本发明涉及一种氮硫共掺杂碳点催化剂，尤其涉及一种羽毛衍生的氮硫共掺杂碳点催化剂，还涉及上述催化剂的制法和应用。
背景技术：
1、过氧化氢(h2o2)是一种高价值化学品，因其强大的氧化特性而在废水处理、化学合成、液体染料等领域有着广泛的应用。目前，工业规模的h2o2生产主要依靠蒽醌法，但是该方法产出危险副产品并消耗大量能源，在正在进行的研究中，光催化h2o2生产技术，以天然丰富的水作为原料，以空气中的氧气为原料，以太阳光作为能量输入。h2o2的光催化生产一般可通过三种常见的机械途径实现：(1)氧还原反应(orr)过程；(2)水氧化反应(wor)过程；(3)同时利用orr和wor的双通道途径。因此，为生产h2o2而设计的光催化剂必须具备足够的氧化还原能力，才能将h2o和o2转化为所需产物，可用的催化剂有金属硫化物(zns、cds、zr2s3、in2s3等)、有机框架(金属有机框架mofs和共价有机框架cofs)以及碳基材料(氮化石墨碳g-c3n4和碳点cds)。
2、其中，碳点作为一种新型碳纳米材料具有巨大的潜力，它具有多种前驱体来源、丰富的官能团、优异的稳定性、值得称道的光吸收和光诱导载流子生成，以及可调节的能带结构，可溶于水形成均相催化体系，因此适合光催化生产h2o2。基于碳点的修饰，现有技术公开了一些合成方法，例如zdrail等人证明了由天冬氨酸合成的asp-cds在水和水/2-丙醇混合物存在的条件下，在阳光照射下产生h2o2的能力，并验证了cds表面形成的长寿命孔，通过wor过程加速了h2o2的产生。gogoi等人制备了分散在聚氨酯基质中的生物质衍生cd，可作为高效异相光催化剂，通过绿色实践过程生产h2o2，具有可获得性、简单和可持续制备、催化剂稳定性、无毒性、可回收性和可生物降解性等绿色化学的优点。此外，gu等人证明了功能化cds与蒽醌(cds-aq)的合成，对h2o2的演化具有出色的光催化性能，研究结果表明cds-aq复合材料中的蒽醌可作为辅助催化剂，促进载流子的高效分离，加速太阳能驱动的光催化生产h2o2的双电子orr途径。然而，cds基材料光催化产生h2o2的产量较低，根本原因在于其氧化还原能力仍有待于加强。生物工程领域的研究证实，二硫键是蛋白质中最常见的动态共价键，对生物体内的氧化还原环境十分敏感，二硫键断裂时形成的游离硫原子可在氧化还原过程中产生新的二硫键或硫酸盐。例如，sun等人利用了癌细胞中的顶点药物负载，二硫键的硫原子可以被氧化成亲水性亚砜或砜，从而促进氧化反应性药物从原药中释放出来。tsutsuba等人引入二硫键制备丁烯二硫代二甘醇琥珀酸酯，结果表明所制备的材料在高环境氧化还原电位(orp，自然环境中的一种外部刺激)条件下保持稳定，而在低orp环境下二硫键被裂解，并依靠这种能力实现了在海洋等水生环境中的可切换生物降解；以上碳点催化剂在光吸收能力及吸收范围仍待进一步提升，且原材料价高不易得，不适合大规模生产。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的是提供一种以羽毛为原料合成的氮硫共掺杂碳点催化剂，还提供上述碳点催化剂的制法及其光解水高效产氢的应用。
2、技术方案：本发明的羽毛衍生的氮硫共掺杂碳点催化剂为具有碳核的碳点催化剂n,s-cds，角蛋白富含的二硫键断裂后形成的硫氧基团与碳核表面的六元碳环连接，碳核表面还连接亲水基团。
3、其中，所述硫氧基团为so2、-so3或-so4中的一种或多种；所述亲水基团为-cooh或-oh中的一种或两种。
4、其中，所述催化剂由羽毛与水进行水热反应而得，所述羽毛与水的质量比为0.1～1：60。
5、其中，所述催化剂的碳核表面还修饰有氨基。
6、上述氮硫共掺杂碳点催化剂的制法，包括以下步骤：
7、(1)取洗净干燥的纤维状羽毛，加水进行水热反应得到混合溶液，所述羽毛与水的质量比为0.1～1：60；
8、(2)冷却至室温后，过滤混合溶液去除大颗粒物质，得到黄色透明液体，为n,s-cds溶液；
9、(3)将得到的溶液冷冻真空干燥，得到n,s-cds粉末。
