CN115999584A - 一种碳基-硫化物异质点复合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及功能复合材料技术领域，尤其是涉及一种碳基‑硫化物异质点复合物及其制备方法和应用。所述异质点复合物包括碳基半导体和硫化物半导体组成的异质点结构，其中碳基半导体和硫化物半导体的粒径均小于100nm。本发明制备得到的碳基‑硫化物异质点复合物因各组分的粒径小而具有大比表面积及广泛分布的活性位点。不但强化了其协同作用，还避免了反应中间物种的转移而降低了反应的整体能耗。发明制备得到的碳基‑硫化物异质点复合物获得优异的催化/储能活性，其能够作为光/电高效催化分解水制氢、二氧化碳还原或有机污染物降解的催化材料以及钠离子电池的储能材料，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及功能复合材料技术领域，尤其是涉及一种碳基-硫化物异质点复合物及其制备方法和应用。
背景技术
改善光/电催化技术和储能技术是应对日益严峻的环境污染及能源短缺问题的关键。功能材料是光/电催化技术及储能技术的核心。相对于单一组分材料，异质结复合物可协同其组分的性质而获得更佳的催化或储能性能。至今，许多种类的异质结复合物，如金属-半导体复合物、半导体-半导体复合物、碳单质-半导体复合物等已被大量报道。
然而，现存的异质结复合物的尺寸通常为微米级，这减弱了半导体组分见的相互作用，还导致活性位点的暴露率低下，从而限制了催化或储能活性的提升空间。有限的活性位点暴露率使得在获得一定的催化或储能活性时需要用到更多的材料，这造成了合成原料的浪费，增加工业应用成本。为了突破传统异质结的性能瓶颈和降低材料生产成本，急需开发大比表面积，广泛分布和相互协同的氧化还原活性位点新型异质结复合材料，以提高催化或储能活性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种碳基-硫化物异质点复合物，该碳基-硫化物异质点复合物中各组分的粒径小于100nm。具有大比表面积以及广泛分布和相互协同的氧化还原活性位点，提高了催化/储能活性。
本发明的第二目的在于提供一种碳基-硫化物异质点复合物的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种碳基-硫化物异质点复合物的应用。
本发明提供的一种碳基-硫化物异质点复合物，所述异质点复合物包括碳基半导体和硫化物半导体组成的异质点结构，其中碳基半导体和硫化物半导体的粒径均小于100nm。
优选地，所述碳基半导体包括g-C3N4纳米点、MXene Ti3C2F纳米点、碳化钼纳米点或碳纳米点中的一种；所述硫化物半导体包括硫化镉纳米点、硫化镍纳米点、硫化铟铜纳米点、硫化铟锌纳米点、二硫化钼纳米点、二硫化钨纳米点或硫化钴纳米点中的一种。
优选地，所述g-C3N4纳米点由碳酰胺在惰性气体氛围中进行聚合反应与水热反应制得；所述MXene Ti3C2F纳米点由含氟离子溶液刻蚀Ti3C2Tx结合超声解离制得；所述碳化钼纳米点由碳源和钼源在水热反应后，焙烧结合超声解离制得；所述碳纳米点由碳源经过水热反应制得。
本发明还提供了一种碳基-硫化物异质点复合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：合成粒径小于100nm的碳基半导体纳米点；
步骤二：将步骤一中制备得到的碳基半导体在金属盐溶液和硫源溶液中充分分散后，进行溶剂热反应；
步骤三：将步骤二溶剂热反应得到的产物经离心和洗涤后，超声分散于乙醇中得到碳基-硫化物异质点复合物。
优选地，步骤二中所述金属盐为可溶性金属盐，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠中的一种。
优选地，步骤二中金属盐溶液的溶剂为水或醇中的一种或多种，硫源溶液的溶剂为水或醇中的一种或多种。
优选地，步骤二中金属盐溶液的浓度为0.01mol/L-0.05mol/L，硫源溶液的浓度为0.01mol/L-0.05mol/L。
优选地，步骤二中溶剂热反应的反应温度为80-200℃，反应时间为0.15-36小时。
本发明提供的碳基-硫化物异质点复合物应用于光/电催化分解水制氢，二氧化碳还原或有机污染物降解催化以及钠离子电池储能。
有益效果：
