[发明专利]二茂铁衍生物修饰Ag-In-Zn-S量子点的方法及应用

说明书

本发明属于光催化制氢技术领域，涉及Ag‑In‑Zn‑S量子点，尤其涉及一种二茂铁衍生物修饰Ag‑In‑Zn‑S量子点的方法，包括：将Ag‑In‑Zn‑S量子点分散于以二甲基亚砜为溶剂的二茂铁衍生物溶液并超声均匀，90～130℃水热反应2～4h，其中所述二茂铁衍生物与Ag‑In‑Zn‑S量子点的质量比为0.25～1:100。本发明所制得的二茂铁衍生物修饰Ag‑In‑Zn‑S量子点，分散性良好，稳定性高，可应用于光催化制氢。本发明采用功能性配体量子点水热法后处理的方式实现对AIZS量子点光催化性能及稳定性的提升。量子点可见光光催化分解水制氢速率为纯的合成量子点的1倍，在经过4次循环，其制氢量没有任何下降，说明具有良好的稳定性。本发明工艺简单，价廉易得，便于批量生产，无毒无害，符合环境友好要求。

技术领域

本发明属于光催化制氢技术领域，涉及Ag-In-Zn-S量子点，尤其涉及一种二茂铁衍生物修饰Ag-In-Zn-S量子点的方法及应用。

背景技术

随着人类经济生活的快速发展，能源消耗逐年上升，加剧了化石燃料的枯竭。化石燃料的使用带来了严重的环境问题，所以新型能源替代化石燃料势在必行。氢气具有燃烧量大、副产物无污染等优点成为理想的绿色能源。过去的几十年，光催化制氢一直被认为是最直接有效的将太阳能转化为氢能的途径。

Ag-In-Zn-S量子点因其合成方法简单，具有较好的光吸收带而受到广泛重视。但是Ag-In-Zn-S量子点由于晶格缺陷导致空穴迁移率较低，以及被表面缺陷所捕获而造成光腐蚀现象的发生。YaNan Liu等人，通过在氮化碳上的-NH₂或-NH-官能团，利用氢键吸附作用直接将FcA（二茂铁羧酸）连接在氮化碳上作为表面空穴配体使用。考虑到附加的电荷分离途径、增强的空穴转移动力学和极快的分子间自由基反应，可以有效地抑制电荷重组，提高制氢效率；在优化条件下，4% FcDA/C₃N₄复合催化剂达到了77.91 μmol·h^-1的制氢速率，是纯C₃N₄的6倍左右，且循环稳定性无明显下降。Brandon H等人，通过旋涂的方式在薄膜晶体管中的涂层中加入二茂铁溶剂形成了一种新的多晶形，使得分子间隙减小，根本上是π-π键之间离减小而增强电荷的流动性。最终优化后，得到电荷移动率达到约0.19 cm²·v⁻¹·s⁻¹，是纯聚合物器件的三倍。Tina X. Ding等人，研究了CdSe/CdS表面覆盖不同种二茂铁衍生物，他们研究了不同链长、不同二茂铁上的官能团及壳层厚度对于二茂铁提取空穴的速率。最后得到，通过异质结和配体来减少陷阱，并有效地提取99% 空穴。

因此，本发明以二茂铁衍生物作为空穴提取剂对Ag-In-Zn-S量子点光催化性能和其稳定性的研究。将二茂铁衍生物通过水热法与AG-In-Zn-S量子点进行修饰，二茂铁衍生物中较高HOMO能级轨道可以有效的将量子点中的空穴提取出来，AIZS-FcA量子点可以高效稳定的在光催化下进行制氢的研究。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是在于公开一种二茂铁衍生物修饰Ag-In-Zn-S量子点的方法。

该方法以硝酸银、硝酸铟、二水合乙酸锌、L-半胱氨酸、硫代乙酰胺、二茂铁甲酸、二茂铁甲醇、甲基二茂铁为原料，利用水热法来合成具有良好可见光催化活性和稳定性的纳米光催化剂的方法。

本发明通过以下步骤实现：

二茂铁衍生物修饰Ag-In-Zn-S量子点的方法，包括：将Ag-In-Zn-S量子点分散于以二甲基亚砜为溶剂的二茂铁衍生物溶液并超声均匀，90～130℃水热反应2～4h，优选110℃反应4h，其中所述二茂铁衍生物与Ag-In-Zn-S量子点的质量比为0.25～1: 100，优选0.5:100。

本发明较优公开例中，所述二茂铁衍生物的二甲基亚砜的溶液浓度为1mg/ml。