CN112973750B - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种碳量子点包覆金属单原子‑氮化碳复合材料及其制备方法，其中这种材料以石墨相氮化碳为载体，负载碳量子点包覆的金属单原子，其制备方法包括如下步骤：对甲酰基苯甲酸和吡咯在溶液丙酸中反应，生成5，10，15，20‑四(4‑羧基苯基卟啉(TCPP)；TCPP和金属盐在溶剂中反应生成含有不同金属的卟啉配体；得到的金属卟啉配体与不同的有机碳源进行水热，透析、干燥，制备出金属卟啉配体嵌入的碳量子点材料。通过配位结合恒温焙烧法，实现碳量子点包覆金属单原子/氮化碳复合材料的制备。本发明制备的氮化碳复合材料具有量子效率高、金属单原子负载量高、金属分散好和光催化产氢活性高等优势。
Description
技术领域
本发明属于可见光光催化分解水产氢领域，具体涉及一种用于光催化分解水产氢的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料及制备方法。
背景技术
氢能作为一种能量密度大的无碳能源载体，是目前最具有前景的高效、清洁的二次能源，它可以直接消耗产能且不会造成二次污染。到目前为止，主要的传统制氢法有水电解法和碳氢化合物燃料重整制氢法，虽然产量高，技术成熟，但需要消耗大量的能源和水资源。光催化水分解产氢技术作为一种可再生能源转换和储存技术，可以将低密度的太阳能转换成高密度的氢能，具有价格低廉和操作简单等优势，能够从根本上解决能源危机和环境问题。然而，其核心在于高效、高稳定性和经济性的光催化剂开发。
石墨化氮化碳(g-C3N4)作为一种极具吸引力的共轭聚合物，由于其低成本、无金属性质和可见光响应等优点，在太阳能转换领域引起了广泛关注。然而，纯g-C3N4光催化剂由于其光生电荷的快速复合和较低的电导率缺点，限制了其光催化制氢效率。氮化碳负载助催化剂尤其负载金属或金属氧化物颗粒可有效抑制载流子复合，它不仅可以在金属-氮化碳界面形成肖特基势垒，促进电子和空穴分离，还可以提供有效的质子还原位点，从而显著增强光催化产氢能力。然而，由于大多数已开发的金属助催化剂体系中只有表面活性原子参与，在提高其原子效率方面仍有很大的研究空间，这极大地阻碍了工业进程。将金属活性组分缩小到团簇甚至单个原子，有利于最大化的分散金属和显示每个金属原子最佳的内在活性，是提高其原子效率的有效途径。金属单原子催化剂的制备通常采用降低金属负载量的策略，造成了所负载的活性金属浓度极低，同时由于高度分散的单原子表面能高、易团聚、热力学不稳定等问题，难以实现工业化应用。因此，开发一种高负载量、高活性和高分散稳定性的单原子催化剂的制备方法并应用于光催化产氢是当前能源催化领域研究亟待突破的瓶颈之一。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有丰富反应活性位点的高量子效率、高负载量、高分散性和高活性的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料，本发明还提供了上述碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料的制备方法及在光催化分解水制氢中的应用。
本发明的技术方案为：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。
本发明还提供了一种制备上述的碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料的方法，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。所述的金属单原子与卟啉N进行配位。
优选步骤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。
优选步骤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。
优选步骤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。
优选步骤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。
优选步骤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。
优选步骤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。