本发明制备得到的碳基-硫化物异质点复合物中各组分的粒径远小于传统异质结复合物的尺寸，小粒径异质组分的氧化还原活性位点间距与反应物种的直径相近不但强化了其氧化还原协同作用，而且可直接原位将中间反应物种重组获得产物，避免了反应中间物种的转移而降低了反应的整体能耗。此外，小粒径使得异质组分的光生载流子在光激发产生后无需经过体相迁移而通过界面相互作用，极大提高了载流子分离效率。因此，本发明制备得到的碳基-硫化物异质点复合物具有不同于传统异质结的特征，是一类新型的异质结体系。本发明制备得到的碳基-硫化物异质点复合物由于各组分的粒径小而具有大比表面积以及广泛暴露和相互协同的氧化还原活性位点，优异的导电性，提高了催化/储能活性；能够作为光/电高效催化分解水制氢、二氧化碳还原或有机污染物降解的催化材料以及钠离子电池的储能材料，应用范围广。
本发明提供的制备方法采用的原料易得，合成工艺简单，原料的利用率高，这进一步提高了实用性。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种碳基-硫化物异质点复合物g-C3N4/硫化镉，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将10mmol碳酰胺(CH4N2O)置于马弗炉中，于氮气氛围下550℃煅烧2小时获得g-C3N4；取0.1g的g-C3N4超声分散于80mL去离子水中，后转入100mL的含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，随后于烘箱中200℃反应24小时，产物离心并超声分散于去离子水中，获得g-C3N4纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液0.02mol/L的Cd(NO3)2·4H2O，其中溶剂为体积比为1:5的十二硫醇和油胺，将步骤一制备的g-C3N4纳米点加入30mL0.02mol/L的Cd(NO3)2·4H2O溶液中混合均匀；将所得混合溶液转入圆底烧瓶中，随后于100℃下搅拌2小时去除液体中的氧气和水分；将2mL 0.04mol/L硫化钠的油胺溶液快速注入上述烧瓶，并将反应温度提高到250℃，保持10分钟。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离和洗涤后超声分散于乙醇溶液中获得g-C3N4/CdS异质点复合物。其中，组分g-C3N4纳米点的粒径为60±5nm，CdS的粒径为55±5nm。
实施例2
一种碳基-硫化物异质点复合物碳化钼/硫化镍，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将2.0g三聚氰胺溶解于100mL无水甲醇中，得到三聚氰胺悬浮液；同时，将0.4650g的(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于75mL(20vol％)乙醇溶液中，并用稀盐酸调节溶液pH为2；然后，将(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液于剧烈搅拌下滴入上述三聚氰胺悬浮液中，并用稀盐酸调节悬浮液pH值为6；所得液体加热蒸干获得粉末颗粒。将粉末颗粒置于马弗炉中500℃煅烧2小时，随后再加热至800℃煅烧1小时获得Mo Cx颗粒；将Mo Cx颗粒置于乙醇中超声分散，并取上层悬浮液，获得Mo Cx纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液0.02mol/L Ni(NO3)2·6H2O，其中溶剂为体积比为1:1的乙醇和去离子水；将步骤一制备的0.05g Mo Cx纳米点加入30mL0.02mol/L Ni(NO3)2·6H2O，剧烈搅拌30分钟，然后加入30mL 0.03mol/L硫代乙酰胺的乙醇溶液(50％)，并继续搅拌10分钟；将分散均匀得到的混合溶液转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于100℃反应2小时。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离和洗涤后超声分散于乙醇中获得碳化钼/硫化镍异质点复合物。其中，组分碳化钼的粒径为30±3nm，硫化镍的粒径为35±3nm。
实施例3
