[发明专利]一种水溶性银铟硫量子点光催化剂及室温制备方法

说明书

本发明涉及一种水溶性银铟硫量子点光催化剂及制备方法，属于水溶性量子点光催化剂的技术领域。所述水溶性银铟硫量子点光催化剂由阳离子前体和阴离子前体在水中制备，其中阳离子前体为银阳离子前体和铟阳离子前体，阴离子前体为九水硫化钠；所述水溶性银铟硫量子点光催化剂为粉末状微颗粒，微颗粒的尺寸为2‑5纳米，具有半导体量子点的特性，在紫外光照射下发射可见光；在光照条件下实现光催化降解甲基橙。制备操作步骤：将银阳离子前体、铟阳离子前体、巯基化合物与水混合，加入氢氧化钠或氢氧化钾，再加入九水硫化钠，用弱酸溶液调节pH值，搅拌，烘干。使用0.85毫克本发明光催化剂光催化降解含有0.8毫克甲基橙的水溶液，1分钟内最高降解效率可达98.2%。

技术领域

本发明属于水溶性量子点光催化剂的技术领域，具体涉及一种水溶性银铟硫量子点光催化剂及常温制备方法。

背景技术

当今社会水污染问题愈发严重，而污水中的甲基橙、亚甲基蓝等有机染料的自然降解速度十分缓慢且具有生物累积性，严重威胁着人类及后代的健康。作为近年来发展起来的一种新型环保技术，光催化降解利用太阳光激发半导体产生电子、空穴，在半导体表面将有机污染物氧化成H₂O和CO₂等无机物。由于在反应过程中生成的活性物质具有仅次于氟的高氧化还原电位，可无选择性降解有机污染物，光催化降解具备低成本、高效率、中间产物少、普适性等优点，被认为是治理水污染的有效途径之一。

由于具有比表面积大、活性位点多等优点，量子点光催化材料具有较高的光催化活性。如硫化镉、硫化锌等量子点已经作为光催化剂被人报道，但由于镉本身属于高毒性的A类（汞、镉、铅）元素，在很大程度上限制了其实际应用；而硫化锌本身由于带隙过大的原因只能吸收太阳光中的紫外光，对太阳能的利用率较低。银铟硫量子点是一类I-III-VI族金属硫化物，相比于硫化锌和硫化镉量子点，其毒性较低，绿色环保，并且其带隙合适，可以利用太阳光中的可见光，在光催化降解领域具备很大的应用前景。

目前绝大多数银铟硫量子点的制备过程均需在较小的反应容器内加热进行，虽然理论上降解有机染料的过程中光催化剂不会发生消耗，但是工业废水处理量巨大、浓度高，目前的制备方法规模较小，无法宏量制备，难以实现光催化降解有机污染物的实际应用。鉴于此，发展一种在模拟有机污染物废水中宏量制备水溶性银铟硫量子点光催化剂的室温制备方法是非常必要的。

发明内容

为了解决现有银铟硫量子点光催化剂制备过程反应容器容量小、反应温度高、反应时间较长的问题，本发明提供一种水溶性银铟硫量子点光催化剂及室温制备方法。

一种水溶性银铟硫量子点光催化剂由阳离子前体和阴离子前体在水中制备；所述阳离子前体为银阳离子前体和铟阳离子前体，银阳离子前体和铟阳离子前体的摩尔比为1：4～4:1；所述阴离子前体为九水硫化钠；

所述水溶性银铟硫量子点光催化剂为粉末状微颗粒，微颗粒的尺寸为2～10纳米，溶于水；具有半导体量子点的特性，在紫外光照射下发射可见光；在可见光照射条件下实现光催化降解甲基橙。

一种水溶性银铟硫量子点光催化剂的制备操作步骤如下：

（1）制备前体溶液

将银阳离子前体和铟阳离子前体加入水中，加入配体，配体的加入量为银阳离子前体和铟阳离子前体总摩尔量的四倍；再加入氢氧化钠或氢氧化钾直至溶液澄清，形成前体溶液；前体溶液中银阳离子前体和铟阳离子前体的摩尔比为1：4～4:1；

所述银阳离子前体为硝酸银或乙酸银或硫酸银中的一种；

所述铟阳离子前体为硝酸铟或氢氧化铟或氯化铟中的一种；

所述配体为3-巯基丙酸或硫代乙醇酸或柠檬酸中的一种；

（2）制备水溶性银铟硫量子点光催化剂

在前体溶液中加入九水硫化钠，九水硫化钠的加入量为银阳离子前体和铟阳离子前体总摩尔量的1～10倍；用弱酸溶液调节前体溶液的pH值为3～6，在室温下搅拌15分钟～30分钟，得到银铟硫量子点光催化剂溶液；烘干，得到水溶性银铟硫量子点光催化剂。