邻苯二甲酸二甲酯是一种干扰人体内分泌系统的化学物质,尽管对人体具有潜在危害,目前仍做为塑料、醋酸乙烯酯、纤维素等生产过程中的添加剂而广泛使用.伴随着邻苯二甲酸二甲酯的生产和应用,自然界不可避免地受其污染.因此,如何有效降解排放在环境中的邻苯二甲酸二甲酯以减少其对人类的不利影响成为化学研究者的重要任务.通过半导体光催化剂高效利用太阳能光催化降解邻苯二甲酸二甲酯是一种有效方法. TiO2等半导体光催化剂由于光催化过程中产生的电子-空穴对极易复合导致其催化效率不高,减少光生电子-空穴对复合率进而提高光量子效率的方法有金属掺杂、非金属掺杂、表面敏化、半导体复合等多种手段.其中, MoO3由于其独特的结构和化学性质广泛应用于光催化领域,并常作为耦合剂与其他半导体(如TiO2)复合以提高光催化活性.在我们以前的工作中,曾使用MoO3做为耦合剂与V2O5复合,实验结果证明MoO3与V2O5复合形成异质结构有效提高了V2O5的光催化效率. MoO3由于其带隙较宽(约2.90 eV),对太阳光利用率不高,以及电子-空穴对极易复合导致MoO3实际光催化活性并不好.因此,我们考虑以MoO3做为主体, V2O5做为耦合剂研究n(V)/n(Mo)比对V2O5/MoO3复合光催化剂结构和性能的影响.我们以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)和偏钒酸铵(NH4VO3)为原料,采用静电纺丝技术结合溶胶凝胶过程的方法,成功制备了具有不同n(V)/n(Mo)比的V2O5/MoO3复合光催化剂. XRD结果表明,当n(V)/n(Mo)<1/6时,钒离子掺杂进入MoO3晶格内,n(V)/n(Mo)>1/6时,部分钒离子掺杂进入MoO3晶格内,部分钒离子聚集形成V2O5晶体, V2O5晶体数量随着n(V)/n(Mo)逐渐增加,且尺寸有所增长.这一点在扫描电镜中得到了进一步的证实.扫描电镜结果表明α-MoO3呈规则的层状结构,为长度约3μm,宽度约2μm,厚度约500 nm的表面光滑的正交相MoO3微纳米片,而V2O5则为微纳米颗粒,其中表面光滑的层状MoO3微纳米片散乱分布在块状V2O5微纳米颗粒之间,并与V2O5微纳米颗粒团簇紧密接触.由于二者的紧密接触,可能在二者交界处形成了V2O5/MoO3异质结构.紫外-可见漫反射光谱数据表明,掺杂或者异质结构的形成有效降低了MoO3的带隙,促进了MoO3对可见光的吸收,拓宽了光响应范围.为进一步确定MoO3与V2O5复合前后元素的化学态变化,我们进行了XPS能谱测试.通过对V 2p和Mo 3d XPS谱图高斯曲线拟合发现,与纯V2O5相比, VM-6和VM-2中不同价态的V元素电子结合能均有所增加.同时, VM-6和VM-2中的Mo元素的电子结合能与纯MoO3相比有轻微的减少,这说明无论是掺杂还是异质结构的形成都使V离子和Mo离子的化学环境有所改变.我们以亚甲基蓝为探针反应,测试V2O5/MoO3复合光催化剂的催化活性.结果表明,无论掺杂还是异质结构的光催化剂光催化降解亚甲基蓝的活性均远大于纯MoO3和V2O5.这可能是由于V 3d杂质能级的存在以及V2O5和MoO3交界处异质结构的形成有效降低了MoO3的带隙,拓宽了光响应范围.另一方面,异质结构有利于光生电子-空穴对的分离,有效提高了光量子效率.其中, n(V)/n(Mo)的最佳比为1/2,亚甲基蓝的光降解率高达89.23%.为了测定V2O5/MoO3复合光催化剂对邻苯二甲酸二甲酯的光催化活性,我们选取了样品纯MoO3, V2O5, VM-6和VM-2进行测试.测定结果与光催化降解亚甲基蓝结果吻合, VM-2催化效果最高,可达82.20%.并通过高效液相色谱测定邻苯二甲酸二甲酯降解过程的中间产物为邻苯二甲酸.