一种碳基-硫化物异质点复合物MXene Ti3C2F/硫化铟铜，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将购买的0.5g MXene Ti3C2Tx分散到50mL 0.5mol/L NaF溶液中，在N2氛围下超声4小时，然后在室温和N2气氛保护下搅拌48小时，产物离心并收集上清液后真空干燥获得MXene Ti3C2F纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液将0.02mol/L CuCl2的溶液和0.02mol/L InCl3·3H2O的溶液按照1：1的比例混合制备金属盐混合溶液，其中溶剂为体积比为4:1的乙醇和去离子水；将步骤一制备的0.02mg MXene Ti3C2F纳米点超声分散于5mg甲醇后加入40mL上述金属盐混合溶液中搅拌均匀；然后，将20mL 0.04mol/L的硫脲乙醇溶液加入上述溶液，剧烈搅拌10分钟；将分散均匀得到的混合溶液转入100mL反应釜中，反应釜为配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，之后于180℃反应4小时。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离和洗涤，然后超声分散于乙醇中获得异质点复合物MXene Ti3C2F/CuInS2。其中，组分MXene Ti3C2Tx的粒径为3±0.5nm，CuInS2的粒径为5±0.5nm。
实施例4
一种碳基-硫化物异质点复合物碳纳米点/硫化铟锌，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将1g葡萄糖溶解于60mL去离子水中，然后转入配有聚四氟乙烯内衬的100mL不锈钢反应釜中，于烘箱中200℃反应2小时，产物离心分离并超声分散于乙醇中获得碳纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液0.02mol/L的醋酸锌，其中溶剂为去离子水；将步骤一制备得到的碳纳米点加入80mL 0.01mol/L的醋酸锌溶液，在剧烈搅拌30分钟后加入0.02mmol氯化铟，0.01mmol柠檬酸钠和2.15mmol巯基乙酸，并搅拌均匀，随后，将10mL 0.16mol/L硫化钠水溶液加入上述溶液中，并搅拌均匀，碳量子点在其中充分分散。将分散均匀得到的溶液转入圆底烧瓶，于90℃回流，反应20分钟。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离和洗涤后超声分散于乙醇中获得异质点复合物碳纳米点/硫化铟锌。其中，组分碳纳米点的粒径为1±0.1nm，硫化铟锌的粒径为1±0.1nm，上述两种组分的尺寸均接近分子尺寸，异质点复合物碳纳米点/硫化铟锌具有大比表面积以及广泛暴露和相互协同的氧化还原活性位点。
实施例5
一种碳基-硫化物异质点复合物碳化钼/二硫化钼，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将2.0g三聚氰胺溶解于100mL无水甲醇中，得到三聚氰胺悬浮液；同时，将0.2g(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于75mL(20vol％)乙醇溶液中，并用稀盐酸调节溶液pH为2；将(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液于剧烈搅拌下滴入上述三聚氰胺悬浮液中，并用稀盐酸调节悬浮液pH值为6；所得混合液体加热蒸干获得粉末颗粒。将粉末颗粒置于马弗炉中500℃煅烧2小时，随后再加热至800℃再煅烧1小时获得Mo Cx颗粒。将Mo Cx颗粒置于乙醇中超声分散，并取上层悬浮液获得Mo Cx纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液0.01mol/L Na2MoO4·2H2O，其中溶剂为体积比为1:1的乙醇和去离子水；将步骤一制备的0.03g Mo Cx纳米点加入30mL0.01mol/L Na2MoO4·2H2O乙醇溶液中，剧烈搅拌30分钟后加入30mL 0.02mol/L硫代乙酰胺的乙醇水溶液中(50％)，并继续搅拌10分钟；将分散均匀得到的混合溶液转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于120℃反应36小时。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离和洗涤后超声分散于乙醇中获得异质点复合物碳化钼/二硫化钼。其中，组分碳化钼的粒径为20±2nm，二硫化钼的粒径15±2nm。
实施例6