本发明还提供了上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。
有益效果：
本发明将金属单原子嵌入的碳量子点负载在石墨相氮化碳的表面和层间。利用导电性强的碳量子点修饰氮化碳可以有效抑制光生载流子的复合，同时碳量子点在荧光转换功能方面也有着优越性能，可以将太阳光长波低能量转换为短波高能量，从而提高催化剂的光吸收性能。另一方面，金属负载催化剂有利于催化剂材料内部形成肖特基势垒，进而降低光生载流子的复合率，而金属单原子因其较小的颗粒尺寸和较高的表面自由能可以为氮化碳提供更多的反应活性位点和更高的反应活性，最终使得光催化效率大大提高。同时，利用碳量子点包覆金属单原子可以有效防止金属单原子团聚，在提高金属负载量的同时保证金属单原子的高度分散性。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的保护范围有任何限制。
实施例1
一种用于可见光催化产氢的氮化碳基材料CN-Pt-C，所述的氮化碳载体负载有铂单原子嵌入的碳量子点，所述的铂单原子嵌入的碳量子点的负载量为0.30wt.％：
步骤1：0.15mol(22.52g)对甲酰基苯甲酸和200mL丙酸加入500mL三口烧瓶中，氮气保护并升温至130℃；0.15mol(10.31mL)吡咯溶于30mL丙酸中，使用恒压滴液漏斗以0.50mL/min的滴加速度缓慢滴加到对甲酰基苯甲酸反应液中，滴加完成后回流反应12h，冷却到室温。离心得到黑色固体，用丙酮洗涤至暗紫色，真空干燥所得样品即为卟啉配体TCPP。
步骤2：将0.008mol(6.33g)TCPP和0.008mol(4.14g)H2PtCl6以及83mL二甲基甲酰胺加入100mL高压釜中，200℃反应24h，冷却至室温后离心，用甲醇洗涤3次并进行真空干燥，所得样品即为铂单原子卟啉Pt-TCPP。
步骤3：将0.006mol(5.90g)Pt-TCPP、0.002mol(0.38g)柠檬酸和12mL去离子水加入30mL高压釜中，80℃水热5h，冷却后透析12h并进行冷冻干燥，所得样品即为铂单原子嵌入的碳量子点。
步骤4：将三聚氰胺500℃焙烧6h，所得固体粉末即为石墨相氮化碳。
步骤5：称取0.10g纯石墨相氮化碳分散于100mL去离子水中，超声处理3h后加入0.001g铂单原子嵌入的碳量子点，将处理后的溶液在70℃条件下加热3h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至350℃并保温5h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点包覆铂单原子/氮化碳复合材料。
实施例2
一种用于可见光催化产氢的氮化碳基材料CN-Ni-C，所述的氮化碳载体负载有镍单原子嵌入的碳量子点，所述的镍单原子嵌入的碳量子点的负载量为3.00wt.％：
步骤1：0.15mol(22.52g)对甲酰基苯甲酸和200mL丙酸加入500mL三口烧瓶中，氮气保护并升温至200℃；0.45mol(30.93mL)吡咯溶于100mL丙酸中，使用恒压滴液漏斗以5mL/min的滴加速度缓慢滴加到对甲酰基苯甲酸反应液中，滴加完成后回流反应36h，冷却到室温。离心得到黑色固体，用乙醇洗涤至暗紫色，真空干燥所得样品即为卟啉配体TCPP。
步骤2：将0.025mol(19.76g)TCPP和0.1mol(12.96g)NiCl2以及52mL二氯甲烷加入100mL高压釜中，80℃反应8h，冷却至室温后离心，用二氯甲烷洗涤3次并进行真空干燥，所得样品即为镍单原子卟啉Ni-TCPP。
步骤3：将0.03mol(25.42g)Ni-TCPP、0.01mol(1.80g)葡萄糖和18mL去离子水加入30mL高压釜中，160℃水热20h，冷却后透析36h并进行冷冻干燥，所得样品即为镍单原子嵌入的碳量子点。
步骤4：将尿素500℃焙烧2h，所得固体粉末即为石墨相氮化碳。
步骤5：称取0.10g的纯石墨相氮化碳分散于200mL甲醇中，超声处理0.50h后加入0.01g镍单原子嵌入的碳量子点，将处理后的溶液在70℃条件下加热3h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至150℃并保温0.50h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点包覆镍单原子/氮化碳复合材料。
实施例3
