一种CdS-SH量子点/Bi2MoO6复合光催化剂及其制备方法和生物质转化的应用

本发明属于化工催化，具体涉及一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂及其制备方法和生物质转化的应用。

背景技术：

1、生物质被认为是最有前途的化石材料替代品，而木质素是自然界中唯一可再生的芳香资源。因此，如何实现木质素向高价值产品的转化已成为人们关注的焦点。然而，在实际应用中，大多数情况下烧掉的总是木质素的内在价值，这不仅会增加温室效应，还会对人体健康造成一定影响。尽管近年来在将木质素模型化合物和有机溶剂木质素转化为芳烃方面取得了令人瞩目的进展，但能够在温和条件下高效、选择性地进行反应的光催化策略仍是关注的焦点。近年来有关部门对生物质资源回收，高值转化等做出规定，全面加强对废弃生物质的综合利用。现如今许多可见光响应半导体光催化材料已被广泛应用于生物质的高值转化，bi2moo6作为近几年新兴起来的光催化剂，具有适宜的禁带宽度，它是由(bi2o2)n2+和(moo4)n2-八面体互相交替堆积形成的钙钛矿层氧化物，独特的层状结构提高了光生载流子的分离效率，吸收带位于430nm，表明其在可见光区有明显的响应。因此bi2moo6催化材料为生物质高值转化开辟了新道路。

2、cds具有闪锌矿型结构,每个元胞包含4个cd原子和4个s原子。cd原子和s原子分别对应闪锌矿型结构的八面体和四面体中心。cds禁带宽度约为2.40ev，吸收带位于520nm，因其具有高效的可见光催化活性、极强的光催化氧化能力，使其成为一种很有前途的光催化转化木质素的半导体材料。但是，cds的催化性能受到其较小的比表面积和较短的载流子寿命的限制。通过在cds量子点表面修饰巯基(-sh)，形成的cds-sh量子点可以有效提高光生载流子的迁移。

3、然而现有技术制备的bi2moo6催化剂在光催化转化木质素时，存在可见光响应范围小，反应条件复杂和电子-空穴易复合的技术问题。且关于bi2moo6和cds-sh量子点进行复合的方法鲜有报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂及其制备方法和生物质转化的应用，用以解决现有的bi2moo6催化剂在光催化转化木质素时，存在可见光响应范围小和电子-空穴易复合的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将乙酸镉溶解于水中，搅拌后得到乙酸镉溶液；向乙酸镉溶液中滴入巯基丙酸搅拌后加入硫化钠再次搅拌，得到cds-sh量子点溶液；

5、将bi2moo6加入cds-sh量子点溶液中，进行水浴反应，水浴反应结束后得到反应产物；将反应产物进行后处理，得到cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂。

6、进一步地，所述bi2moo6的制备过程，包括以下步骤：

7、将五水硝酸铋和二水钼酸钠溶解于乙二醇后，加入无水乙醇，进行搅拌后在反应釜中进行反应；反应结束后，将得到的产物依次进行离心、洗涤和冷冻干燥，得到bi2moo6。

8、进一步地，所述五水硝酸铋、二水钼酸钠、乙二醇和无水乙醇的用量比为1～2mmol：1～2mmol：20～30ml：30～40ml；所述反应的温度为140～160℃，时间为12～18h。

9、进一步地，所述离心的速率为8000～10000rpm/min；洗涤是采用无水乙醇和乙二醇交换洗涤各三次。

10、进一步地，所述乙酸镉、水、巯基丙酸和硫化钠的用量比为0.192～0.576g：50～60ml：10～40μl：0.274～0.822g；

11、所述cds-sh量子点溶液中的cds-sh与bi2moo6的质量比为(3～9)：1。

12、进一步地，所述将乙酸镉溶解于水中，磁力搅拌20～30min，得到乙酸镉溶液；向乙酸镉溶液中滴入巯基丙酸搅拌30～50min后加入硫化钠再次搅拌1～3h。

13、进一步地，所述水浴反应的温度为75～95℃，时间为5～7h；

14、所述后处理包括：将反应产物依次进行离心、水洗、冷冻干燥和研磨；所述离心的速率为8000～10000rpm/min；所述水洗是采用蒸馏水洗涤三次。

15、本发明还公开了采用上述制备方法制备得到的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂。

16、本发明还公开了上述cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的应用，所述cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂在可见光条件下催化木质素及其模型化合物中的应用。

