CN116459868A - 一种HCPDI-CdSe NPs薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种HCPDI‑CdSe NPs薄膜及其制备方法和应用。本发明的HCPDI‑CdSe NPs薄膜的制备方法包括以下步骤：(1)将CdSe纳米颗粒与自组装的HCPDI和溶剂混合均匀，得到混合物I；(2)将经步骤(1)处理所得混合物I涂抹于载玻片表面，干燥，置于稀有气体气氛下退火处理，即得所述HCPDI‑CdSe NPs薄膜。用本发明的方法制备得到的HCPDI‑CdSe NPs成膜性非常好，且表面平整。若按本发明的步骤合成，形成的膜只有在接触有机溶剂或施加机械力才能擦掉并损坏样品，非常方便催化剂的回收。在不加助催化剂的条件下具有较好的光催化全解水能力。

Description

一种HCPDI-CdSe NPs薄膜及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种HCPDI-CdSe NPs薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

面对日益严峻的环境问题，我们迫切需要进行能源转型。如何实现清洁、可再生太阳能的高效转换便成为众多学者的研究热点。半导体光催化是一种利用半导体将太阳能转换并存储成化学能的技术。半导体光催化技术受限于三个方面——太阳光的吸收、电荷的分离及转移、催化剂的界面反应。传统半导体材料无法同时优化这些问题，严重限制了其应用，因此大量工作用于其改性探索。在此过程中，一种有机-无机结构的半导体材料逐渐进入我们视野。

无机半导体材料一直是该领域的研究热点，但其大都存在光响应范围窄，仅在紫外光区表现出光催化效果；而紫外光仅仅占太阳光光谱的5％左右，因此阻碍了其商业推广。有机半导体材料因其具有较好的可见光响应逐渐被大家关注，但依旧存在光生电荷复合率高，光生载流子转移分离能力差，合成工艺复杂等问题。若能将无机半导体材料优越的电荷转移与分离能力和有机半导体优越的光吸收能力相结合形成一种新型光催化半导体材料，为形成具有商业化的光催化材料提供一种新的可能。但是这种材料依旧存在两者能带关系不匹配、有机-无机界面连接困难及不稳定的问题，这将阻碍光生载流子在界面处的快速迁移，严重影响其光催化性能。

此外，通常情况下，合成有机半导体存在过程复杂、成本较高及合成环境有毒等问题；合成CdSe纳米颗粒存在步骤繁多，结构不稳定等问题；混合后存在成品性能低，CdSe光腐蚀严重等问题。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HCPDI-CdSe NPs薄膜及其制备方法和应用，以解决或改善现有技术中，有机-无机半导体材料的光催化性能有待提高的问题。本发明的HCPDI-CdSe纳米颗粒(NPs)是通过高共轭PDI(3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺)与CdSe复合得到的。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将CdSe纳米颗粒与自组装的HCPDI和溶剂混合均匀，得到混合物I；(2)将经步骤(1)处理所得混合物I涂抹于载玻片表面，干燥后，置于稀有气体气氛下退火处理，即得所述HCPDI-CdSe NPs薄膜。

优选地，所述自组装的HCPDI是通过3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺在酸性条件下自组装得到的；所述CdSe纳米颗粒与HCPDI的质量比为(0.9-1.1):1。

优选地，步骤(2)中，所述退火处理的温度为240-260℃，退火时间为1.9-2.1h。

优选地，所述CdSe纳米颗粒采用包括下述步骤的方法制备得到：A1.将亚硫酸钠、硒粉和氢氧化钠混合研磨，得到第一混合物；A2.对所述第一混合物和乙酸镉进行混合研磨，得到块状棕色的第二混合物；A3.对所述第二混合物进行洗涤，得到CdSe糊状物质；A4.对所述CdSe糊状物质进行干燥、研磨，得到CdSe粉状物质；A5.对所述CdSe粉状物质进行退火，即得所述CdSe纳米颗粒。

优选地，所述亚硫酸钠、硒粉和氢氧化钠的摩尔比为1:(1.81-1.83):(3.63-3.65)；所述乙酸镉与硒粉的摩尔比为(0.9-5.1):1。

优选地，步骤A3中先后采用水和酒精对所述第二混合物进行洗涤；步骤A4中，所述干燥在稀有气体气氛下进行，所述干燥的温度为85-95℃，干燥的时间为9.9-10.1h；步骤A5中，所述退火的温度为245-255℃，退火的时间为1.9-2.1h。

