[发明专利]一种带有表面配体的CdSe/CdS核壳结构光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种带有表面配体的CdSe/CdS核壳结构光催化剂，其特征在于，该光催化剂由直径3.9nm的CdSe颗粒为核，表面生长六层，形成粒径平均大小为10nm的CdSe/CdS核壳量子点，CdSe/CdS核壳量子点表面通过配体修饰带有表面配体，所述配体为油胺、S^2-离子或聚丙烯酸聚合物。

2.如权利要求1所述的种带有表面配体的CdSe/CdS核壳结构光催化剂的制备方法，其具体制备步骤如下：

一、制备油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点，具体步骤如下：

1)、将1.2-1.7g十八胺和3-6mL十八烯加入50mL反应容器中；

2)、加入分散在正己烷中的CdSe纳米颗粒，颗粒直径3.9nm，加入量为2.9×10^-7mol，将反应体系加热至90～100℃，保持30～40min，然后将容器抽真空30～40min，以去除正己烷和其他的低蒸汽压杂质；

3)、在氩气流下将反应体系加热至200～260℃，在此条件下进行壳生长，向反应体系中分六次交替加入镉溶液和硫溶液；氧化镉的油酸溶液，硫溶液为单质硫的十八烯溶液；镉溶液和硫溶液的浓度均为0.15～0.3mol/L；镉溶液和硫溶液的加入时间间隔为5～15min；

4)、最后一次滴加完成后，溶液在250～280℃下继续保持30～40min，最后冷却至室温，在CdSe核表面生长出6层CdS壳；为了纯化，通过连续甲醇萃取除去未反应的化合物和副产物，直到甲醇相澄清；除去溶剂后得到油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点，获得分散在溶剂中；

二、制备聚丙烯酸聚合物修饰的CdSe/CdS核壳量子点，具体步骤如下：

1)、将0.3～0.6g聚丙烯酸聚合物溶解在3mL二甘醇中，然后在50～60℃下抽真空30～40min，得到溶液A；

2)、注射3～4mL浓度为1.5×10^-5mol/L油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点氯仿分散液于溶液A中，并将溶液加热至160～190℃；注射后，溶液立即变浑浊，然后逐渐变澄清时，表明配体交换已经完成；

3)溶液冷却至室温后，加入丙酮使量子点沉淀，将量子点洗涤3～5次，最后分散在水中；

三、制备S^2-修饰的CdSe/CdS核壳量子点，具体步骤如下：

1)将0.5～2mL浓度为2mg/mL的油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点甲苯分散液，与0.5～2mL浓度为5mg/mL的K₂S的甲酰胺溶液混合；

2)搅拌10～15min，使油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点从甲苯相转移到甲酰胺相中，相转移过程中完成S^2-和油胺的配体交换；相转移可以通过甲苯和甲酰胺相的颜色变化来容易地监控，甲苯相由红色变成无色，甲酰胺相同时无色到红色；

3)分离出甲酰胺相，然后用甲苯洗涤三次，然后将洗涤的甲酰胺相通过0.2μm PTFE过滤器过滤，并加入1～1.5mL乙腈沉淀出S^2-修饰的CdSe/CdS核壳量子点；最后，将获得的沉淀物重新分散在甲酰胺中。

3.如权利要求1所述的带有表面配体的CdSe/CdS核壳结构光催化剂制备还原石墨烯的应用，具体步骤如下：

1)在N,N-二甲基甲酰胺中，通过超声波作用下从天然石墨粉中剥离出氧化石墨烯，除去N,N-二甲基甲酰胺，得到氧化石墨烯；

2)将20mL浓度为3×10^-6mol/L的油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点加入到20mL浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯的水溶液中，混合超声处理1～1.5h；

3)加入10mL乙醇，通过在8500～10000rpm下离心10min将沉淀物与溶剂分离，并在在60～80℃干燥后；得到油胺修饰的CdSe/CdS核壳量子点-氧化石墨烯复合物；

4)在可见光的照射0.5～4h可将氧化石墨烯还原为还原石墨烯；

或者，采用如下步骤：

1)制备PDDA修饰的氧化石墨烯；将20mL浓度为10mg/mL的PDDA水溶液和20mL浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液搅拌混合，在室温下搅拌反应2h后，10000-15000rpm转速离心三次，除去过量的PDDA，将其分散在20mL水溶液中；

2)将20mL浓度为3×10^-6mol/L的S^2-修饰的CdSe/CdS核壳量子点甲酰胺分散液或聚丙烯酸聚合物修饰的CdSe/CdS核壳量子点水溶液，与PDDA修饰的氧化石墨烯水溶液混合并搅拌1～2小时，

3)将混合溶液在8500-10000rpm下离心分离10～20min，烘箱中60～80℃干燥10～12小时得到S^2-修饰的CdSe/CdS核壳量子点-氧化石墨烯复合物或聚丙烯酸聚合物修饰的CdSe/CdS核壳量子点-氧化石墨烯复合物；

4)将S^2-修饰的CdSe/CdS核壳量子点-氧化石墨烯复合物或聚丙烯酸聚合物修饰的CdSe/CdS核壳量子点-氧化石墨烯复合物在可见光的照射0.5-4小时将氧化石墨烯还原为还原石墨烯。