一种碳基-硫化物异质点复合物碳化钼/二硫化钨，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将2.0g三聚氰胺溶解于100mL无水甲醇中，得到三聚氰胺悬浮液；同时，将0.15g(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于75mL(20vol％)乙醇溶液中，并用稀盐酸调节溶液pH为2；将(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液于剧烈搅拌下滴入上述三聚氰胺悬浮液中，并用稀盐酸调节悬浮液的pH值为6；所得混合液体加热蒸干获得粉末颗粒。将粉末颗粒置于马弗炉中500℃煅烧2小时，随后再加热至800℃再煅烧1小时获得Mo Cx颗粒。将Mo Cx颗粒置于乙醇中超声分散，并取上层悬浮液获得Mo Cx纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液0.01mol/L WCl6，其中溶剂为无水乙醇；将步骤一制备的0.03g Mo Cx纳米点加入30mL 0.05mol/L WCl6的乙醇溶液，剧烈搅拌30分钟后加入30mL0.02mol/L硫化钠乙醇溶液中，并继续搅拌10分钟；将分散均匀的混合溶液转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于180℃反应24小时。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离和洗涤后超声分散于无水乙醇中获得异质点复合物碳化钼/二硫化钼。其中，组分碳化钼的粒径为19±2nm，二硫化钨的粒径为13±2nm。
实施例7
一种碳基-硫化物异质点复合物g-C3N4/硫化钴，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：将10mmol碳酰胺(CH4N2O)置于马弗炉中，于空气氛围下500℃煅烧2小时获得g-C3N4；取0.05g的g-C3N4超声分散于80mL去离子水中，后转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于200℃反应36小时获得g-C3N4纳米点。
步骤二：配制金属盐溶液0.03mol/L Co(NO3)2·6H2O，其中溶剂为体积比为2:3的甲醇和去离子水；将0.04g的g-C3N4纳米点加入30mL 0.03mol/L Co(NO3)2·6H2O的甲醇水溶液中，剧烈搅拌30分钟后加入30mL 0.04mol/L的硫代乙酰胺的甲醇水溶液(甲醇和去离子水体积比为2:3)，并继续搅拌10分钟；将所得混合溶液转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于140℃反应2小时。
步骤三：将步骤二得到的产物离心分离和洗涤后超声分散于乙醇中获得异质点复合物g-C3N4/硫化钴。其中，组分g-C3N4的粒径为10±1nm，硫化钴的粒径为12±1nm。
本发明制备得到的产物颗粒太小，表面张力大，易团聚，不适合干燥，将其分散在乙醇中能够更好的进行保存。
由上述实施例可以得出本发明采用的制备方法原料易得，合成工艺简单，且可暴露的活性位点比率高，即原料的利用率高，具有广泛的应用前景以及高实用性。
对比例1
g-C3N4/CdS异质结复合物，其制备方法如下：
步骤一：将10mmol碳酰胺(CH4N2O)置于马弗炉中，于空气氛围下500℃煅烧2小时获得g-C3N4。
步骤二：配制硫化镉的金属盐溶液0.5mol/L的Cd(NO3)2·4H2O，其中溶剂为体积比为1:5的十二硫醇和油胺，将步骤一制备的g-C3N4加入30mL0.5mol/L的Cd(NO3)2·4H2O溶液中混合均匀；将所得混合溶液转入圆底烧瓶中，随后于100℃下搅拌2小时去除液体中的氧气和水分；将2mL 1.5mol/L硫化钠的油胺溶液快速注入上述烧瓶，并将反应温度提高到250℃，保持50分钟。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离、洗涤和真空干燥获得g-C3N4/CdS异质复合物。其中，组分g-C3N4的粒径约为4μm，CdS的粒径约为2μm。
对比例2
g-C3N4纳米点，其制备方法如下：
将10mmol碳酰胺(CH4N2O)置于马弗炉中，于空气氛围下500℃煅烧2小时获得g-C3N4；取0.1g的g-C3N4超声分散于80mL去离子水后转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于200℃反应36小时获得g-C3N4纳米点。
对比例3
碳化钼/二硫化钨异质结复合物，其制备方法如下：
