[发明专利]半导体催化剂及其制备方法、包含半导体催化剂的催化制氢体系及其制氢方法

权利要求书

1.一种用于光催化制氢体系的半导体催化剂，其特征在于，包括下述原料：

硒化镉或硫化镉量子点，和

钴、镍或铁的盐或配合物。

2.根据权利要求1所述的半导体催化剂，其特征在于：所述硒化镉或硫化镉量子点颗粒平均粒径尺寸为2-7nm。

3.根据权利要求1所述的半导体催化剂，其特征在于：

所述钴的盐是卤化钴、硫酸钴、硝酸钴、碳酸钴、草酸钴、醋酸钴、磷酸钴或铬酸钴；所述钴的配合物是钴-氨配合物[Co(NH₃)₆]³⁺、钴-氰配合物[Co(CN)₆]^4-、钴-硫氰配合物[Co(SCN)₄]^2-、钴-羰基配合物[Co(CO)₄]^-、钴-硝基配合物[Co(NO₃)₄]^2-、钴-亚硝基配合物[Co(NO₂)₆]^3-或具有如下结构式的钴-丁二酮肟配合物

上述结构式中，L＝H₂O或CH₃CN；式中R＝H、N(CH₃)₂或(COOCH₃)；

所述镍的盐是卤化镍、硫酸镍、硝酸镍、碳酸镍、草酸镍、醋酸镍、磷酸镍或铬酸镍；所述镍的配合物是镍-氨配位化合物[Ni(NH₃)₆]²⁺、镍-氰配位化合物[Ni(CN)₄]^2-、镍-螯合物[Ni(en)₃]²⁺、镍-羰基配位化合物Ni(CO)₄或镍-乙基配位化合物(C₂H₅)₂Ni；

所述铁的盐是卤化铁、硫酸铁、硝酸铁、碳酸铁、草酸铁、醋酸铁、磷酸铁或铬酸铁；卤化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁、草酸亚铁、醋酸亚铁、磷酸亚铁、铬酸亚铁或硫酸亚铁铵[FeSO₄(NH₄)₂SO₄·6H₂O]；所述铁的配合物是铁-氰配合物[Fe(CN)₆]^3-、亚铁-氰配合物[Fe(CN)₆]^4-、铁-硫氰配合物Fe(SCN)₃、铁-羰基配合物Fe(CO)₅、铁-羰基配合物Fe₂(CO)₉或铁-羰基配合物Fe₃(CO)₁₂。

4.一种用于光催化制氢体系的半导体催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法是利用可见光驱动硒化镉或硫化镉量子点与钴、镍、铁的盐或配合物进行光化学反应制得光催化制氢体系的半导体催化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

1)在透明的反应器中，加入水溶性硒化镉或硫化镉量子点；其中，1×10^-6mol/L≤最终反应体系中镉离子浓度≤1×10^-2mol/L；

2)向反应器中加入电子牺牲体的水或有机溶液，得混合液A；

3)向步骤2)得到的混合液A中加入钴、镍或铁的盐或配合物溶液，得到混合液B；

4)向步骤3)得到的混合液B中加水或水和与水互溶的有机溶剂的混合溶剂，得到混合液C；

5)向步骤4)得到的混合液C中加入适量的酸溶液或者碱溶液，调节pH值，使体系的pH＝4～11；得到混合液D；

6)将惰性气体通入装有混合液D的反应器中，或将装有混合液D的透明的反应器抽真空；在惰性气体或真空氛围中，用波长＝400nm～780nm的可见光照射反应器，反应结束后，离心机离心沉淀制得用于光催化制氢体系的半导体催化剂。