【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光催化劑，具體涉及一種金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
2、過氧化氫(h2o2)被認為是一種有望取代氫能的清潔能源，可用于電池發電，并且其水溶液的能量密度與壓縮的氫氣相當，且儲存與運輸比壓縮氫氣更為安全。此外，過氧化氫作為一種高效綠色的氧化劑，被廣泛地用于化學工業和環境修復當中，如紙漿和紙張的漂白、電子工業、消毒和水處理等。
3、目前，商業生產過氧化氫大多采用蒽醌法。雖然效率高，但蒽醌法生產過氧化氫成本高、過程復雜且會伴隨大量有毒副產物，這些缺點限制了該方法的廣泛應用。盡管電催化氧化還原及貴金屬催化氫氣和氧氣的反應在合成過氧化氫過程中不產生有毒副產物，但這兩種方法能耗高，且可能會有爆炸的危險。因此，亟需開發一種簡單安全的方法用于合成過氧化氫。
4、人工光合作用可通過光化學反應將太陽能轉化為化學能。在太陽能的驅動下，光催化劑產生的光生電子還原氧氣生成超氧自由基；產生的空穴氧化水生成氫離子和氧氣，其中氫離子與超氧自由基結合生成過氧化氫。與傳統方法相比，光催化合成過氧化氫具有能耗低、環境友好等優勢。然而，目前報道的光催化劑還存在以下問題：如氧還原過程中容易生成水，存在選擇性難以調控的問題；光催化劑在反應過程中電子和空穴復合嚴重，導致過氧化氫產率低；氧還原過程中需要大量質子和電子，存在質子和電子供
技術實現思路
1、為了克服上述問題，本專利技術提供了一種金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料及其制備方法與應用。
2、為實現上述技術目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術的第一個方面，提供了一種金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料，其以聚多巴胺包裹的硫化鎘納米粒子為基體，負載有金屬單原子。
4、本專利技術的第二個方面，提供第一方面所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料的制備方法，包括以下步驟：
5、(1)將硫化鎘納米粒子分散于堿性緩沖溶液中，加入鹽酸多巴胺，反應獲得聚多巴胺包裹的硫化鎘納米粒子；
6、(2)將金屬單原子源與聚多巴胺包裹的硫化鎘納米粒子混合，得到混合物；所述混合物發生光沉積反應，得到所述金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料。
7、本專利技術的第三個方面，提供第一方面所述金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料和/或第二方面所述制備方法制備的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料作為光催化劑的應用。
8、本專利技術的第四個方面，提供一種過氧化氫的合成方法，包括：將供第一方面所述金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料和/或第二方面所述制備方法制備的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料加入水中，通入氧氣后在光源下進行反應，得到過氧化氫。
9、本專利技術的有益效果在于：
10、(1)金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料在可見光激發下，產生電子-空穴對并發生分離，其中空穴分布在cds的價帶上(vb)，電子分布在cds的導帶上(cb)，分布在cds導帶上的電子經聚多巴胺轉移至金屬單原子表面，最終，光生電子分布在金屬單原子上，光生空穴分布在cds的價帶上。當發生反應時，氧氣首先被金屬單原子氧化為超氧跟離子(·o2-)，水被cds價帶上空穴還原為h+，聚多巴胺將h+轉移至金屬表面，被負載金屬表面的·o2-和光生電子和h+結合生成ooh；進一步與h+結合生成h2o2。
11、(2)本專利技術以資源豐富且廉價易得的水作為氫源，氧氣作為原料，且不添加昂貴的犧牲劑等，大大降低了成本，同時為過氧化氫的制備提供一條綠色的新方法。
12、(3)本專利技術利用金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料為多相光催化劑，反應條件溫和，室溫下也可以取得非常高的過氧化氫的產率。
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1.一種金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料，其特征在于，其以聚多巴胺包裹的硫化鎘納米粒子為基體，負載有金屬單原子。
2.如權利要求1所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料，其特征在于，所述金屬單原子選自單原子Cu、單原子Co、單原子Zn、單原子Fe、單原子Ni、單原子Nb、單原子In、單原子Pr、單原子La、單原子Eu、單原子V、單原子Mo、單原子Mn、單原子Cr、單原子W、單原子Zr、單原子Si、單原子Al、單原子Mg、單原子Re、單原子Ru、單原子Re、單原子Au、單原子Pt、單原子Pd和單原子Ir中的一種，優選為單原子Co、單原子Fe、單原子Ni和單原子Mn中的一種，進一步優選為單原子Mn；
3.權利要求1或2所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，硫化鎘納米粒子與鹽酸多巴胺的質量比為(12～14):(1.5～2)，優選為12.75:1.88；
5.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，金屬單原子源包括Cu
6.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將金屬單原子源與聚多巴胺包裹的硫化鎘納米粒子混合，得到混合物；所述混合物發生光沉積反應，得到所述金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料的方法包括：
7.權利要求1或2所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料和/或權利要求3～6任一項所述的制備方法制備的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料作為光催化劑的應用。
8.如權利要求7所述的應用，其特征在于，所述應用包括在光催化氧氣和水合成過氧化氫。
9.一種過氧化氫的合成方法，其特征在于，包括：將權利要求1或2所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料和/或權利要求3～6任一項所述的制備方法制備的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料加入水中，通入氧氣后在光源下進行反應，得到過氧化氫。
10.如權利要求9所述的合成方法，其特征在于，光源的功率為30～90w，光源的波長為300～600nm；
...【技術特征摘要】
1.一種金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料，其特征在于，其以聚多巴胺包裹的硫化鎘納米粒子為基體，負載有金屬單原子。
2.如權利要求1所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料，其特征在于，所述金屬單原子選自單原子cu、單原子co、單原子zn、單原子fe、單原子ni、單原子nb、單原子in、單原子pr、單原子la、單原子eu、單原子v、單原子mo、單原子mn、單原子cr、單原子w、單原子zr、單原子si、單原子al、單原子mg、單原子re、單原子ru、單原子re、單原子au、單原子pt、單原子pd和單原子ir中的一種，優選為單原子co、單原子fe、單原子ni和單原子mn中的一種，進一步優選為單原子mn；
3.權利要求1或2所述的金屬單原子/聚多巴胺/硫化鎘復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，硫化鎘納米粒子與鹽酸多巴胺的質量比為(12～14):(1.5～2)，優選為12.75:1.88；
5.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，金屬單原子源包括cucl2、zncl2、fe(no3)3、c10h5nbo20、incl3、prcl3、cl3la、c6h9euo6、cl3v、c8h12m...
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