步骤一：将2.0g三聚氰胺溶解于100mL无水甲醇中，得到三聚氰胺悬浮液；同时，将1.5g(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于75mL(20vol％)乙醇溶液中，并用稀盐酸调节溶液pH为2；将(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液于剧烈搅拌下滴入上述三聚氰胺悬浮液中，并用稀盐酸调节悬浮液的pH值为6；所得混合液体加热蒸干获得粉末颗粒。将粉末颗粒置于马弗炉中500℃煅烧2小时，随后再加热至800℃再煅烧1小时获得Mo Cx颗粒。
步骤二：配制二硫化钨的金属盐溶液1.0mol/L WCl6，其中溶剂为无水乙醇；将步骤一制备的0.3g Mo Cx纳米点加入30mL1.0 mol/L WCl6的乙醇溶液，剧烈搅拌30分钟后加入30mL 2.0mol/L硫化钠乙醇溶液，并继续搅拌10分钟将分散均匀的混合溶液转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于180℃反应3小时。
步骤三：将步骤二所得产物离心分离、洗涤和真空干燥后获得异质结复合物碳化钼/二硫化钼。其中，组分碳化钼的粒径约为3μm，二硫化钨的粒径约为4μm。
对比例4
碳化钼纳米点，其制备方法如下：
将2.0g三聚氰胺溶解于100mL无水甲醇中，得到三聚氰胺悬浮液；同时，将0.4650g(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于75mL(20vol％)乙醇溶液中，并用稀盐酸调节溶液pH为2。
将(NH4)6Mo7O24·4H2O溶液于剧烈搅拌下滴入上述三聚氰胺悬浮液中，并用稀盐酸调节悬浮液pH值为6；所得混合液体加热蒸干获得粉末颗粒。将粉末颗粒置于马弗炉中500℃煅烧2小时，随后再加热至800℃再煅烧1小时获得Mo Cx颗粒；将Mo Cx颗粒置于乙醇中超声分散，取上层悬浮液干燥后获得Mo Cx纳米点。
对比例5
MXene Ti3C2F纳米点，其制备方法如下：
将购买的0.5g MXene Ti3C2Tx分散到50mL 0.5mol/L NaF溶液中，在N2氛围下超声4小时，随后在室温和N2气氛保护下搅拌48小时。产物离心，所得上清液真空干燥后获得MXene Ti3C2F纳米点。
对比例6
碳量子点，其制备方法如下：
将2g葡萄糖溶解于60mL去离子水后转入100mL配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于200℃反应2小时获得碳纳米点。
性能测试：对实施例1-7及对比例1-6制备得到的产物进行以下性能测试:
光催化反应活性测试：
(1)光催化制氢：取上述产物1.5 -5.0mg作为催化剂，超声分散于装有4mL去离子水和适量10ppm亚甲基蓝污染物的50mL Pyrex瓶子中。所得反应体系用Ar气体鼓泡15min去除O2后在150mW cm-2的Xe灯光源下反应特定时间。H2的产量由气相色谱仪测定，甲基橙的降解率由紫外分光光度计测定。测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明实施例1-4制备得到的碳基-硫化物异质点复合物光催化制氢效率远高于对比例1和对比例3的异质结复合物，以及对比例2和对比例4-6中的单一组分纳米点产物，这说明了本发明中的碳基-硫化物异质点复合物具有高效的光催化制氢性能。Comsol有限元仿真模拟及相关光学表征测试表明异质点复合物的组分粒径小而界面作用强使得光生载流子的迁移速率高于传统异质结复合物约58倍且分离效率高于单一组分纳米点约82倍；密度泛函理论(DFT)计算表明因氧化还原组分粒径小而使得氧化还原活性位的间距接近H2O分子的尺寸大小，这不但打破了传统的H2O分子光催化制氢的三步催化机理：(1)水分子吸附和活化裂解；(2)中间产物迁移；(3)H2产物形成和脱附；转化为两步催化机理：(1)水分子在异质点氧化还原电位的吸附与协同活化裂解；(2)H2产物形成和脱附，而且整体反应能垒相比传统异质结复合物降低了约3倍。本发明所得的异质点复合物是一类新型的异质材料体系。
(2)光催化二氧化碳还原活性测试：取上述产物10mg作为催化剂，分散于50mLPyrex瓶的内壁的一侧上，并将60μL去离子水滴在瓶底。然后，CO2对反应瓶鼓气15分钟以排净O2并加入CO2。光源为Xe灯(150mW cm-2)。产物CO用气相色谱仪测定，测定结果如表2所示。
表2
| 材料 | <![CDATA[反应速率(μmol g<sup>-1</sup>h<sup>-1</sup>)]]> |
| 实施例5 | 44.5 |
| 实施例6 | 43.9 |
| 实施例7 | 47.4 |
| 对比例3 | 10.2 |
| 对比例4 | 6.5 |
