo)帶邊緣在光催化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在所有已報(bào)道的工作中，CdS光催化材料仍存在兩個(gè)固有問題：(1)光生電子和空穴的復(fù)合；(2)光腐蝕問題，即CdS中的S^2-極易被光生空穴氧化，伴隨著有毒鎘離子Cd²⁺的浸出，這使得CdS非常不穩(wěn)定，不利于循環(huán)使用和大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種具有高光敏性和抗光腐蝕性能的硫化鎘量子點(diǎn)-硅膠復(fù)合材料(CdS?QDs-S)，并將其應(yīng)用于光催化NADH的高效再生。

本發(fā)明的目的之一是提供一種高光敏性和抗光腐蝕性的硫化鎘量子點(diǎn)-硅膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將硅膠置于球磨罐中，用球磨的方式首先吸附含Cd溶液中的Cd²⁺，再吸附硫化鹽溶液中的S^2-，在硅膠表面形成CdS?QDs，將其進(jìn)行冷凍干燥，獲得以硅膠為載體的CdS?QDs材料。

作為本發(fā)明制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，在上述制備步驟中，含Cd溶液包括CdSO₄溶液、CdCl₂溶液或Cd(CH₃COO)₂·2H₂O溶液中的一種。優(yōu)選為CdSO₄溶液。

作為本發(fā)明制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，在上述制備步驟中，硫化鹽溶液包括Na₂S溶液、CH₄N₂S溶液或C₂H₅NS溶液中的一種。優(yōu)選為Na₂S溶液。