[发明专利]一种碳点/二维MoS2

说明书

本发明属于纳米材料及催化技术领域，具体涉及一种碳点/二维MoS₂复合光催化剂及其制备方法。技术方案是以MoS₂粉末和N,N‑二甲基甲酰胺为原料；经过制备MoS₂与DMF混合液、二维MoS₂纳米片悬浮液、水热法制备二维MoS₂/碳点复合沉淀、离心、洗涤、真空干燥等四个主要步骤，得到碳点/二维MoS₂复合光催化剂。本发明制备的碳点/二维MoS₂复合光催化剂具有优异的光氧化性，本发明可用于光催化降解染料等领域。

技术领域

本发明属于纳米材料及催化技术领域，具体涉及一种碳点/二维MoS₂复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

碳点是一种新兴的零维碳纳米材料，它具有原材料丰富、制备简单、成本低廉、绿色无毒等优点，还具有半导体特性、大的比表面积以及表面官能化的基团等性能。因此，碳点在光能转化领域具有重要的应用价值。然而，碳点在捕获可见光和光生电荷有效分离、转移上存在挑战。将碳点与其他半导体纳米构建复合结构，不但可以提高太阳光的捕获能力，而且还有助于促进光生电荷的分离、转移及转化，从而可以有效提高光催化效率。MoS₂属于类石墨烯结构的层状半导体，体相MoS₂的光学带隙在～1.2eV附近，随着层数降低，带隙值逐渐增大，三层、两层、单层MoS₂的光学带隙值分别为～1.4eV、～1.6eV、～1.8eV [NanoLett.2012,12:3695-3700]。二维MoS₂吸收可见光的能力强、光学稳定性好[NanoLett.2013,13:3664-3670；ACS nano 2015,9:11302-11309]。同时，二维MoS₂具有非常大的比表面积，催化活性位点的数量比三维结构要多，同时原子级的尺寸减小了光生载流子迁移距离，使其能够更快的迁移至表面。利用零维碳点与二维MoS₂复合，能够促进光生电荷的分离与转移，并且可以在二维结构丰富的活性位点上参与氧化还原反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺较为简单、控制容易且效率高的一种碳点/二维 MoS₂复合光催化剂。

本发明的另一发明目的是提供该复合光催化剂的制备方法。

本发明所采取的技术方案是，一种碳点/二维MoS₂复合光催化剂，其中，包括下列用量的原料：60-100mg的MoS₂的粉末，20-40mL的N,N-二甲基甲酰胺。

一种制备所述碳点/二维MoS₂复合光催化剂的方法，其中，包括以下步骤：

(1)将上述用量的MoS₂粉末分散于上述用量的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌15min，然后在350W的功率下，温度为30℃的条件下恒温超声6-8h，获得MoS₂与N,N-二甲基甲酰胺的混合液；

(2)将步骤(1)中获得的混合液在3000r/min或6000r/min的条件下离心20min，取上层悬浮液体，得到100-800nm宽的二维MoS₂纳米片悬浮液；

(3)将步骤(2)中得到的二维MoS₂纳米片悬浮液置于水热反应釜中，在180-220℃的条件下反应6-12h，使悬浮液中的N，N-二甲基甲酰胺生成碳点并在二维MoS₂纳米片上生长，待反应结束后，先进行冷却，然后在10000r/min的转速下离心，收集获得的沉淀物；

(4)把步骤(3)所得的沉淀物经过若干次洗涤后，置于真空干燥箱内，在60-80℃下干燥，即得到碳点/二维MoS₂复合光催化剂。