由表2可知，即使实施例5-7中采用了不同的硫化物半导体纳米点，本发明实施例5-7制备得到的碳基-硫化物异质点复合物的光催化二氧化碳还原活性均远高于对比例3中的传统异质结复合物及对比例4中的单一组分产物。
电催化分解水制氢活性测试：上述产物的电催化分解水制氢在三电极体系中进行。其中参比电极为Hg/HgO，工作电极为玻碳电极，对电极为铂片电极，电解液为1.0mol/LKOH溶液，测定结果如表3所示。
表3
由表3可知，本发明实施例5-7制备得到的碳基-硫化物异质点复合物的电催化分解水制氢活性优于对比例3中传统异质结复合物及对比例4中的单一组分产物。特别地，实施例5-7的阻抗数值也明显小于对比例3中传统异质结复合物及对比例4中的单一组分产物，表明其具有高导电性。
钠离子电池活性评价：将上述产物与炭黑、海藻酸钠粘结剂按70:20:10的质量比混合成浆料。测试体系以钠箔为对电极，1mol/L的NaPF6和碳酸氟乙烯/碳酸二甲酯(FEC/DMC，体积比为1:1)的混合物为电解液，卡尔格德(Celgard 3501)为隔膜，组装钠离子电池。测定结果如表4所示。
表4钠离子电池活性评价结果
由表4可知，本发明实施例1、5、7制备得到的碳基-硫化物异质点复合物的钠离子电池比容量大于对比例1的传统异质结复合物和对比例4的单一成分产物。
综上，本发明提供的碳基-硫化物异质点复合物中组分的粒径小，且接近分子尺寸，能够作为光/电高效催化分解水制氢、二氧化碳还原或有机污染物降解的催化材料以及钠离子电池的储能材料，且性能优越。
当材料的尺寸接近原子/分子尺度时，其原子的暴露率将达～100％，这也会极大的增强其与外场的相互作用，可能会产生优异的光学、催化等性质。例如，与高分子单链和生物大分子(如DNA)的直径尺寸相当的亚纳米材料展示出了与传统的大颗粒材料不同的光学、电学和力学性质，是一类新型的材料体系。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种碳基-硫化物异质点复合物，其特征在于，所述异质点复合物包括碳基半导体和硫化物半导体组成的异质点结构，其中碳基半导体和硫化物半导体的粒径均小于100nm。
2.根据权利要求1所述的碳基-硫化物异质点复合物，其特征在于，所述碳基半导体包括g-C3N4纳米点、MXene Ti3C2F纳米点、碳化钼纳米点或碳纳米点中的一种；所述硫化物半导体包括硫化镉纳米点、硫化镍纳米点、硫化铟铜纳米点、硫化铟锌纳米点、二硫化钼纳米点、二硫化钨纳米点或硫化钴纳米点中的一种。
3.根据权利要求2所述的碳基-硫化物异质点复合物，其特征在于，所述g-C3N4纳米点由碳酰胺在惰性气体氛围中进行聚合反应与水热反应制得；所述MXene Ti3C2F纳米点由含氟离子溶液刻蚀Ti3C2Tx结合超声解离制得；所述碳化钼纳米点由碳源和钼源在水热反应后，焙烧结合超声解离制得；所述碳纳米点由碳源经过水热反应制得。
4.根据权利要求1-3任一所述的碳基-硫化物异质点复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：合成粒径小于100nm的碳基半导体纳米点；
步骤二：将步骤一中制备得到的碳基半导体在金属盐溶液和硫源溶液中充分分散后，进行溶剂热反应；
步骤三：将步骤二溶剂热反应得到的产物经离心和洗涤后，超声分散于乙醇中得到碳基-硫化物异质点复合物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤二中所述金属盐为可溶性金属盐，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠中的一种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤二中金属盐溶液的溶剂为水或醇中的一种或多种，硫源溶液的溶剂为水或醇中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤二中金属盐溶液的浓度为0.01mol/L-0.05mol/L，硫源溶液的浓度为0.01mol/L-0.05mol/L。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤二中溶剂热反应的反应温度为80-200℃，反应时间为0.15-36小时。
9.权利要求1-3任一所述的碳基-硫化物异质点复合物的应用，其特征在于，应用于光/电催化分解水制氢，二氧化碳还原或有机污染物降解催化以及钠离子电池储能。
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