氮磷共掺杂三氧化钼/石墨烯复合催化剂的制备及其高效氧化脱硫性能研究

本文通过在多巴胺修饰的氧化石墨烯上锚定磷钼酸并热解，成功制备了富含缺陷的氮磷共掺杂三氧化钼催化剂（MoO3/NCG-P）。该催化剂在氧化脱硫（ODS）反应中表现出卓越活性，20分钟内可完全去除4000 ppm的二苯并噻吩（DBT），且循环10次后活性无衰减。其高效性源于氮磷共掺杂碳基质与超细MoO3纳米颗粒的强界面耦合及氧空位缺陷，为设计稳定、高效的钼基ODS催化剂提供了新策略。

　　

材料与表征

实验所用磷钼酸（H₃PMo₁₂O₄₀·xH₂O, PMA）、盐酸多巴胺（DA）、二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）、苯并噻吩（BT）等试剂均直接使用，未经进一步纯化。

MoO₃/NCG-P催化剂的表征

通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV-Vis）证实了GO@PDA/PMA的成功合成与结构演化。如图S1所示，GO@PDA的FT-IR谱中可见GO在1620 cm^–1处的芳香性C=C伸缩振动特征峰，以及1502、1270、1356和2926 cm^–1处分别对应N–H、C–O、C–OH和亚甲基的吸收峰，表明PDA已成功沉积在GO表面。负载PMA后，其FT-IR谱中出现了PMA的特征峰（略），进一步证实了复合结构的形成。

结论

本研究通过空气中400°C煅烧GO@PDA/PMA前体，制备了MoO₃/NCG-P复合催化剂。该材料将富含氧空位的超小MoO₃纳米颗粒与高导电性、高比表面积的氮磷共掺杂石墨烯载体结合，产生显著协同效应。氮磷共掺杂引发的电子转移提高了钼活性位点周围的电子密度，从而削弱H₂O₂的O–O键并促进活性氧物种生成。