CN108993564A - 原位生长法一步合成量子点/纳米片异质结复合光催化剂 - Google Patents
原位生长法一步合成量子点/纳米片异质结复合光催化剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108993564A CN108993564A CN201810708050.3A CN201810708050A CN108993564A CN 108993564 A CN108993564 A CN 108993564A CN 201810708050 A CN201810708050 A CN 201810708050A CN 108993564 A CN108993564 A CN 108993564A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quantum dot
- nanometer sheet
- agin
- synthesis
- junctions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WEUCTTBUEWINIJ-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc;dihydrate Chemical compound O.O.[Zn].CC(O)=O WEUCTTBUEWINIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 4
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- LKRFCKCBYVZXTC-UHFFFAOYSA-N dinitrooxyindiganyl nitrate Chemical class [In+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O LKRFCKCBYVZXTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 claims description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 2
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims 2
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 claims 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 abstract description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000008538 L-cysteines Chemical class 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWKSKIMOESPYIA-UHFFFAOYSA-N 2-acetamido-3-sulfanylpropanoic acid Chemical compound CC(=O)NC(CS)C(O)=O PWKSKIMOESPYIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003373 AgInS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XURCIPRUUASYLR-UHFFFAOYSA-N Omeprazole sulfide Chemical compound N=1C2=CC(OC)=CC=C2NC=1SCC1=NC=C(C)C(OC)=C1C XURCIPRUUASYLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 229910052946 acanthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 208000027697 autoimmune lymphoproliferative syndrome due to CTLA4 haploinsuffiency Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- FSJWWSXPIWGYKC-UHFFFAOYSA-M silver;silver;sulfanide Chemical compound [SH-].[Ag].[Ag+] FSJWWSXPIWGYKC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- -1 sulphur Compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于纳米复合材料合成技术领域，涉及光催化剂的合成，尤其涉及原位生长法一步合成Zn‑AgIn5S8/g‑C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂。本发明所述方法包括：将Zn‑AgIn5S8量子点水热反应前混合溶液与g‑C3N4混合搅拌0.5～2h后，100～120℃水热反应2～6h，过滤、洗涤、干燥而成，其中，所述g‑C3N4纳米片与Zn‑AgIn5S8量子点的质量比为1%～25%。本发明工艺非常简单，价廉易得，成本低廉。所制得的Zn‑AgIn5S8/g‑C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂用作光催化分解水制氢材料时，在纳米片和量子点质量比为10%反应5h时，其H2产量可达1732 umol·g‑1。反应时间较短，利用太阳光能转化为清洁能源减少了能耗和反应成本，便于批量生产，无毒无害，符合可持续发展要求。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料合成技术领域，涉及光催化剂的合成，尤其涉及原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
背景技术
