硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法。所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料由硒化鎘量子點和納米多孔碳復合形成，所述硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面，所述納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到。本發明專利技術的納米多孔碳具有比表面積大、孔道均勻、孔道尺寸大的優點，在與硒化鎘量子點形成復合材料時可提高硒化鎘量子點的分散度，控制硒化鎘量子點的晶粒尺寸，減少小尺寸的硒化鎘量子點的生成，使復合材料的光催化效率以及壽命得到明顯改善。

Cadmium selenide quantum dot and nano porous carbon composite material and preparation method thereof

The invention provides a cadmium selenide quantum dot and nano porous carbon composite material and a preparation method thereof. The CdSe quantum dots and nano porous carbon composite material composed of CdSe quantum dots and nano porous carbon composite is formed, wherein the surface of CdSe quantum dots grown in situ on the nano porous carbon, the nano porous carbon obtained by calcination of zeolite imidazole ester polymers under the protection of inert gas. The invention of the nano porous carbon has a large surface area, uniform pore size, pore big advantage, can improve the dispersion of CdSe quantum dots in CdSe quantum dots to form a composite material, grain size control of CdSe QDs, reduce the formation of CdSe quantum dots of small size so, the photocatalytic efficiency of the composite materials and life has been significantly improved.

【技術實現步驟摘要】
硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法
本專利技術涉及量子點合成方法
，尤其涉及一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法。
技術介紹
直接轉化太陽能為電能或化學能，或者利用太陽能驅動化學反應過程具有重要意義，例如可以解決化石類能源面臨枯竭的問題，而且相對化石類能源而言，太陽能更清潔。在太陽光中，紫外光僅占太陽光總能量的～5％，可見光占太陽光總能量的～45％，由于紫外光光子能量較高，可能破壞有機材料的結構，因此合理高效利用太陽光中的可見光是目前光化學研究的熱點之一。量子點(QD，quantumdot)，例如CdS、CdSe、ZnSe、ZnO、InP、InAs、PbSe等，禁帶寬度Eg<3.2eV，對可見光有吸收，另外還由于制備工藝成熟且價格較低，在利用可見光方面具有廣闊的應用前景。QD的光電性能與QD的粒徑是相關的，但是隨著QD的粒徑的減小，QD間的團聚會增加，因此需引入帽試劑，但是所引入的帽試劑不可避免對QD的光轉換效率產生影響。另外，隨著QD的粒徑的減小，QD表面的缺陷增加，導致光生電子-空穴的非輻射復合，從而降低了光量子效率(<10％)。此外，較小粒徑的QD也易發生光腐蝕。解決此問題的一個方法是將QD與其它材料構成復合材料，改善電子注入提高光生電子-空穴分離，進而提高光量子效率。普通方法制備的活性碳比表面積低、孔道不均勻，在與硒化鎘量子點構成復合材料時，由于普通方法制備的活性碳的比表面積小，硒化鎘量子點的分散度較小，也即活性位點少，導致復合材料的光催化效率低；另外由于普通方法制備的活性碳的孔道不均勻還會導致硒化鎘量子點的晶粒尺寸難以控制。超級活性碳盡管比表面積大，但在制備過程中由于活化劑的存在會在超級活性碳產生大量微孔，當硒化鎘量子點與超級活性碳構成復合材料時會產生大量的小粒徑尺寸的硒化鎘量子點，由于硒化鎘量子點在粒徑較小時易團聚且容易在光反應過程發生光腐蝕，因此會降低復合材料的光催化效率以及壽命。此外，超級活性碳的孔道不均勻也會導致硒化鎘量子點的晶粒尺寸難以控制。
技術實現思路
鑒于
技術介紹
中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法，所述納米多孔碳具有比表面積大、孔道均勻、孔道尺寸大的優點，在與硒化鎘量子點形成復合材料時可提高硒化鎘量子點的分散度，控制硒化鎘量子點的晶粒尺寸，減少小尺寸的硒化鎘量子點的生成，使復合材料的光催化效率以及壽命得到明顯改善。本專利技術的另一目的在于提供一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法，所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料的制備方法原料利用率高、工藝簡單。為了達到上述目的，在本專利技術的一方面，本專利技術提供了一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其由硒化鎘量子點和納米多孔碳復合形成，所述硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面，所述納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到。在本專利技術的另一方面，本專利技術提供了一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料的制備方法，用于制備本專利技術一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，包括步驟：在常溫常壓下，將鎘鹽溶液等體積分散到納米多孔碳內部，然后通入過量的以惰性氣體作為載氣的硒化氫氣體，反應結束后，經洗滌、真空干燥，得到硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其中，所述硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面，所述納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到。所述等體積分散是指所述鎘鹽溶液的總體積與所述納米多孔碳所能夠吸附的用于溶解鎘鹽的溶劑的體積相等。