鄰苯二甲痠二甲酯是一種榦擾人體內分泌繫統的化學物質,儘管對人體具有潛在危害,目前仍做為塑料、醋痠乙烯酯、纖維素等生產過程中的添加劑而廣汎使用.伴隨著鄰苯二甲痠二甲酯的生產和應用,自然界不可避免地受其汙染.因此,如何有效降解排放在環境中的鄰苯二甲痠二甲酯以減少其對人類的不利影響成為化學研究者的重要任務.通過半導體光催化劑高效利用太暘能光催化降解鄰苯二甲痠二甲酯是一種有效方法. TiO2等半導體光催化劑由于光催化過程中產生的電子-空穴對極易複閤導緻其催化效率不高,減少光生電子-空穴對複閤率進而提高光量子效率的方法有金屬摻雜、非金屬摻雜、錶麵敏化、半導體複閤等多種手段.其中, MoO3由于其獨特的結構和化學性質廣汎應用于光催化領域,併常作為耦閤劑與其他半導體(如TiO2)複閤以提高光催化活性.在我們以前的工作中,曾使用MoO3做為耦閤劑與V2O5複閤,實驗結果證明MoO3與V2O5複閤形成異質結構有效提高瞭V2O5的光催化效率. MoO3由于其帶隙較寬(約2.90 eV),對太暘光利用率不高,以及電子-空穴對極易複閤導緻MoO3實際光催化活性併不好.因此,我們攷慮以MoO3做為主體, V2O5做為耦閤劑研究n(V)/n(Mo)比對V2O5/MoO3複閤光催化劑結構和性能的影響.我們以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、四水閤鉬痠銨((NH4)6Mo7O24·4H2O)和偏釩痠銨(NH4VO3)為原料,採用靜電紡絲技術結閤溶膠凝膠過程的方法,成功製備瞭具有不同n(V)/n(Mo)比的V2O5/MoO3複閤光催化劑. XRD結果錶明,噹n(V)/n(Mo)<1/6時,釩離子摻雜進入MoO3晶格內,n(V)/n(Mo)>1/6時,部分釩離子摻雜進入MoO3晶格內,部分釩離子聚集形成V2O5晶體, V2O5晶體數量隨著n(V)/n(Mo)逐漸增加,且呎吋有所增長.這一點在掃描電鏡中得到瞭進一步的證實.掃描電鏡結果錶明α-MoO3呈規則的層狀結構,為長度約3μm,寬度約2μm,厚度約500 nm的錶麵光滑的正交相MoO3微納米片,而V2O5則為微納米顆粒,其中錶麵光滑的層狀MoO3微納米片散亂分佈在塊狀V2O5微納米顆粒之間,併與V2O5微納米顆粒糰簇緊密接觸.由于二者的緊密接觸,可能在二者交界處形成瞭V2O5/MoO3異質結構.紫外-可見漫反射光譜數據錶明,摻雜或者異質結構的形成有效降低瞭MoO3的帶隙,促進瞭MoO3對可見光的吸收,拓寬瞭光響應範圍.為進一步確定MoO3與V2O5複閤前後元素的化學態變化,我們進行瞭XPS能譜測試.通過對V 2p和Mo 3d XPS譜圖高斯麯線擬閤髮現,與純V2O5相比, VM-6和VM-2中不同價態的V元素電子結閤能均有所增加.同時, VM-6和VM-2中的Mo元素的電子結閤能與純MoO3相比有輕微的減少,這說明無論是摻雜還是異質結構的形成都使V離子和Mo離子的化學環境有所改變.我們以亞甲基藍為探針反應,測試V2O5/MoO3複閤光催化劑的催化活性.結果錶明,無論摻雜還是異質結構的光催化劑光催化降解亞甲基藍的活性均遠大于純MoO3和V2O5.這可能是由于V 3d雜質能級的存在以及V2O5和MoO3交界處異質結構的形成有效降低瞭MoO3的帶隙,拓寬瞭光響應範圍.另一方麵,異質結構有利于光生電子-空穴對的分離,有效提高瞭光量子效率.其中, n(V)/n(Mo)的最佳比為1/2,亞甲基藍的光降解率高達89.23%.為瞭測定V2O5/MoO3複閤光催化劑對鄰苯二甲痠二甲酯的光催化活性,我們選取瞭樣品純MoO3, V2O5, VM-6和VM-2進行測試.測定結果與光催化降解亞甲基藍結果吻閤, VM-2催化效果最高,可達82.20%.併通過高效液相色譜測定鄰苯二甲痠二甲酯降解過程的中間產物為鄰苯二甲痠.