优选地，所述自组装的HCPDI按照包括下述步骤的方法制备得到：B1.将3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与浓硫酸混合，超声后，得到红色混合溶液；B2.将经步骤B1处理得到的红色混合溶液与乙二醇水溶液混合均匀，静置后，得到紫红色悬浊液；B3.对所述紫红色悬浊液离心、洗涤，即得所述自组装的HCPDI。

优选地，步骤B1中，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与浓硫酸的质量体积比为1:(195-205)；步骤B2中，所述浓硫酸与乙二醇水溶液的体积比为1:(9.9-10.1)，所述静置的时间为44-46min。

本发明还提出了一种HCPDI-CdSe NPs薄膜，其采用下述技术方案：一种HCPDI-CdSe NPs薄膜，所述HCPDI-CdSe NPs薄膜采用如上所述的方法制备得到。

本发明还提出了一种HCPDI-CdSe NPs薄膜的应用，其采用下述技术方案：如上所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜在光催化全解水中的应用。

有益效果：

(1)采用本发明的方法制备得到的HCPDI-CdSe NPs成膜性非常好，且表面平整。若按本发明的步骤合成，形成的膜只有接触有机溶剂或施加机械力才能擦掉并损坏样品。在不加助催化剂的条件下具有较好的光催化全解水能力。由于其成膜性较好，可以大面积使用，有很好的应用前景。

(2)本发明的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法中采用的CdSe纳米颗粒是由CdSe粉状物质在空气气氛下研磨得到的，使CdSe粉状物质在研磨过程中部分氧化为CdO，从而引入O原子，可使CdSe纳米颗粒与HCPDI之间能够形成氢键，因其具有饱和性和方向性，使CdSe纳米颗粒在HCPDI表面能够分散均匀且结合稳定，能够在常温下以固态形式存在，在进行水解反应后依旧能够稳定存在。

(3)本发明所使用的设备及原料价格便宜，实验步骤简单易操作，产品成品率及产率高，得到的产品性能好且稳定性高，方便使用与回收。

附图说明

构成本申请的一部分说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

其中：

图1为本发明的一种实施例所采用的管式炉状态图(用于退火生成HCPDI-CdSeNPs薄膜)；

图2为本发明实施例1制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜微观形貌图；

图3为本发明实施例的HCPDI-CdSe NPs薄膜在光催化石英反应器中进行全解水的状态图；

图4为本发明实施例的HCPDI-CdSe NPs薄膜在光催化全解水实验中的图片；

图5为本发明实施例中HCPDI-CdSe NPs薄膜的光催化全解水的产氢与产氧性能测试结果图；

图6为本发明实施例制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜实物图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明针对目前有机-无机半导体材料存在光催化性能有待提高的问题，提供一种HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将CdSe纳米颗粒与自组装的HCPDI和溶剂混合均匀，得到混合物I；(2)将经步骤(1)处理所得混合物I涂抹于载玻片表面，干燥后，置于稀有气体气氛下退火处理，即得HCPDI-CdSe NPs薄膜。

其中，步骤(2)中的“干燥”是指将混合物I涂抹于载玻片表面后，薄膜由湿变干的过程，当混合物I呈金色时即可(即溶剂挥发后，呈现金色)；溶剂主要起溶解HCPDI的作用；优选地，溶剂为正己烷和无水乙醇的混合溶剂；优选地，稀有气体为氩气；本发明中稀有气体不可采用氮气替代，以避免在3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺分子中引入氮；退火处理主要起使产物结晶性更好、减少缺陷并有利于电子空穴传输的作用。

本发明通过将CdSe纳米颗粒与自组装的HCPDI混合，结合形成的糊状混合物涂抹于载玻片表面，可以得到与载玻片结合牢固的薄膜，再经退火处理，即可制备得到具有良好光催化性能的HCPDI-CdSe NPs薄膜。本发明的HCPDI-CdSe NPs薄膜制备方法简单高效，制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜不仅能够实现将无机-有机半导体材料有效结合起来，而且在将其应用于光催化分解水时，可在不添加任何牺牲剂的情况下有较强的全解水能力。

