[发明专利]自催化-异质结型光电复合材料及其制备、传感应用在审

专利信息
申请号: 202010561937.1 申请日: 2020-06-18
公开(公告)号: CN111715243A 公开(公告)日: 2020-09-29
发明(设计)人: 臧杨;江婧婧;樊静;薛怀国 申请(专利权)人: 扬州大学
主分类号: B01J27/051 分类号: B01J27/051;G01N21/76;G01N27/26
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 邹伟红
地址: 225009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 催化 异质结型 光电 复合材料 及其 制备 传感 应用
【说明书】:

发明首次提出了自催化‑异质结光电复合材料的概念,公开一种自催化‑异质结型光电复合材料及其制备、传感应用,具体步骤为:首先,采用溶剂热法合成一种在可见光波长范围内光电转换效率有待提升且单一结构的CdS纳米材料作为核层基底,并在其表面修饰具有模拟酶特性且与其能级匹配的MoS2纳米材料作为壳层,成功获得同时具有过氧化物酶特性和异质结增强效应的MoS2/CdS光电复合材料。该复合光电材料具有较强的模拟酶催化活性、且光电流响应显著增强,在光电传感领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及自催化-异质结型光电复合材料及其制备方法、应用,属于光电纳米材料领域。

背景技术

光电传感器是一种将光电活性材料与分析检测中常用的识别方式相结合,利用光电活性材料和识别信息转换的特性来检测目标物的化学信息的传感装置。由于光电传感器以光信号作为激发源,电信号作为输出源,因而具有背景信号低、灵敏度高等优势,已成功应用于众多疾病标志物的分析检测。在光电分析中,光电活性材料对传感器性能有着至关重要的影响。目前,常用的光电活性材料主要包括金属硫化物、金属氧化物、类石墨烯(如过渡金属二硫化物)等纳米材料。尽管如此,对于单独的光电活性材料,其激发态的电子-空穴对易于复合,光电转换效率低,光稳定性不理想[2]。为改善这种情况,将其与一种或多种能级匹配的半导体纳米材料紧密接触形成异质结构,进一步促进光生载流体的传递速率,能够有效提高体系的光电性能。例如,MoS2纳米材料作为光催化剂能够促进光生电子在MoS2/ZnO异质结界面间的迁移速率,显著提高其光电流响应。值得一提的是,特定MoS2纳米材料也呈现优异的模拟酶特性,可作为过氧化物酶引发酶催化反应来调控检测信号的变化,这意味着MoS2纳米材料在光电生物传感中有可能同时作为模拟酶和光催化剂。基于这一开创性思想的启发,如将具有模拟酶特性的光催化剂与其能级匹配的半导体纳米材料相结合形成自催化-异质结型光电复合材料,不仅能够避免生物酶活性受环境影响较大、容易失活和难于储存的限制,提高体系的光电转换效率,还可以借助催化反应设计巧妙的信号调控机制,更有创意地构建自催化驱动的生物传感器件,这对未来光电传感技术的发展有着不可估量的价值。

发明内容

本发明目的是提供一种自催化-异质结型光电复合材料的制备方法,能够可控合成同时具有异质结构和模拟酶活性的光电活性材料。

实现本发明的目的提供技术方案如下:

本发明包括以下步骤:

首先,采用溶剂热法制备一种单一结构的硫化镉(CdS)纳米材料(如纳米棒、纳米花、纳米笼或量子点)作为核层基底。

进一步地,CdS的前驱体通常为Cd(NO3)2·4H2O和SC(NH2)2

进一步地,其溶剂为乙二胺。

进一步地,反应时间为12h~30h。

随后,采用溶剂热在其表面负载具有模拟酶特性且与其能级匹配的MoS2作为壳层,获得同时具有模拟酶特性和异质结增强的自催化-异质结型光电复合材料。

进一步地,MoS2的前驱体通常为(NH4)6Mo7O24·4H2O和SC(NH2)2

进一步地,其溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。

进一步地,反应时间为12h~30h。

本发明相对于现有技术相比具有显著优点为:

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