近年来，光催化分解水制氢领域，因其提供了经济环保的方法将太阳能转化为可存储的化学能而引起了极大的关注。到目前为止，一系列紫外响应半导体如TiO2、ZnO等因其合适的带隙而成为催化剂候选物，然而考虑到对光能的利用率和稳定性等问题，使其广泛应用受到一定限制。新型I-III-VI族多元硫化物半导体属直接窄带隙半导体，具有可见光响应、独特的光学性质，在太阳能电池、生物成像和光催化等领域引起了广泛的关注。作为I-III-VI族硫属化物半导体重要成员之一，AgIn5S8大部分研究主要集中于对其自身调控，研究其光学性质和生物应用，从光响应范围和能带结构方面来说是很好的光催化制氢材料，但由于自身内部缺陷及稳定性等劣势，很多工作着力于以其为基础材料构建异质结去克服这些缺点。例如：Chai等通过一步水热法构建AgIn5S8/TiO2异质结纳米复合物，显示出很强的可见光响应光催化活性，相比AgIn5S8催化活性提高7.7倍，持续光照反应15 h光催化活性并没有明显钝化（K. Li, B. Chai, T. Peng, J. Mao, L. Zan. Preparation ofAgIn5S8/TiO2 heterojunction nanocomposite and its enhanced photocatalytic H2production property under visible light[J]. ACS Catalysis, 2013, 3(2): 170-177）。Xu等通过离子交换法构建ZnIn2S4/AgIn5S8异质结降解RhB，降解速率明显提高（J.Song, T. Jiang, G. Ji, W. Zhang, X. Cheng, W. Weng, L. Zhu, X. Xu. Visible-light-driven dye degradation using a floriated ZnIn2S4/AgIn5S8heteromicrosphere catalyst[J]. RSC Advances, 2015, 5(116): 95943-95952.）。Song等研究了利用水热法合成Zn掺杂AgIn5S8/ZnS核壳结构详细研究了掺杂和包覆对光学性质及本征缺陷的关系（J. Song, C. Ma, W. Zhang, X. Li, W. Zhang, R. Wu, X. Cheng,A. Ali, M. Yang, L. Zhu, R. Xia, X. Xu. Bandgap and structure engineering viacation exchange: from binary Ag2S to ternary AgInS2, quaternary AgZnInS alloyand AgZnInS/ZnS core/shell fluorescent nanocrystals for bioimaging[J]. ACS applied materials & interfaces, 2016, 8(37): 24826-24836.）。
g-C3N4是仅由地球上丰富的碳和氮元素组成的二维层状聚合物，具有独特电子结构、高稳定性、无毒、廉价易得、能级结构适合光解水制氢等优势，g-C3N4及其复合异质结构在光催化领域方面已经被广泛的研究，如与TiO2、ZnIn2S4、CaIn2S4等复合。其中g-C3N4与量子点复合构建0D/2D异质结能够结合量子点的高活性面积和二维材料的电荷传输性能，在光催化中具有重要的应用价值，如CdS，CdZnS，碳量子点等。然而，环境友好的I-III-VI族硫化物量子点与g-C3N4构建异质结复合光催化剂在光催化制氢可控生长及机理方面还没有十分完善的研究。
发明内容
发明目的在于提供一种简单快速的Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂的合成方法，该方法以硝酸银，硝酸铟，二水合乙酸锌，L-半胱氨酸，硫代乙酰胺，氢氧化钠和尿素为原料，利用原位生长法来合成具有可见光响应的复合光催化剂。
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：将Zn-AgIn5S8量子点水热反应前混合溶液与g-C3N4混合搅拌0.5～2h后，100～120℃水热反应2～6h，过滤、洗涤、干燥而成，其中，所述g-C3N4纳米片与Zn-AgIn5S8量子点的质量比为1 %～25 %。
本发明较优公开例中，所述水热反应的温度为110℃。
本发明较优公开例中，所述水热反应时间4h。
本发明较优公开例中，所述纳米片和量子点的质量比为10%。
本发明较优公开例中，所述Zn-AgIn5S8量子点水热反应前混合溶液的制备步骤为：按最终量子点元素比例称取0.34 mmol硝酸银、1.7 mmol硝酸铟、0.85 mmol二水合乙酸锌、5 mmol L-半胱氨酸溶于5.5 mL水中，用NaOH溶液调节pH值为8.5，然后加入3.25 mmol硫代乙酰胺超声0.5～2 h，即得。
本发明较优公开例中，所述g-C3N4制备步骤包括：称取10 g左右尿素于玛瑙研钵中，研磨均匀，转移至50 mL圆形坩埚，加盖密闭水平置于马弗炉中，设置马弗炉初始温度为50℃，以2.3℃/min的升温速率升温至550℃，保温4 h，自然冷却至室温，即得。
本发明较优公开例中，所述g-C3N4亦可市售。
本发明中Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结构由X射线衍射(XRD)确定，材料组成由X-射线光电子能谱（XPS）确定，形貌由透射电子显微镜（TEM）确定。
根据本发明所述方法制得的Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其形貌为在三维g-C3N4纳米片上附着Zn-AgIn5S8量子点。
本发明的另外一个目的，在于将所制得的Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂应用于光催化水分解制氢。
以Na2SO3/Na2S溶液作为牺牲试剂进行光催化制氢实验，通过气相色谱仪检测，当负载g-C3N4纳米片的质量百分比为10%时，Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结催化剂5h产氢量为1732 μmol/g，显示出优异的光催化活性。
本发明所用试剂均为市售，分析纯，其中g-C3N4合成参考文献（D. Jiang, L.Chen, J. Zhu, M. Chen, W. Shi, J. Xie, Dalton Trans, 2013, 42: 15726–15734.）。
有益效果
本发明工艺非常简单，价廉易得，成本低廉。所制得的Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂用作光催化分解水制氢材料时，在纳米片和量子点质量比为10%反应5h时，其H2产量可达1732 umol·g-1。反应时间较短，利用太阳光能转化为清洁能源减少了能耗和反应成本，便于批量生产，无毒无害，符合可持续发展要求。
附图说明
图1为本发明制备的g-C3N4纳米片, Zn-AgIn5S8量子点以及Zn-AgIn5S8/g-C3N4-1%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-5%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-15%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-20%量子点/纳米片异质结光催化剂的XRD衍射谱图。
图2为本发明所制备的Zn-AgIn5S8量子点和Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结的X-射线光电子能谱图（XPS）。
图3为所制备Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结光催化剂的透射高分辨电镜照片。