此外，混合物I成膜性好，且成膜后表面平整，可以大面积使用，具有良好的应用前景。按照本发明的方法制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜只有在接触有机溶剂或施加较大机械力的情况下才能被擦掉或损坏，与载玻片具有良好的结合性。当需要对HCPDI-CdSe NPs薄膜进行回收时，可通过向其施加有机溶剂或较大的机械力，使HCPDI-CdSe NPs薄膜与载玻片分离开来，以实现HCPDI-CdSe NPs薄膜的回收。

本发明优选实施例中，自组装的HCPDI是通过3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺在酸性条件下自组装制备得到的；CdSe纳米颗粒与HCPDI的质量比为(0.9-1.1):1(例如，0.9:1、1:1或1.1:1)。其中，CdSe纳米颗粒过多会导致光腐蚀效果加剧，腐蚀达到一定程度便会停止。HCPDI过多会导致光生空穴增多，产氢位点减少，减小产氢效率。

本发明优选实施例中，步骤(2)中，退火处理的温度为240-260℃

(例如，240℃、245℃、250℃、255℃或260℃)，退火时间为1.9-2.1h(例如，1.9h、2.0h或2.1h)。其中，退火温度过高会导致产物炭化、过低会导致结晶性不高、退火时间减少会导致结晶不完全、过长会导致成本变高，得不偿失。

本发明优选实施例中，CdSe纳米颗粒采用包括下述步骤的方法制备得到：A1.将亚硫酸钠、硒粉和氢氧化钠混合研磨，得到第一混合物；A2.对第一混合物和乙酸镉进行混合研磨，得到块状棕色的第二混合物；A3.对第二混合物进行洗涤，得到CdSe糊状物质；A4.对CdSe糊状物质进行干燥、研磨，得到CdSe粉状物质；A5.对CdSe粉状物质进行退火，即得CdSe纳米颗粒。其中，步骤A1的作用是将硒原子转换为硒离子；步骤A2可使A1得到硒离子与镉离子形成硒化镉；步骤A3可除去未反应及生成的杂质；步骤A4研磨得到纳米级颗粒；步骤A5进行退火结晶处理。优选地，步骤A4中的研磨在空气气氛下进行，以使得在研磨过程中，CdSe粉末物质部分被氧化为CdO，从而引入O原子，使CdSe NPs与HCPDI之间能够形成氢键，因其具有饱和性和方向性，使CdSe纳米颗粒在HCPDI表面能够分散均匀且结合稳定，能够在常温下以固态形式存在，在进行水解反应后依旧能够稳定存在。

本发明优选实施例中，亚硫酸钠、硒粉和氢氧化钠的摩尔比为1:(1.81-1.83):(3.63-3.65)(例如，1:1.81:3.63、1:1.82:3.63、1:1.83:3.63、1:1.82:3.64、1:1.82:3.65、1:1.83:3.64或1:1.83:3.65)；乙酸镉与硒粉的摩尔比为(0.9-5.1):1(例如，0.9:1、1.5:1、2.3:1、3.4:1、4.2:1或5.1:1)。改变乙酸镉与硒粉的比例，使Cd与Se的相对含量发生改变。成分的变化会使CdSe与HCPDI能带位置发生偏移，最终导致性能急剧下降。优选地，乙酸镉与硒粉的摩尔比为(0.9-3):1(例如，0.9:1、1.5:1、2.1:1、2.6:1或3:1)。

本发明优选实施例中，步骤A3中先后采用水和酒精对第二混合物进行洗涤；步骤A4中，干燥在稀有气体(例如，氩气)气氛下进行，干燥的温度为85-95℃(例如，85℃、90℃或95℃)，干燥的时间为9.9-10.1h(例如，9.9h、10.0h或10.1h)；步骤A5中，退火的温度为245-255℃(例如，245℃、250℃或255℃)，退火的时间为1.9-2.1h(例如，1.9h、2.0h或2.1h)。其中，温度过低会导致结晶性不够；从CdSe的相图可以看出，温度过高会使晶相发生改变，并引起CdSe挥发，严重降低CdSe的性能。时间过短结晶度不够，过长则增加成本。

