[发明专利]一种CdS/MoS2/C60C(COOH)2三元复合材料的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种CdS/MoS₂/C₆₀C(COOH)₂三元复合材料的制备及其应用，属于无机材料合成技术领域。首先采用简单的溶剂热法分别制备出CdS和MoS₂纳米材料，接着两者表面相互结合形成CdS/MoS₂二元复合材料，最后将其与所制备的C₆₀羧酸衍生物C₆₀C(COOH)₂进行吸附复合，制备出含有不同C₆₀C(COOH)₂负载量的三元复合材料。富勒烯自身无毒，通过羧基官能团的修饰可以达到较好的生物相容性和亲电性，在其表面负载CdS纳米材料以及助催化剂MoS₂后促进了半导体材料的电子与空穴的分离效率，有效提高了CdS/MoS₂在可见光下对罗丹明B的降解速度，增强了半导体纳米材料的光催化活性。

技术领域

本发明属于无机材料合成技术领域，具体涉及一种简便制备CdS/MoS₂/C₆₀C(COOH)₂复合材料的方法以及该复合材料在可见光下对罗丹明B降解的应用。

背景技术

目前传统化石燃料例如煤、石油和天然气等的巨大消耗不仅造成了能源短缺，也导致了严重的环境污染，甚至直接威胁到了人类的生存。而解决环境问题中传统污染物处理方法虽然效率髙，但是处理过程中不可避免地会产生对环境有害的副产物，并且无法实现可持续应用。近年来，科研工作者发现一些半导体材料的物理化学过程能够应用于清洁能源的产生和有机污染物的降解，而且牵涉到的相关反应驱动力是可再生能源太阳光，对环境无任何污染。因此，这些半导体光催化材料通过对太阳能的吸收和转化实现污染物的降解为人类创造了一种更为绿色环保的方式，具有重要的研究价值。

在这些半导体光催化剂中，CdS材料受到广泛关注。因为它具有制备方法简单、成本低、禁带宽度(2.4eV)窄、稳定性好、在太阳光的照射下就可以有效的激发其电子和空穴的分离等特点，在环境净化和太阳能转化中有着举足轻重的作用。但是在实际应用中，窄禁带的CdS却没有宽禁带的TiO₂应用广泛，一个重要的原因就是因为其自身存在光腐蚀现象。针对这一问题，国内外科学家们一直在着手对CdS进行修饰。其中层状结构可以促进电子的传递，同时自身层状边缘也具有较好的光催化活性的MoS₂经常被科研人员选作修饰CdS的助催化剂，有人报道用MoS₂修饰CdS后发现，可以提高CdS的光响应活性，随着MoS₂的修饰的含量增加，MoS₂-CdS的紫外可见区域DRS的吸收带边可由500nm拓展到800nm。另外还有人发现MoS₂的层数越少，所修饰得到的MoS₂-CdS催化活性越高，这主要是因为MoS₂的层数越少，就可以使更多的S暴露在外面，而单层MoS₂与多层的MoS₂相比其导带的电位更负，因此具有更高的还原活性。

C₆₀是1985年发现的一种碳的同素异形体，由60个C组成的足球状的单质，在空间结构上具有很好的对称性，特别是由于其自身独特的共轭大π结构和性质，使得C₆₀成为很好的电子接受体。因此考虑将C₆₀作为基质材料与上述半导体纳米材料进行复合，通过C₆₀自身的结构特点来促进光生电子的转移，从而可以有效的降低光催化过程中光生电子和空穴的复合率，提高半导体光催化的活性，进而用于太阳能电池、光催化和染料电池等领域中。

发明内容