一种用于可见光催化产氢的氮化碳基材料CN-Cu-C，所述的氮化碳载体负载有铜单原子嵌入的碳量子点，所述的铜单原子嵌入的碳量子点的负载量为0.30wt.％：
步骤1：0.15mol(22.52g)对甲酰基苯甲酸和200mL丙酸加入500mL三口烧瓶中，氮气保护并升温至130℃；0.15mol(10.31mL)吡咯溶于30mL丙酸中，使用恒压滴液漏斗以0.50mL/min的滴加速度缓慢滴加到对甲酰基苯甲酸反应液中，滴加完成后回流反应12h，冷却到室温。离心得到黑色固体，用乙腈洗涤至暗紫色，真空干燥所得样品即为卟啉配体TCPP。
步骤2：将0.008mol(6.33g)TCPP和0.008mol(1.08g)CuCl2以及22mL二甲基亚砜加入50mL高压釜中，200℃反应24h，冷却至室温后离心，用乙醇洗涤3次并进行真空干燥，所得样品即为铜单原子卟啉Cu-TCPP。
步骤3：将0.006mol(5.11g)Cu-TCPP、0.002mol(0.38g)柠檬酸和12mL去离子水加入30mL高压釜中，160℃水热5h，冷却后透析12h并进行冷冻干燥，所得样品即为铜单原子嵌入的碳量子点。
步骤4：将单氰胺600℃焙烧6h，所得固体粉末即为石墨相氮化碳。
步骤5：称取0.10g纯石墨相氮化碳分散于200mL乙醇中，超声处理3h后加入0.001g铜单原子嵌入的碳量子点，将处理后的溶液在70℃条件下加热3h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至150℃并保温0.50h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点包覆铜单原子/氮化碳复合材料。
实施例4
一种用于可见光催化产氢的氮化碳基材料CN-Co-C，所述的氮化碳载体负载有钴单原子嵌入的碳量子点，所述的钴单原子嵌入的碳量子点的负载量为3.00wt.％：
步骤1：0.15mol(22.52g)对甲酰基苯甲酸和200mL丙酸加入500mL三口烧瓶中，氮气保护并升温至200℃；0.15mol(10.31mL)吡咯溶于30mL丙酸中，使用恒压滴液漏斗以5mL/min的滴加速度缓慢滴加到对甲酰基苯甲酸反应液中，滴加完成后回流反应36h，冷却到室温。离心得到黑色固体，用氯仿洗涤至暗紫色，真空干燥所得样品即为卟啉配体TCPP。
步骤2：将0.025mol(19.76g)TCPP和0.1mol(12.98g)CoCl2以及52mL二甲基甲酰胺加入100mL高压釜中，200℃反应24h，冷却至室温后离心，用丙酮洗涤3次并进行真空干燥，所得样品即为钴单原子卟啉Co-TCPP。
步骤3：将0.03mol(25.43g)Co-TCPP、0.06mol(3.60g)尿素和36mL去离子水加入50mL高压釜中，160℃水热5h，冷却后透析12h并进行冷冻干燥，所得样品即为钴单原子嵌入的碳量子点。
步骤4：将三聚氰胺500℃焙烧2h，所得固体粉末即为石墨相氮化碳。
步骤5：称取0.10g纯石墨相氮化碳分散于100mL乙二醇中，超声处理3h后加入0.01g钴单原子嵌入的碳量子点，将处理后的溶液在100℃条件下加热6h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至350℃并保温5h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点包覆钴单原子/氮化碳复合材料。
实施例5
一种用于可见光催化产氢的氮化碳基材料CN-Fe-C，所述的氮化碳载体负载有铁单原子嵌入的碳量子点，所述的铁单原子嵌入的碳量子点的负载量为0.30wt.％：
步骤1：0.15mol(22.52g)对甲酰基苯甲酸和200mL丙酸加入500mL三口烧瓶中，氮气保护并升温至130℃；0.45mol(30.93mL)吡咯溶于100mL丙酸中，使用恒压滴液漏斗以0.50mL/min的滴加速度缓慢滴加到对甲酰基苯甲酸反应液中，滴加完成后回流反应12h，冷却到室温。离心得到黑色固体，用乙醇洗涤至暗紫色，真空干燥所得样品即为卟啉配体TCPP。
步骤2：将0.008mol(6.33g)0.84g TCPP和0.008mol(1.01g)FeCl2以及21mL二甲基亚砜加入50mL高压釜中，200℃反应24h，冷却至室温后离心，用甲醇洗涤3次并进行真空干燥，所得样品即为铁单原子卟啉Fe-TCPP。
步骤3：将0.006mol(5.07g)Fe-TCPP、0.002mol(0.38g)柠檬酸和12mL去离子水加入30mL高压釜中，160℃水热5h，冷却后透析12h并进行冷冻干燥，所得样品即为铁单原子嵌入的碳量子点。
