[发明专利]一种用于光解水产氢的MXene修饰的硒化镉量子点异质复合材料的制备方法

说明书

本发明公开一种用于光解水产氢的MXene修饰的硒化镉量子点异质复合材料的制备方法，将金属硫族化合物量子点，表面配体，二维过渡金属碳化物通过静电自组装方式结合在一起的用于光解水产氢的光催化剂。以CdSe量子点、表面配体AET和Ti₃C₂T_x（MXene）为原料，通过静电相互作用力得到MXene修饰的CdSe QDs光催化剂，并探究出了具有最佳性能的MXene负载量。本发明首次将作为助催化剂的MXene修饰的CdSe QDs用于光解水产氢，具有较高催化活性，制备工艺简单，设计原理可靠，生成成本低，周期短，有利于环境和能源的可持续发展。

技术领域

本发明涉及一种MXene修饰的硒化镉量子点用于光解水产氢的光催化剂，属于光催化材料制备和太阳能转换技术领域。

背景技术

为了经济和社会的发展，在过去上百年里人类燃烧了大量的煤炭和石油等化石能源并向大气中释放了多种有害气体。根据Hubbert提出的化石燃料消耗速率曲线，石油和煤炭的需求高峰可能会在未来十年到来。因此，开发可再生的、生态友好的能源成为多年来萦绕在材料科学家心头的终极目标。氢作为一种清洁、可再生的燃料，是最有潜力替代传统化石能源的燃料之一。在此背景下，太阳能驱动的半导体光催化剂水分解系统被认为是解决能源短缺和环境问题的一个有前途的措施。自1972年TiO₂首次被报道在紫外光下将水分解为氢和氧以来，科学家们探究了多种不同的光催化制氢系统。从此以后，拉开了利用半导体光催化剂产氢研究的序幕。可用于光催化产氢的半导体，一方面需要它的带隙要窄，尽可能的利用更多的太阳光；另一方面需要它的导带电势要低于产氢的析出电位，导带上的电子才可以用于光催化分解水产氢，也就是说并不是所有的半导体都可以。为此，探索高效，清洁的半导体光催化分解水系统是现代人类亟需解决的一个重大课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制作成本低、生产工艺简单、环境友好的CdSe@AET-MXene光催化剂制备方法及其应用，以CdSe量子点、表面配体AET和Ti₃C₂T_x（MXene）为原料，通过静电相互作用力得到MXene修饰的CdSe QDs光催化剂，并探究出了具有最佳性能的MXene负载量。这种零维-二维（0D-2D）的二元异质结具有在可见光下也能够进行光催化水分解和硝基还原的特点，同时具有较高的催化活性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于光解水产氢的MXene修饰的硒化镉量子点异质复合材料，由硒化镉量子点（CdSe QDs）, 2-巯基乙胺盐酸盐（AET）和 Ti₃C₂T_x（MXene）组成。

所述用于光解水产氢的MXene修饰的硒化镉量子点异质复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：