[发明专利]掺杂的量子点催化剂及其制备方法、包含掺杂的量子点催化剂的制氢体系及制氢方法

权利要求书

1.一种掺杂金属离子的量子点催化剂，其特征在于：所述催化剂包括捕光单元和催化单元，所述捕光单元包括量子点，所述催化单元包括掺杂到量子点中的金属离子，所述金属离子在量子点上的分布包括如下一种或多种方式：

(1)附着在量子点的表面；

(2)均匀分布在量子点中；

(3)以梯度合金的形式存在量子点中；

(4)在核壳量子点中只存在于量子点的核上；

(5)在核壳量子点中只存在于量子点的壳上；

(6)在核壳量子点中核与壳均被掺杂；

制备该掺杂金属离子的量子点催化剂包括如下步骤：

S1将合成的量子点在有机溶剂中稳定分散；

S2将步骤S1中在有机溶剂中稳定分散的量子点与无机金属盐混合，在室温或加热条件下进行反应，制得掺杂金属离子的量子点催化剂；

步骤S1中所述的将合成的量子点在有机溶剂中稳定分散包括如下步骤：将量子点纯化；将纯化后的量子点置于有机溶剂中，超声分散，形成稳定分散的量子点溶液；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、苯、甲苯、四氢呋喃、乙腈、吡啶、氯仿、三辛基氧膦和三辛基膦中的一种或几种；

所述纯化包括如下步骤：将量子点沉淀；将沉淀用有机溶剂清洗多次或者用透析的方式纯化；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、苯、甲苯、四氢呋喃、乙腈、吡啶、氯仿、三辛基氧膦和三辛基膦中的一种或几种；所述超声分散的时间为2.0min～24.0h；所述量子点选自CdSe/ZnS、CdSe/ZnO、CdSe/CdS、CdTe/CdSe、CdS/ZnSe、CdS/ZnTe、CdS和CdSe量子点中的一种或几种；所述金属离子为无机金属离子，所述无机金属离子选自铁、钴、镍、铜、银、锰、铑、金和铅的无机金属离子中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的掺杂金属离子的量子点催化剂，其特征在于，所述无机金属盐选自铁、钴、镍、铜、银、锰、铑、金和铅的无机金属盐中的一种或几种。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的掺杂金属离子的量子点催化剂的光催化体系，其特征在于，包括：

掺杂金属离子的量子点；

生物质；

可见光。

4.根据权利要求3所述的光催化体系，其特征在于：所述生物质为电子牺牲体，所述电子牺牲体选自胺类、巯基类和醇类化合物中的一种或几种；所述可见光的波长大于410nm，由LED灯、高压汞灯或模拟太阳光源提供。

5.根据权利要求3所述的光催化体系，其特征在于：所述生物质为电子牺牲体，所述电子牺牲体选自三乙胺、三乙醇胺、二异丙胺、二乙胺、L-半胱氨酸、谷胱甘肽、巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙胺、对甲基苯硫酚、对甲氧基苯硫酚、对三氟甲基苯硫酚、正丁硫醇、正己硫醇、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。

6.一种基于权利要求1-2任一项所述的掺杂金属离子的量子点催化剂的光催化体系重整生物质并制氢的方法，包括如下步骤：

(1)在反应器中，加入掺杂金属离子的量子点催化剂；

(2)向步骤(1)的掺杂金属离子的量子点中加入水、生物质，得到混合溶液；

(3)调节步骤(2)得到混合溶液的pH值为1.0～14.0；

(4)将步骤(3)中的混合溶液置于可见光下照射，重整生物质并产生氢气；

其中，所述生物质为电子牺牲体，所述电子牺牲体选自胺类、巯基类和醇类化合物中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述重整生物质并制氢的方法，其特征在于：所述可见光的波长大于410nm。

8.根据权利要求6所述重整生物质并制氢的方法，其特征在于：所述生物质为电子牺牲体，所述电子牺牲体选自三乙胺、三乙醇胺、二异丙胺、二乙胺、L-半胱氨酸、谷胱甘肽、巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙胺、对甲基苯硫酚、对甲氧基苯硫酚、对三氟甲基苯硫酚、正丁硫醇、正己硫醇、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。