图4为所制备g-C3N4纳米片, Zn-AgIn5S8量子点以及Zn-AgIn5S8/g-C3N4-1%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-5%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-15%，Zn-AgIn5S8/g-C3N4-20%量子点/纳米片异质结光催化剂的可见光光催化制氢时间与制氢量关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
g-C3N4参考文献合成：称取10 g尿素于玛瑙研钵中，研磨均匀，转移至50 mL圆形坩埚，加盖密闭水平置于马弗炉中，设置马弗炉初始温度为50℃，以2.3℃/min的升温速率升温至550℃，保温4 h，自然冷却至室温，即得。
Zn-AgIn5S8量子点反应前混合溶液B的合成：称取0.34 mmol硝酸银、1.7 mmol硝酸铟、0.85 mmol二水合乙酸锌、5 mmol L-半胱氨酸混合溶于5.5 mL水溶液中，用NaOH调节溶液pH值为8.5，接着加入3.25 mmol硫代乙酰胺超声0.5～2 h，得到Zn-AgIn5S8量子点反应前混合溶液B。
实施例1
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.0085 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为0.5 h，在100度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-1%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例2
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.0425 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为0.5 h，在100度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-5 %量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例3
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.085 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为0.5 h，在100度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例4
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.1275 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为0.5 h，在100度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-15%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例5
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.15 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为0.5 h，在100度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-20%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例6
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.2126 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为0.5 h，在100度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-25%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例7
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.085 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为2 h，在110度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例8
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.085 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为2 h，在120度条件下水热反应2 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例9
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.085 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为2 h，在110度条件下水热反应4 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
实施例10
原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，包括：称取0.085 g g-C3N4纳米片与溶液B混合，搅拌时间为2 h，在110度条件下水热反应6 h，反应结束后经过过滤，洗涤，干燥，最终得到Zn-AgIn5S8/g-C3N4-10%量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
不同复合比例Zn-AgIn5S8/g-C3N4光催化剂的光催化活性实验。
图1所示，从图中可以看出随着g-C3N4纳米片负载量的增加，仍主要是Zn-AgIn5S8量子点的峰出现，并没有出现明显的g-C3N4纳米片的峰；
图2所示，从图中可以看出本发明所制备的Zn-AgIn5S8量子点和Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结的X-射线光电子能谱图（XPS）：（a）Ag3d,（b）In3d,（c）Zn2p，（d）S2p,（e）C1s和（f）N1s，XPS图谱显示其具备了所合成样品的所有元素并说明了异质结的成功构筑。
图3所示，从图中可以看出Zn-AgIn5S8量子点均匀地分散在g-C3N4纳米片上，其中g-C3N4呈现二维层状纳米结构，纳米片上伴有孔状结构，作为Zn-AgIn5S8量子点的承载基板。
