[发明专利]一种复合催化材料及其制备方法、光催化剂、应用

说明书

本发明涉及材料领域，具体公开了一种复合催化材料及其制备方法、光催化剂、应用，所述复合催化材料的主要成分是氮掺杂碳量子点与ZnIn₂S₄，所述复合催化材料是采用溶剂热法使氮掺杂碳量子点与ZnIn₂S₄进行异质结复合得到。本发明实施例提供的复合催化材料具备优异的光催化性能，通过采用溶剂热法得到的复合催化材料可以促进光生载流子的分离与迁移，有效改善了可见光吸收性能，提高了制氢能力。而且，提供的制备方法简单，氮掺杂碳量子点具有无毒，环境友好性，稳定性好等优点，制备的复合催化材料在用于可见光分解水制氢时具有优异的光催化活性，解决了现有大部分光催化材料仍然存在光生载流子分离效率与迁移效率较差的问题。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体是一种复合催化材料及其制备方法、光催化剂、应用。

背景技术

环境和能源作为人类社会可持续发展涉及的主要问题，其中，氢能作为一种二次能源，具有清洁、高效等诸多优点，在环境和能源领域具有广阔的应用前景。目前，用于催化制氢的光催化材料有很多，例如ZnIn₂S₄、MOFs（金属有机骨架化合物）、COFs（共价有机框架）、g-C₃N₄（类石墨相氮化碳）以及多种复合材料。

其中，ZnIn₂S₄属于三元金属硫化物，除了比拥有与二元金属硫化物更优异的光稳定性，还具有更佳的电学和光学性能，良好的可见光捕获能力，同时，它还拥有作为可见光催化剂所需要的合适的带隙（约为2.3eV）。但是，纯的ZnIn₂S₄由于其光生载流子较差的分离效率与迁移效率，致使其产氢能力较低。因此，寻找能够促进光生载流子快速分离与迁移且具有优异的可见光吸收性能的光催化剂仍然是一大挑战。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种复合催化材料，以解决上述背景技术中提出的现有大部分光催化材料仍然存在光生载流子分离效率与迁移效率较差的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种复合催化材料，其主要成分是氮掺杂碳量子点与ZnIn₂S₄（硫铟锌），所述复合催化材料是采用溶剂热法使氮掺杂碳量子点与ZnIn₂S₄进行异质结复合得到。

本发明实施例的另一目的在于提供一种复合催化材料的制备方法，所述的复合催化材料的制备方法，包括以下步骤：

按照比例称取氮掺杂碳量子点加入乙醇和甘油进行混合均匀，然后加入ZnCl₂、硝酸铟水合物与硫代乙酰胺进行混合均匀，再进行溶剂热反应，冷却后进行离心，洗涤、干燥，得到所述复合催化材料。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的复合催化材料的制备方法制备得到的复合催化材料。

本发明实施例的另一目的在于提供一种光催化剂，部分或全部包含上述的复合催化材料。当所述光催化剂全部包含上述的复合催化材料时，对应的为N掺杂C量子点/ZnIn₂S₄复合光催化剂。

本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的光催化剂在光催化制氢中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：