10、上述氮硫共掺杂碳点催化剂的制法，还包括以下步骤：
11、(1)取洗净干燥的纤维状羽毛，加氨水和水进行水热反应得到混合溶液，所述羽毛、氨水和水的质量比为0.28：0.01～9.1：30；
12、(2)冷却至室温后，过滤混合溶液去除大颗粒物质，得到黄色透明液体，为n,s-cds溶液；
13、(3)将得到的溶液冷冻真空干燥，得到n,s-cds粉末。
14、其中，步骤(1)中，所述水热反应，温度为180～200℃，时间为12～14h。
15、本发明还公开了上述氮硫共掺杂碳点催化剂在光催化生产过氧化氢的应用。
16、其中，所述应用具体为：取氮硫共掺杂碳点催化剂加水配置水溶液，置于光照下进行催化生产过氧化氢。
17、其中，所述催化剂和水的比例为0.1～2：7。
18、发明原理：本发明以羽毛为原料，合成一种高效、稳定的产生h2o2的氮硫共掺杂碳点催化剂材料。羽毛中含有丰富的角蛋白，角蛋白中含有丰富的二硫键，但角蛋白的机械强度特别高，二硫键含量特别大，在蛋白质肽链中起交联作用，因此特别稳定，经过高温、高压处理后断裂。
19、本发明通过一种极低成本的原料和非常简单的合成方法，将目前没有大规模回收手段的废弃羽毛球制备成可用于光催化生产h2o2的催化剂，将反应置于高压釜中进行，使反应溶液中的氧含量极低，二硫键裂解后只与氧结合形成-sox，以羽毛中的二硫键有效的提高了过氧化氢的产量；n,s-cds催化剂具有以羽毛中富含的二硫键断裂后与少量氧气结合形成的-so2基团，有效促进电子与空穴的转移，延长电子寿命，实现了高效的h2o2生产。
20、进一步针对n,s-cds催化剂进行氨基修饰，将氨基连接在碳核表面，由于碳点尺寸为纳米级对表面的修饰会影响碳点整体的光电化学性质，氨基的修饰有效的提高了n,s-cds的光吸收能力，也拓宽了n,s-cds的吸收范围。并且氨水在合成阶段的加入代替氧气与二硫键断裂后的硫原子连接，有效延长了n,s-cds的有效期。
21、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：(1)氮硫共掺杂碳点催化剂具有以羽毛中富含的二硫键断裂后与少量氧气结合形成的-so2基团，有效促进电子与空穴的转移，延长电子寿命，实现了高效的h2o2生产；(2)本发明以废弃羽毛球上的羽毛作为原料，来源充足，几乎没有成本，制备工艺简单易操作，在实际应用方面有很大的潜力。
1.一种羽毛衍生的氮硫共掺杂碳点催化剂，其特征在于，所述催化剂为具有碳核的碳点催化剂n,s-cds，角蛋白富含的二硫键断裂后形成的硫氧基团与碳核表面的六元碳环连接，碳核表面还连接亲水基团。
2.根据权利要求1所述的氮硫共掺杂碳点催化剂，其特征在于，所述硫氧基团为so2、-so3或-so4中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的氮硫共掺杂碳点催化剂，其特征在于，所述亲水基团为-cooh或-oh中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的氮硫共掺杂碳点催化剂，其特征在于，所述催化剂的碳核表面还修饰有氨基。
5.一种权利要求1所述氮硫共掺杂碳点催化剂的制法，其特征在于，包括以下步骤：
6.一种权利要求4所述氮硫共掺杂碳点催化剂的制法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求5或6所述的制法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应，温度为180～200℃，时间为12～14h。
8.一种权利要求1所述氮硫共掺杂碳点催化剂在光催化生产过氧化氢的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：取氮硫共掺杂碳点催化剂加水配置水溶液，置于光照下进行催化生产过氧化氢。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述催化剂和水的比例为0.1～2：7。