图4可见所制备的光催化剂具有优异的可见光催化活性，尤其是当负载g-C3N4纳米片的质量百分比为10%时，Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结催化剂5 h产氢量为1732 μmol/g，比其他质量百分比的Zn-AgIn5S8/g-C3N4异质结光催化剂活性都要高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于，包括：将Zn-AgIn5S8量子点水热反应前混合溶液与g-C3N4混合搅拌0.5～2h后，100～120℃水热反应2～6h，过滤、洗涤、干燥而成，其中，所述g-C3N4纳米片与Zn-AgIn5S8量子点的质量比为1 %～25 %。
2.根据权利要求1所述原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于：所述水热反应的温度为110℃。
3.根据权利要求1所述原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于：所述水热反应时间4h。
4.根据权利要求1所述原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于：所述纳米片和量子点的质量比为10%。
5.根据权利要求1所述原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于，所述Zn-AgIn5S8量子点水热反应前混合溶液的制备步骤为：按最终量子点元素比例称取0.34 mmol硝酸银、1.7 mmol硝酸铟、0.85 mmol二水合乙酸锌、5mmol L-半胱氨酸溶于5.5 mL水中，用NaOH溶液调节pH值为8.5，然后加入3.25 mmol硫代乙酰胺超声0.5～2 h，即得。
6.根据权利要求1所述原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于，所述g-C3N4的制备步骤包括：称取10 g左右尿素于玛瑙研钵中，研磨均匀，转移至50 mL圆形坩埚，加盖密闭水平置于马弗炉中，设置马弗炉初始温度为50℃，以2.3℃/min的升温速率升温至550℃，保温4 h，自然冷却至室温，即得。
7.根据权利要求1所述原位生长法一步合成Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于，所述g-C3N4亦可市售。
8.根据权利要求1-7任意所述方法制得的Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂。
9.根据权利要求8所述Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂，其特征在于：其形貌为在三维g-C3N4纳米片上附着Zn-AgIn5S8量子点。
10.一种权利要求8或9所述Zn-AgIn5S8/g-C3N4量子点/纳米片异质结复合光催化剂的应用，其特征在于：将其应用于光催化水分解制氢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810708050.3A CN108993564A (zh) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | 原位生长法一步合成量子点/纳米片异质结复合光催化剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810708050.3A CN108993564A (zh) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | 原位生长法一步合成量子点/纳米片异质结复合光催化剂 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108993564A true CN108993564A (zh) | 2018-12-14 |
Family
ID=64598007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810708050.3A Pending CN108993564A (zh) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | 原位生长法一步合成量子点/纳米片异质结复合光催化剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108993564A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110624583A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-31 | 沈阳化工大学 | 一种复合石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法 |
| CN111957349A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-20 | 南昌航空大学 | 一种光催化分解水纳米复合材料的制备方法及其应用 |
| CN112958138A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-15 | 重庆科技学院 | 一种复合光催化剂AgIn5S8/g-C3N4及其制备方法和应用 |
| CN113368876A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-10 | 江苏大学 | 碳点辅助Zn-AgIn5S8/Co9S8量子点的制备方法及应用于光水解制氢 |
| CN114134506A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-04 | 中国科学院海洋研究所 | 用于光致持续阴极保护的多孔复合光电储能材料及其制备与应用 |
| CN115779929A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-03-14 | 南京师范大学 | 一种改性ZnIn2S4光催化剂及其制备方法与应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105727999A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-07-06 | 江苏大学 | 一种制备四元硫化物量子点基异质结高效光催化剂方法 |
| CN105950140A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 江苏大学 | 一种制备Ag:ZnIn2S4发光量子点和光催化剂的方法 |
| CN106311307A (zh) * | 2016-08-22 | 2017-01-11 | 江苏大学 | 一种制备异质结光催化剂的方法 |
-
2018