本发明优选实施例中，自组装的HCPDI按照包括下述步骤的方法制备得到：B1.将3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与浓硫酸混合，超声后，得到红色混合溶液；B2.将经步骤B1处理得到的红色混合溶液与乙二醇水溶液混合均匀，静置后，得到紫红色悬浊液；B3.对紫红色悬浊液离心、洗涤，即得自组装的HCPDI。其中，乙二醇水溶液中的乙二醇分子可起到连接并组装3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺分子的作用，它可以与3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺分子形成氢键，使3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺分子可以组装成有序的聚合物。

本发明优选实施例中，步骤B1中，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与浓硫酸的质量体积比为1:(195-205)(例如，1:195、1:200或1:205；其中，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺的质量以g计，浓硫酸的体积以mL计)；步骤B2中，浓硫酸与乙二醇水溶液的体积比为1:(9.9-10.1)(例如，1:9.9、1:10或1:10.1)，静置的时间为44-46min(例如，44min、45min或46min)。其中，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺的质量以g计，浓硫酸(95％)的体积以mL计。其中，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺、浓硫酸和乙二醇水溶液的用量比例中，若3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺比例过小会浪费浓硫酸原料；若3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺比例过大会使其溶解不完全；若浓硫酸比例过小会浪费乙二醇溶液；若浓硫酸比例过大会引起溶液爆沸，且自组装也不完全。若静置的时间过长并不会造成明显变化，若静置时间过短则会导致自组装不完全。

本发明还提出了一种HCPDI-CdSe NPs薄膜，本发明实施例的HCPDI-CdSe NPs薄膜采用如上所述的方法制备得到。

本发明的HCPDI-CdSe NPs薄膜以自组装的HCPDI为基底，CdSe NPs均匀分布在自组装的HCPDI上，HCPDI的结构有利于吸附水分子并利于O₂的解离；分散的CdSe NPs有利于增强光吸收，提高太阳光的利用率，并产生更多的光生电子-空穴对；CdSe NPs内有少量的CdO，其不仅可以更好使CdSe与HCPDI结合，还可以更好地吸附水分子，进而提高光催化反应速率。

本发明还提出了如上所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的应用，本发明实施例的应用为：HCPDI-CdSe NPs薄膜在光催化全解水中的应用；其中，光催化全解水的产物为氢气和氧气。

下面通过具体实施例对本发明的一种HCPDI-CdSe NPs薄膜及其制备方法和应用进行详细说明。

下面实施例中采用的原料如下表1所示：

表1

实施例1

本实施例的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法包括下述步骤：

(1)CdSe纳米颗粒的制备，包括下述步骤：

A1.称取0.5237g亚硫酸钠，0.5993g硒粉和0.6052g粒状氢氧化钠，将其倒入研钵中研磨20min，得到第一混合物；

A2.称取5.9978g二水乙酸镉，倒入盛有第一混合物的研钵中继续研磨30min，得到块状的棕色物质(第二混合物)；

A3.将第二混合物转移至100mL的烧杯中，加入80mL去离子水，搅拌均匀后倒入3支50mL的离心管，并放入离心机进行离心处理，离心转速为10000转/min，离心5min。接着倒出上清液，加入30mL去离子水反复离心三次，同样的方法用无水乙醇离心三次，得到CdSe糊状物质。

A4.将CdSe糊状物质转移到管式炉中，在氩气气氛下90℃干燥10h后取出，将其研磨成粉状，得到CdSe粉状物质。

A5.将CdSe粉状物质在氩气气氛下250℃退火2h。

(2)制备自组装的HCPDI，包括下述步骤：

B1.称取0.1g的3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺置于50mL的烧杯中，用25mL的量筒量取20mL的浓硫酸(95％)倒入装有HCPDI的烧杯中，并超声搅拌30min，得到红色混合溶液；

B2.用100mL的量筒分别量取50mL的乙二醇及150mL的去离子水将其倒入500mL的烧杯中制成200mL的乙二醇水溶液(25vol％)，将超声搅拌后的红色混合溶液迅速倒入200mL乙二醇的水溶液(25vol％)中，用玻璃棒搅拌15min后，用保鲜膜封口并静置45min，得到紫红色悬浊液；

