[发明专利]一种制备钼氧根修饰的四元硫化物量子点光催化剂的方法

说明书

本发明涉到Ⅰ‑Ⅲ‑Ⅵ₂族金属硫化物，特指一种以醋酸铜，醋酸锌，硝酸铟，L‑半胱氨酸，硫代乙酰胺，钼酸钠为原料制备钼氧根修饰的CuInZnS量子点光催化剂的方法。本发明涉及钼氧根修饰Ⅰ‑Ⅲ‑Ⅵ₂族四元CuInZnS纳米晶，CuInZnS纳米晶是直接窄带隙，可见光响应的四元半导体，带隙连续可调，量子点材料拥有较大的比表面积，提供了较多的活性位点，自身量子化优势使半导体获得较大的电荷迁移速率，有利于提高增强光催化性能；钼酸根通过和纳米晶表面硫空位的静电结合，修饰于CuInZnS纳米晶上，大大提升纳米晶对光的吸收，优化产氢活性。

技术领域

本发明涉到Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族金属硫化物，特指一种以醋酸铜，醋酸锌，硝酸铟，L-半胱氨酸，硫代乙酰胺，钼酸钠为原料制备钼氧根修饰的CuInZnS量子点光催化剂的方法，尤其是一种制备工艺简单，产品具有良好可见光催化活性的光催化剂制备方法。

背景技术

目前，世界环境问题和能源危机越来越严峻，过度的化石能源燃烧使得全球环境糟糕，这使迫使我们探求一种新的绿色能源来代替化石燃料，同时解决环境问题和能源危机问题。氢能是可持续的高燃烧值的清洁能源，并且光分解水制氢技术可以实现大量的太阳能到化学能量转换，是能量转化的好方式，光分解水的性能受到吸收光谱、光生电荷转移、带隙结构和稳定性直接影响，因此设计具有良好催化活性的光催化剂对光分解水具有至关重要的影响。

自从L.E.Brus等人首次制备出胶体量子点(J.Chem.Phys.1984,80,4403-4409.)以来，胶体量子点凭借其独特的光学特性，如量子点具有尺寸小，比表面积大，使得活性位点多，有利于提升光催化活性，并且具有量子限域效应使得可以通过组分来调控带隙，这样利于调控对光的吸收强度。更重要的是，量子点光生载流子向催化表面扩散的距离短，有利于光生电子空穴的迁移，使得光生电荷容易分离，即大大的提升光催化活性等性质引起了研究者的广泛关注。Kudo等人研究利用Cu掺杂到ZnS中来合成Zn_0.957Cu_0.043S光催化剂，在SO₃^2-电子给体的水溶液中，利用可见光分解水制氢的量子效率为3.7％(Catal.Lett.1999,58,241-243.)。Tsuji等研究将ZnS和CuInS₂形成固溶体光催化剂(Cu In)_xZn_2(1-x)S₂，当x从0.01增加到0.5时，该催化剂的禁带宽度从2.67eV减小到1.75eV(J.Am.Chem.Soc.2004,126,13406-13413.)；Cabot等研究应用了镓对CuIn_1-xGa_xS₂产氢性能的影响(J.Mater.Chem.A,2(2014)12317-12322.)。最近Zhijun Ning等研究应用了零维的AgInZnS在不同产氢条件下的光催化产氢情况，如溶液的pH值，催化剂的浓度，牺牲剂的浓度以及助催化剂浓度对可见光催化产氢性能的影响(Adv.Mater.2017,1605646,1-8)。然而，关于钼氧根修饰的CuInZnS量子点的产氢光应用研究还没有。

发明内容

本发明目的是提供一种以醋酸铜，醋酸锌，硝酸铟，L-半胱氨酸，硫代乙酰胺、氢氧化钠，钼酸钠为原料，利用简单快速的水热法来合成具有良好可见光催化活性的量子点光催化剂的方法。

本发明通过以下步骤实现：

称取定量醋酸铜，醋酸锌，硝酸铟，钼酸钠混合溶于水溶液中，混合均匀后加入L-半胱氨酸水溶液；再调节混合液的pH值为碱性，加入硫代乙酰胺溶液，超声混合均匀，在110℃烘箱中水热反应4小时，冷却到室温，洗涤离心，得到钼氧根修饰的CuInZnS量子点光催化剂保存于水中。

所述调节混合液的pH值为碱性指：采用氢氧化钠溶液调节混合液的pH值为8.5。所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。