[发明专利]一种碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，所述的材料以石墨相氮化碳为载体，负载质量百分量为0.30％～3.00％的碳量子点包覆的金属单原子；由以下方法制得，其具体步骤如下：

步骤1：将吡咯和对甲酰基苯甲酸分别溶于丙酸溶液中，向对甲酰基苯甲酸丙酸溶液中滴加吡咯丙酸溶液，控制滴加速度，在保护气氛下升温进行回流反应，反应结束后，冷却、离心得到黑色固体，溶剂洗涤、真空干燥，得到有机卟啉配体TCPP；

步骤2：将步骤1制得的TCPP和金属盐加入含有溶剂的高压釜中进行溶剂热反应，所得固体经过离心、洗涤、真空干燥，得到含有金属原子的卟啉配体；

步骤3：将步骤2制得的含有金属原子的卟啉配体、有机碳源和水加入容器中进行水热反应，所得溶液经过透析、冷冻干燥，得到金属卟啉配体嵌入的碳量子点材料；

步骤4：将氮化碳前驱物在高温中进行焙烧得到石墨相氮化碳粉末；

步骤5：将石墨相氮化碳在溶剂中进行超声分散，制得氮化碳分散液；

步骤6：将步骤3得到金属卟啉配体嵌入的碳量子点材料加入至步骤5制得的氮化碳分散液中，加热搅拌后进行真空干燥，恒温煅烧，制得碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料。

2.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，步骤1中所述的对甲酰基苯甲酸和吡咯的摩尔比为1：(1～3)；滴加速度为0.50～5.00mL/min；保护气氛为氮气；回流温度为130～200℃；回流时间为12～36h；洗涤溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈或氯仿。

3.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，步骤2中所述的金属盐为氯铂酸、氯化镍、氯化铜、氯化钴、氯化亚铁或硝酸银；TCPP和金属盐的摩尔比为1：(1～4)；溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或二氯甲烷；溶剂的体积用量与金属盐的质量比为4～22mL/g；溶剂热反应温度为80～200℃，溶剂热反应时间为8～24h；洗涤溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷或丙酮。

4.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，步骤3中所述的有机碳源为尿素、柠檬酸或葡萄糖；含有金属原子的卟啉配体和有机碳源的摩尔比为(0.50～3.00)：1；去离子水的体积用量与有机碳源的质量比为10～34mL/g；水热反应温度为80～160℃，水热反应时间为5～20h；透析时间为12～36h。

5.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，步骤4中的氮化碳前驱物为三聚氰胺、尿素、双氰胺或单氰胺；焙烧温度为500～600℃；焙烧时间为2～6h。

6.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，步骤5中的溶剂为甲醇、水、乙醇、乙二醇或二甲基亚砜；溶剂的体积用量与石墨相氮化碳的质量比为1000～2000mL/g；超声分散时间为0.50～3.00h。

7.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，其特征在于，步骤6中的金属卟啉配体嵌入的碳量子点与步骤5中的石墨相氮化碳的质量比为(0.01～0.1)：1；加热温度为70～100℃；加热时间为3～6h；煅烧温度为150～350℃；煅烧时间为0.50～5.00h。

8.如权利要求1所述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料在光催化分解水制氢中的应用。