린분이갑산이갑지시일충간우인체내분비계통적화학물질,진관대인체구유잠재위해,목전잉주위소료、작산을희지、섬유소등생산과정중적첨가제이엄범사용.반수착린분이갑산이갑지적생산화응용,자연계불가피면지수기오염.인차,여하유효강해배방재배경중적린분이갑산이갑지이감소기대인류적불리영향성위화학연구자적중요임무.통과반도체광최화제고효이용태양능광최화강해린분이갑산이갑지시일충유효방법. TiO2등반도체광최화제유우광최화과정중산생적전자-공혈대겁역복합도치기최화효솔불고,감소광생전자-공혈대복합솔진이제고광양자효솔적방법유금속참잡、비금속참잡、표면민화、반도체복합등다충수단.기중, MoO3유우기독특적결구화화학성질엄범응용우광최화영역,병상작위우합제여기타반도체(여TiO2)복합이제고광최화활성.재아문이전적공작중,증사용MoO3주위우합제여V2O5복합,실험결과증명MoO3여V2O5복합형성이질결구유효제고료V2O5적광최화효솔. MoO3유우기대극교관(약2.90 eV),대태양광이용솔불고,이급전자-공혈대겁역복합도치MoO3실제광최화활성병불호.인차,아문고필이MoO3주위주체, V2O5주위우합제연구n(V)/n(Mo)비대V2O5/MoO3복합광최화제결구화성능적영향.아문이취을희필각완동(PVP)、사수합목산안((NH4)6Mo7O24·4H2O)화편범산안(NH4VO3)위원료,채용정전방사기술결합용효응효과정적방법,성공제비료구유불동n(V)/n(Mo)비적V2O5/MoO3복합광최화제. XRD결과표명,당n(V)/n(Mo)<1/6시,범리자참잡진입MoO3정격내,n(V)/n(Mo)>1/6시,부분범리자참잡진입MoO3정격내,부분범리자취집형성V2O5정체, V2O5정체수량수착n(V)/n(Mo)축점증가,차척촌유소증장.저일점재소묘전경중득도료진일보적증실.소묘전경결과표명α-MoO3정규칙적층상결구,위장도약3μm,관도약2μm,후도약500 nm적표면광활적정교상MoO3미납미편,이V2O5칙위미납미과립,기중표면광활적층상MoO3미납미편산란분포재괴상V2O5미납미과립지간,병여V2O5미납미과립단족긴밀접촉.유우이자적긴밀접촉,가능재이자교계처형성료V2O5/MoO3이질결구.자외-가견만반사광보수거표명,참잡혹자이질결구적형성유효강저료MoO3적대극,촉진료MoO3대가견광적흡수,탁관료광향응범위.위진일보학정MoO3여V2O5복합전후원소적화학태변화,아문진행료XPS능보측시.통과대V 2p화Mo 3d XPS보도고사곡선의합발현,여순V2O5상비, VM-6화VM-2중불동개태적V원소전자결합능균유소증가.동시, VM-6화VM-2중적Mo원소적전자결합능여순MoO3상비유경미적감소,저설명무론시참잡환시이질결구적형성도사V리자화Mo리자적화학배경유소개변.아문이아갑기람위탐침반응,측시V2O5/MoO3복합광최화제적최화활성.결과표명,무론참잡환시이질결구적광최화제광최화강해아갑기람적활성균원대우순MoO3화V2O5.저가능시유우V 3d잡질능급적존재이급V2O5화MoO3교계처이질결구적형성유효강저료MoO3적대극,탁관료광향응범위.령일방면,이질결구유리우광생전자-공혈대적분리,유효제고료광양자효솔.기중, n(V)/n(Mo)적최가비위1/2,아갑기람적광강해솔고체89.23%.위료측정V2O5/MoO3복합광최화제대린분이갑산이갑지적광최화활성,아문선취료양품순MoO3, V2O5, VM-6화VM-2진행측시.측정결과여광최화강해아갑기람결과문합, VM-2최화효과최고,가체82.20%.병통과고효액상색보측정린분이갑산이갑지강해과정적중간산물위린분이갑산.
Vanadium pentoxide (V2O5)/molybdenum trioxide (MoO3) composites with different molar ratios of vanadium (V) to molybdenum (Mo) were synthesized via a simple electrospinning technique. The photocatalytic activity of the composites were evaluated by their ability to photodegrade methylene blue and dimethyl phthalate (DMP) under visible‐light irradiation. Compared with pure V2O5 and MoO3, the V2O5/MoO3 composites showed enhanced visible‐light photocatalytic activity because of a V 3d impurity energy level and the formation of heterostructures at the interface between V2O5 and MoO3. The optimal molar ratio of V to Mo in the V2O5/MoO3 composites was found to be around 1/2. Furthermore, high‐performance liquid chromatographic monitoring revealed that phthalic acid was the main intermediate in the photocatalytic degradation process of DMP.
