[发明专利]一种MoS2

说明书

本发明公开了一种MoS₂量子点掺杂的ZnIn₂S₄复合光催化剂的制备方法及其应用，属于无机化学和光催化技术领域。该复合光催化剂拓宽了光吸收范围，加快了表面光生载流子分离，提高了光产氢效率。本发明通过将多边形MoS₂纳米环做晶核，与ZnIn₂S₄前驱体水热反应得到了MoS₂量子点掺杂的ZnIn₂S₄复合光催化剂，大大地增加了催化剂表面活性位点的数量，得到的复合光催化剂具有高效的光催化产氢效果，制备方法简单，有利于大规模推广。

技术领域

本发明涉及无机化学、清洁能源转换材料、光催化材料等相关技术领域，具体涉及一种MoS₂量子点掺杂的ZnIn₂S₄复合光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

可见光响应的光催化析氢反应在解决全球能源和环境问题拥有着不可忽视的潜力。时至目前，多种体系的半导体材料已被广泛探索和研究。但是，大家面临的共同问题仍未被有效解决，如低的太阳能利用率和光激发载流子的迅速重组失活，以至于光催化制氢的整体催化效率提升受限。在众多解决方案中，在半导体主体催化剂上负载具有匹配能带结构的助催化剂和控制最佳负载量来制备具有异质结构的催化剂是一种行之有效的方法。助催化剂的作用通常是加速光激发产生的电子-空穴对有效地分离，同时提供更多的反应活性位点，进而促进光催化效率的提高。其中，贵金属因其独特的理化性质被广泛选作助催化剂应用于改善光催化性能，常用如Pt，Pd，Au等。然而，贵金属地球储量有限，高成本催化剂成为阻碍其广泛应用的主要限制。因此，开发替代贵金属且保留其优异性能的助催化剂材料具有广泛研究潜力。

MoS₂以其特有的三层堆叠的S-Mo-S原子层结构和理想的带隙(约1.8eV)，成为极具潜力的贵金属替代材料，它出色的析氢性能也被广泛证实。目前，纳米级MoS₂，如纳米球，纳米片，纳米线，纳米颗粒和量子点，相比块状聚集结构能暴露更多的反应活性位点和合适的电荷迁移距离。因此，设计和合成纳米级MoS₂量子点掺杂的可见光催化材料对推进光催化制氢产业化发展具有重大的意义。

发明内容

本发明采用简单水(溶剂)热工艺一步制得了多边形MoS₂纳米环，材料尺寸均匀且不需要额外的超声剥离操作。作为结晶核与ZnIn₂S₄前驱体均匀混合经水(溶剂)热反应获得了MoS₂量子点掺杂的ZnIn₂S₄复合光催化剂。结果表明，MoS₂量子点可显著拓宽ZnIn₂S₄的光吸收范围，同时提高其光电性能和光催化析氢活性。

本发明的第一个目的是提供一种宽光谱响应、高催化活性和稳定性的MoS₂量子点掺杂的ZnIn₂S₄复合光催化剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

(1)将钼源化合物、硫源化合物按一定的钼:硫摩尔比溶解在乙醇水溶液中，搅拌一段时间，将溶液转移至高压反应釜中；

(2)将步骤(1)所得溶液在高压反应釜中反应一段时间；

(3)将步骤(2)反应后所得沉淀冷却至室温，洗涤并离心收集，在一定温度下干燥，得到黑色产物MoS₂量子点；

(4)将步骤(3)所得黑色产物MoS₂量子点在水中进行超声处理，分散成悬浊液；