- 2018-07-02 CN CN201810708050.3A patent/CN108993564A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105727999A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-07-06 | 江苏大学 | 一种制备四元硫化物量子点基异质结高效光催化剂方法 |
| CN105950140A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 江苏大学 | 一种制备Ag:ZnIn2S4发光量子点和光催化剂的方法 |
| CN106311307A (zh) * | 2016-08-22 | 2017-01-11 | 江苏大学 | 一种制备异质结光催化剂的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LIU XIAO YUAN ET AL: ""0D–2D Quantum Dot: Metal Dichalcogenide Nanocomposite Photocatalyst Achieves Efficient Hydrogen Generation"", 《ADVANCED MATERIALS》 * |
| 宫关: ""Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元硫化物量子点基光催化剂的结构调控及性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110624583A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-31 | 沈阳化工大学 | 一种复合石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法 |
| CN111957349A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-20 | 南昌航空大学 | 一种光催化分解水纳米复合材料的制备方法及其应用 |
| CN112958138A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-15 | 重庆科技学院 | 一种复合光催化剂AgIn5S8/g-C3N4及其制备方法和应用 |
| CN113368876A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-10 | 江苏大学 | 碳点辅助Zn-AgIn5S8/Co9S8量子点的制备方法及应用于光水解制氢 |
| CN114134506A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-04 | 中国科学院海洋研究所 | 用于光致持续阴极保护的多孔复合光电储能材料及其制备与应用 |
| CN114134506B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-08-22 | 中国科学院海洋研究所 | 用于光致持续阴极保护的多孔复合光电储能材料及其制备与应用 |
| CN115779929A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-03-14 | 南京师范大学 | 一种改性ZnIn2S4光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115779929B (zh) * | 2022-09-29 | 2024-02-23 | 南京师范大学 | 一种改性ZnIn2S4光催化剂及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108993564A (zh) | 原位生长法一步合成量子点/纳米片异质结复合光催化剂 | |
| CN103539210B (zh) | 一种钼酸钴微晶的制备方法 | |
| CN105950140A (zh) | 一种制备Ag:ZnIn2S4发光量子点和光催化剂的方法 | |
| CN105727999B (zh) | 一种制备四元硫化物量子点基异质结高效光催化剂方法 | |
| CN112875755B (zh) | 一种钨酸铋纳米粉体的制备方法 | |
| CN108262054A (zh) | 一种钒酸银/多孔氮化碳异质结复合光催化剂的制备方法 | |
| CN106622318B (zh) | 一种以双金属纳米粒子为异质结的层状复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN107297213A (zh) | 一种制备四元硫化物量子点光催化剂的方法 | |
| CN103657692A (zh) | 一种溴化氧铋复合光催化剂 | |
| CN103240073B (zh) | 一种Zn2+掺杂BiVO4可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN106622322A (zh) | 一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN104817120A (zh) | 一种海胆状镍钴复合碱式碳酸盐的制备方法 | |
| CN102773110A (zh) | 古币形中空结构SnS2/SnO2复合光催化剂材料的制备方法 | |
| CN111420664A (zh) | 一种片状氧化亚铜/氧化亚钴纳米复合材料的制备方法及其在催化氨硼烷水解产氢上的应用 | |
| CN107138167A (zh) | 一种特殊形貌的混合晶相异质结纳米硫化镉的制备方法 | |
| CN109701581A (zh) | 一种高效纳米晶胶体产氢催化剂及其制备方法 | |
| CN107486221B (zh) | 一种硫化铜光催化剂及其制备方法 | |
| CN113856702A (zh) | 一种硫化镉纳米棒/硫化亚铜纳米壳异质结构光催化剂及制备方法与应用 | |
| CN103785131B (zh) | 一种催化降解有机污染物的方法 | |
| CN101767002A (zh) | 一种采用微乳-水热技术合成新型可见光活性Bi2WO6光催化剂的方法 | |
| CN106938193A (zh) | 水热合成三维Bi2WO6/TiO2纳米结构异质结的方法 | |
| CN110479348A (zh) | 一种金属单原子催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106732587B (zh) | 一种高产氢性能原子态Ag修饰的ZnO多晶纳米带组装结构的制备方法 | |
| CN112158879A (zh) | 一种低温熔盐法制备CdS的方法及制得的CdS在光催化领域的应用 | |
| CN109603861B (zh) | Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181214 |