[发明专利]一种高效界面电荷转移的金属/半导体异质结复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效界面电荷转移的金属/半导体异质结复合材料的制备方法。其是先利用溶剂热法合成带负电的CdSe量子点，并采用有机还原法萃取得到带正电的Pd@DMAP胶体溶液，然后通过简单的静电自组装方法，制备出在室温下稳定并具有高效界面电荷转移的CdSe@Pd纳米复合材料。该纳米复合材料在等光强强度的可见光（λ420 nm）照射下具有明显优于单一组分半导体（CdSe）的还原性和稳定性，而可用于对硝基苯胺的催化还原，且其制备过程工艺简单，绿色环保，有利于环境和能源的可持续发展。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种高效界面电荷转移的金属/半导体异质结复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，光催化领域由于其绿色无污染，且在光催化制氢、选择性光氧化还原和有机污染物降解反应等领域有着广阔的应用前景，有望于解决能源环境危机而备受关注。而具有特定结构的纳米功能集成复合材料，克服了单组分纳米粒子的不足，能够将不同物质所具备的多种功能有机地结合在一起，展现出普通单组分纳米粒子无法比拟的优越性能，因此在各个领域得到了广泛的应用，例如光电化学、量子点、传感器和催化等。

其中，零维纳米半导体CdSe量子点与传统的纳米棒、纳米线和块体材料相比，具有独特的结构优势，包括更大的比表面积和孔隙体积、更强的光吸收/光散射、光稳定性以及其独特的量子尺寸效应。但由于CdSe量子点基体自身激发的电子空穴容易自身快速重组和发生不必要的团聚，不利于光生载流子快速有效的电荷传输和光生电子空穴对的空间分离，导致被激发的光生电子空穴无法有效的参与光氧化还原反应，因而限制了CdSe量子点的光催化应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有单一半导体组分催化性能的不足，而多数情况下合成复合材料的程序较为复杂的问题，提供了一种高效界面电荷转移的金属/半导体异质结复合材料的静电自组装制备方法，该方法可以实现对目标产物的稳定高效合成，所制得的纳米复合材料具有显著区别于单一组分半导体的光催化活性和选择性，且其循环性能好、制作成本低、生产工艺简单、可宏观制备、环境友好、易回收。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效界面电荷转移的金属/半导体异质结复合材料的制备方法，是先利用溶剂热法合成带负电的CdSe量子点，并采用有机还原法萃取得到带正电的Pd@DMAP胶体溶液，然后通过静电自组装的方法制备出在室温下稳定并具有高效界面电荷转移的CdSe@Pd纳米复合材料；其具体包括以下步骤：

（1）CdSe量子点的制备：

在200 mL、2 mmol/L的CdCl₂·2.5H₂O的水溶液中持续通入氮气，并不断搅拌以充分去除溶解在水中的氧气，随后加入230μL巯基乙酸（MAA）作为稳定剂，剧烈搅拌2h，并用浓度为1 mol/L的NaOH溶液调节pH值至11；另将0.632g NaBH₄溶于10mL去离子水中，加入0.2106g硒粉，冰浴中低速搅拌2h并持续通入氮气以防止氧化，制得无氧NaHSe水溶液；然后将5mL新鲜制备的NaHSe水溶液迅速注入上述CdCl₂·2.5H₂O的水溶液中，溶液变橙红色，并于80℃下剧烈搅拌回流反应4h，反应结束后冷却至室温，加入等体积乙醇并剧烈搅拌1h后进行静置，取沉淀用乙醇洗3-5次，离心，干燥（真空干燥，温度为50~70℃），得到CdSe量子点；

（2）Pd@DMAP胶体溶液的制备：