B3.将紫红色悬浊液倒入6支50mL的离心管中进行离心处理，随后每支离心管中加入35mL的去离子水离心五次，同样的方法用无水乙醇离心一次，得到紫色糊状自组装的HCPDI。

(3)制备HCPDI、CdSe NPs混合物：称取步骤(1)所得0.1g CdSe NPs放入步骤(2)得到的0.1g自组装HCPDI中，用移液枪添加2mL正己烷与2mL无水乙醇到HCPDI与CdSe NPs混合物中，用玻璃棒将混合物进行搅拌10min，使其混合均匀，得到HCPDI、CdSe NPs混合物。

(4)制备HCPDI-CdSe NPs薄膜：将步骤(3)得到的混合物均匀涂抹在10mm×20mm×1mm的载玻片上，待载玻片上的混合物变为金黄色，将图1所示的高温管式炉中的炉管用去离子水进行擦拭，之后用无水乙醇擦拭、晾干，保证管内清洁；将载有样品的载玻片轻轻平放在50mm×20mm×20mm的石英舟上，然后轻轻推入炉管中间，密封法兰后，氩气抽真空清洗炉管3次，每次抽到2×10^-2Torr，再通入氩气至大气压6.9×10^-2Torr，排除管内空气，放入高温管式炉中250℃下退火2h，控制氩气流速为20mL/min，升温速率为4℃/min，待自然冷却到室温，取出石英舟，得到本实施例的HCPDI-CdSe NPs薄膜(实物图如图6所示)。

(5)产物储存：对制备的HCPDI-CdSe NPs薄膜储存于样品袋中，密封保存，要防潮、防酸碱盐侵蚀、避光，储存温度20℃，相对湿度10％。

其中，图1为本发明实施例的管式炉退火生成HCPDI-CdSe NPs薄膜的状态图，各部件位置及连接关系要正确，按序操作。步骤(1)中，CdSe糊状物质的干燥与退火在高温管式炉中进行，且是在氩气气氛、加热状态下完成的。

对本实施例制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜进行形貌和结构分析：图2为HCPDI-CdSe NPs薄膜的微观形貌图；由图2可以明显看出：CdSe纳米颗粒均匀分散在HCPDI上，这种结构具有很强的光生电荷分离能力，能够增大全解水时的光吸收范围并促进电荷转移。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中，亚硫酸钠的用量为0.5356g、硒粉的用量为0.6075g，粒状氢氧化钠的用量为0.6189g，二水乙酸镉的用量为2.0723g。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中，亚硫酸钠的用量为0.5237g、硒粉的用量为0.5976g，粒状氢氧化钠的用量为0.6051g，二水乙酸镉的用量为10.0798g。

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中，CdSe 90℃干燥10h后，直接升温至250℃退火2h，将退火后的CdSe取出并研磨成粉状；其余均与实施例1保持一致。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中，省略将CdSe粉状物质在氩气气氛下250℃退火2h的步骤；其余均与实施例1保持一致。

对比例3

本对比例与实施例2的区别仅在于：步骤(1)中，CdSe 90℃干燥10h后，直接升温至250℃退火2h，将退火后的CdSe取出并研磨成粉状；其余均与实施例2保持一致。

对比例4

本对比例与实施例2的区别仅在于：步骤(1)中，省略将CdSe粉状物质在氩气气氛下250℃退火2h的步骤；其余均与实施例2保持一致。

对比例5

本对比例与实施例3的区别仅在于：步骤(1)中，CdSe 90℃干燥10h后，直接升温至250℃退火2h，将退火后的CdSe取出并研磨成粉状；其余均与实施例3保持一致。

对比例6

本对比例与实施例3的区别仅在于：步骤(1)中，省略将CdSe粉状物质在氩气气氛下250℃退火2h的步骤；其余均与实施例3保持一致。

实验例

将上述制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜用于光催化全解水，产生氢气和氧气，具体过程如下：

(1)用100mL的量筒量取75mL的去离子水，从图3中的光催化石英反应器上方倒入，用镊子将载物台放入反应器底部，之后用镊子将退火后的样品放置在载物台上方。放上橡胶圈与石英盖，用固定夹夹紧使反应器处于密封状态。