17、进一步地，当所述cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂在可见光条件下催化木质素及其模型化合物时，采用的催化光源为300～350w的氙灯，且所述催化光源位于与cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂在可见光条件下催化木质素及其模型化合物时的反应系统上方10～15cm处。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明公开了一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，通过原位水浴加热法将cds-sh量子点负载到bi2moo6，反应后经过后处理得到cds-sh量子点/bi2moo6可见光催化剂，增强了光生载流子的分离效率，可见光的吸收范围，提高光催化转化木质模型化合物的能力，解决了现有的bi2moo6催化剂在光催化转化木质素时，存在可见光响应范围小和电子-空穴易复合的技术问题，本发明所述过程中不需要使用高温高压，提高了过程的安全性；使用可见光作为光催化剂，具备利用太阳能的前景；对催化剂进行原位水浴加热负载，提高了催化剂的效率；催化剂可多次回收利用，底物范围广，产物选择性高。

20、本发明还公开了采用上述制备方法得到的cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂，本发明的制备方法通过改变bi2moo6与cds-sh量子点摩尔比来制备cds-sh量子点/bi2moo6可见光催化剂，大幅度提高光催化转化木质素及其模型化合物的能力，相关实验结果表明，本发明制备得到的cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂与单一的cds-sh和bi2moo6相比具有更高的光催化活性，且当n(bi2moo6:cds-sh)＝1：6时效果最好。

技术特征：

1.一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述bi2moo6的制备过程，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述五水硝酸铋、二水钼酸钠、乙二醇和无水乙醇的用量比为1～2mmol：1～2mmol：20～30ml：30～40ml；所述反应的温度为140～160℃，时间为12～18h。

4.根据权利要求2所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述离心的速率为8000～10000rpm/min；洗涤是采用无水乙醇和乙二醇交换洗涤各三次。

5.根据权利要求1所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述乙酸镉、水、巯基丙酸和硫化钠的用量比为0.192～0.576g：50～60ml：10～40μl：0.274～0.822g；

6.根据权利要求1所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述将乙酸镉溶解于水中，磁力搅拌20～30min，得到乙酸镉溶液；向乙酸镉溶液中滴入巯基丙酸搅拌30～50min后加入硫化钠再次搅拌1～3h。

7.根据权利要求1所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述水浴反应的温度为75～95℃，时间为5～7h；

8.一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂，其特征在于，采用权利要求1～7中任意一项所述的制备方法制备得到。

9.权利要求8所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的应用，其特征在于，所述cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂在可见光条件下催化木质素及其模型化合物中的应用。

10.根据权利要求9所述的一种cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂的应用，其特征在于，当所述cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂在可见光条件下催化木质素及其模型化合物时，采用的催化光源为300～350w的氙灯，且所述催化光源位于与cds-sh量子点/bi2moo6复合光催化剂在可见光条件下催化木质素及其模型化合物时的反应系统上方10～15cm处。

技术总结本发明公开了一种CdS‑SH量子点/Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;复合光催化剂及其制备方法和生物质转化的应用，属于化工催化技术领域。本发明公开的制备方法，通过原位水浴加热法将CdS‑SH量子点负载到Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;，反应后经过后处理得到CdS‑SH量子点/Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;可见光催化剂，本发明的制备方法增强了光生载流子的分离效率，增强可见光的吸收范围，在温和条件下光催化转化木质素模型化合物的能力，解决了现有的Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;催化剂在光催化转化木质素模型化合物时，存在可见光响应范围小、反应条件复杂和电子‑空穴易复合的技术问题。技术研发人员：王传义,梁姜宇山受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5