相對于現有技術，本專利技術的有益效果為：在本專利技術的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到，具有比表面積大、孔道均勻、孔道尺寸大的優點，在與硒化鎘量子點形成復合材料時可提高硒化鎘量子點的分散度，控制硒化鎘量子點的晶粒尺寸，減少小尺寸的硒化鎘量子點的生成，使復合材料的光催化效率以及壽命得到明顯改善。本專利技術的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料的制備方法原料利用率高、工藝簡單。本專利技術的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料的壽命長，可在光照下結構數月不發生改變，適用于光劈裂水制氫、光催化及光降解。附圖說明圖1是實施例1得到的CdSe@NPC復合材料的X射線衍射(XRD)圖。圖2是實施例1得到的CdSe@NPC復合材料的透射電子顯微鏡(TEM)圖。具體實施方式下面詳細說明根據本專利技術的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料及其制備方法。首先說明根據本專利技術第一方面的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料。根據本專利技術第一方面的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料(簡寫為CdSe@NPC)是由硒化鎘量子點和納米多孔碳(NPC，NanoporousCarbon)復合形成，所述硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面，所述納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物(簡寫為ZIF)得到。在本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，在所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，硒化鎘量子點和納米多孔碳不是簡單的機械混合，而是硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面。在本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到，因此所述納米多孔碳具有比表面積大的優點，可提高硒化鎘量子點的分散度，所述納米多孔碳的孔道均勻，可控制硒化鎘量子點的晶粒尺寸，所述納米多孔碳的孔道尺寸大，可減少小尺寸的硒化鎘量子點的生成，使復合材料的光催化效率以及壽命得到明顯改善。在根據本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，金屬有機骨架配位聚合物(MOF)材料是近年來出現的一類由有機配體和金屬離子或者金屬離子團簇構成的一類高結晶度、高比表面積的多孔材料。其中ZIF材料是由咪唑或者咪唑衍生物與金屬離子Zn2+/Co2+構成的具有沸石結構的MOF材料，它既具有無機沸石的高的熱穩定性和化學穩定性，又具有金屬有機配合物的孔道可調性和大的比表面積。在根據本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，優選地，所述沸石咪唑酯類配位聚合物選自ZIF-8、ZIF-67、ZIF-68、ZIF-69、ZIF-70、ZIF-79、ZIF-81、ZIF-82中的一種或幾種。ZIF-8和ZIF-67是典型的SOD系列的沸石咪唑酯類配位聚合物，需要說明的是ZIF-8和ZIF-67是同構結構，區別在于ZIF-8中的金屬離子是Zn2+，ZIF-67中的金屬離子是Co2+。在根據本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料的BET比表面積為300m2/g～1200m2/g。在根據本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，在所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，硒化鎘量子點的質量百分含量為5％～30％。在根據本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，在所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，硒化鎘量子點為立方相，硒化鎘量子點的晶粒尺寸為15nm～30nm。優選地，硒化鎘量子點的晶粒尺寸為18nm～22nm。在根據本專利技術第一方面所述的硒化鎘量子點和納米多本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，所述復合材料由硒化鎘量子點和納米多孔碳復合形成，所述硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面，所述納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到。

【技術特征摘要】
1.一種硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，所述復合材料由硒化鎘量子點和納米多孔碳復合形成，所述硒化鎘量子點原位生長于所述納米多孔碳的表面，所述納米多孔碳通過在惰性氣體保護下煅燒沸石咪唑酯類配位聚合物得到。2.根據權利要求1所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，所述沸石咪唑酯類配位聚合物選自ZIF-8、ZIF-67、ZIF-68、ZIF-69、ZIF-70、ZIF-79、ZIF-81、ZIF-82中的一種或幾種。3.根據權利要求1所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料的BET比表面積為300m2/g～1200m2/g。4.根據權利要求1所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，在所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，硒化鎘量子點的質量百分含量為5％～30％。5.根據權利要求1所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，在所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，硒化鎘量子點為立方相，硒化鎘量子點的晶粒尺寸為15nm～30nm，優選地，硒化鎘量子點的晶粒尺寸為18nm～22nm。6.根據權利要求1所述的硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料，其特征在于，在所述硒化鎘量子點和納米多孔碳復合材料中，所述納米多孔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李亞豐，杭云海，
申請(專利權)人：長春工業大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22