(2)将氩气以1mL/min的流速通入进气口，持续通入30min，将反应器内的空气排净，随后先关闭排气口，再关闭通气口，使反应器密封。

(3)将光催化石英反应器的上方置于氙灯正下方，打开氙灯使光线能够照射在样品上，并持续光照4h进行全解水反应，反应过程如图4所示。

(4)利用针管抽取5mL反应后光催化石英反应器内的气体，利用色谱仪测得产氢速率和产氧速率。

实验结果如图5和下表1所示：

表1

综上所述：

本发明制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜可在无牺牲剂存在的条件下光催化全解水，且产氢和产氧速率均较高；

对比例1、3、5制备得到的HCPDI-CdSe NPs薄膜在光催化下，对反应后的气体进行检测，未有产物形成，未达到使用标准。原因在于氧原子未能引入，使得HCPDI与硒化镉之间没有形成稳定的连接，阻碍了光生载流子在异质结界面上的分离与传输，因此不具有全解水的能力。

对比例2、4、6相较于实施例1、2、3性能均有明显下降。原因在于未退火的硒化镉纳米颗粒不具有良好的结晶性，不利于光生载流子的传输且存在较严重的复合现象，因此光催化全解水性能并不是很好。

对比实施例1、2和3，实施例1性能达到最高，原因在于原料配比的改变会导致价带位置发生偏移，使得实施例1能形成相较于实施例2、3更强的内建电场，更利于光生载流子的分离与传输，具有更好的全解水性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将CdSe纳米颗粒与自组装的HCPDI和溶剂混合均匀，得到混合物I；

(2)将经步骤(1)处理所得混合物I涂抹于载玻片表面，干燥后，置于稀有气体气氛下退火处理，即得所述HCPDI-CdSe NPs薄膜。

2.根据权利要求1所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，所述自组装的HCPDI是通过3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺在酸性条件下自组装得到的；

所述CdSe纳米颗粒与HCPDI的质量比为(0.9-1.1):1。

3.根据权利要求1所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述退火处理的温度为240-260℃，退火时间为1.9-2.1h。

4.根据权利要求1所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，所述CdSe纳米颗粒采用包括下述步骤的方法制备得到：

A1.将亚硫酸钠、硒粉和氢氧化钠混合研磨，得到第一混合物；

A2.对所述第一混合物和乙酸镉进行混合研磨，得到块状棕色的第二混合物；

A3.对所述第二混合物进行洗涤，得到CdSe糊状物质；

A4.对所述CdSe糊状物质进行干燥、研磨，得到CdSe粉状物质；

A5.对所述CdSe粉状物质进行退火，即得所述CdSe纳米颗粒。

5.根据权利要求4所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，所述亚硫酸钠、硒粉和氢氧化钠的摩尔比为1:(1.81-1.83):(3.63-3.65)；

所述乙酸镉与硒粉的摩尔比为(0.9-5.1):1。

6.根据权利要求4所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，步骤A3中先后采用水和酒精对所述第二混合物进行洗涤；

步骤A4中，所述干燥在稀有气体气氛下进行，所述干燥的温度为85-95℃，干燥的时间为9.9-10.1h；

步骤A5中，所述退火的温度为245-255℃，退火的时间为1.9-2.1h。

7.根据权利要求1所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，所述自组装的HCPDI按照包括下述步骤的方法制备得到：

B1.将3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与浓硫酸混合，超声后，得到红色混合溶液；

B2.将经步骤B1处理得到的红色混合溶液与乙二醇水溶液混合均匀，静置后，得到紫红色悬浊液；

B3.对所述紫红色悬浊液离心、洗涤，即得所述自组装的HCPDI。

8.根据权利要求7所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜的制备方法，其特征在于，步骤B1中，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与浓硫酸的质量体积比为1:(195-205)；

步骤B2中，所述浓硫酸与乙二醇水溶液的体积比为1:(9.9-10.1)，所述静置的时间为44-46min。

9.一种HCPDI-CdSe NPs薄膜，其特征在于，所述HCPDI-CdSe NPs薄膜采用如权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到。

10.如权利要求9所述的HCPDI-CdSe NPs薄膜在光催化全解水中的应用。