步骤4：将双氰胺600℃焙烧2h，所得固体粉末即为石墨相氮化碳。
步骤5：称取0.10g纯石墨相氮化碳分散于100mL二甲基亚砜中，超声处理3h后加入0.001g铁单原子嵌入的碳量子点，将处理后的溶液在100℃条件下加热6h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至150℃并保温0.50h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点包覆铁单原子/氮化碳复合材料。
实施例6
一种用于可见光催化产氢的氮化碳基材料CN-Ag-C，所述的氮化碳载体负载有银单原子嵌入的碳量子点，所述的银单原子嵌入的碳量子点的负载量为3.00wt.％：
步骤1：0.15mol(22.52g)对甲酰基苯甲酸和200mL丙酸加入500mL三口烧瓶中，氮气保护并升温至200℃；0.45mol(30.93mL)吡咯溶于100mL丙酸中，使用恒压滴液漏斗以5mL/min的滴加速度缓慢滴加到对甲酰基苯甲酸反应液中，滴加完成后回流反应36h，冷却到室温。离心得到黑色固体，用甲醇洗涤至暗紫色，真空干燥所得样品即为卟啉配体TCPP。
步骤2：将0.025mol(19.76g)0.84g TCPP和0.1mol(16.99g)AgNO3以及68mL二甲基甲酰胺加入100mL高压釜中，200℃反应24h，冷却至室温后离心，用甲醇洗涤3次并进行真空干燥，所得样品即为银单原子卟啉Ag-TCPP。
步骤3：将0.03mol(26.89g)Ag-TCPP、0.06mol(3.60g)尿素和36mL去离子水加入50mL高压釜中，160℃水热20h，冷却后透析36h并进行冷冻干燥，所得样品即为银单原子嵌入的碳量子点。
步骤4：将三聚氰胺500℃焙烧2h，所得固体粉末即为石墨相氮化碳。
步骤5：称取0.10g纯石墨相氮化碳分散于200mL乙醇中，超声处理3h后加入0.01g银单原子嵌入的碳量子点，将处理后的溶液在70℃条件下加热3h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至350℃并保温5h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点包覆银单原子/氮化碳复合材料。
对比例1
制备纯石墨相氮化碳CN：
称取5g三聚氰胺置于坩埚中，再将坩埚放于马弗炉中，500℃焙烧6h，待自然冷却至室温后，将所得的块状固体研磨，所得固体粉末即纯石墨相氮化碳。
对比例2
制备铂单原子负载的石墨相氮化碳CN-Pt：
称取0.04g纯石墨相氮化碳置于透明小瓶子中，加入40mL去离子水和120μL浓度为1mg/mL H2PtCl6溶液，边搅拌边用氮气排气1h，再将小瓶子置于300W的氙灯下照射4h，所得液体用去离子水和乙醇洗涤各三次，再将产物置于真空干燥箱中干燥一夜，所得固体样品即为铂单原子负载的石墨相氮化碳。
对比例3
制备碳量子点负载的石墨相氮化碳CN-C：
称取0.38g柠檬酸和10mL去离子水加入12mL的高压水热釜中80℃水热5h，冷却后透析12h，冷冻干燥得到碳量子点。
称取0.10g纯石墨相氮化碳分散于100mL去离子水中，超声处理3h后加入0.001g的碳量子点，将处理后的溶液在70℃条件下加热3h，再将产物置于真空干燥箱干燥一整夜；将干燥后的样品置于马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至350℃并保温5h，自然冷却到室温后所得的固体粉末即为碳量子点负载的石墨相氮化碳。
评价方法
本发明实施例和对比例中的石墨相氮化碳材料在光催化分解水产氢方面的应用，具体应用方法为：取15mg氮化碳材料置于反应器中，再加入36mL去离子水和4mL三乙醇胺，用氮气排气15min后，将小瓶子置于300W氙灯下(波长＞420nm)照射并加装420nm的截止滤光片，每隔1h用针管吸取0.50mL反应气体注入气相色谱柱中，观察氢气的产量，观察时长为5h。反应结果见附表1。
附表1
由表1可知：本发明提供的碳量子点包覆金属单原子/氮化碳复合材料与纯氮化碳材料和碳量子点/氮化碳材料、金属单原子/氮化碳材料相比，具有更高的光催化产氢性能。
Claims (8)
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。
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