环糊精辅助的缺陷富集MoWO3–x材料在有机污染物的协同吸附与光催化降解中的应用

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Cyclodextrin-assisted defect-rich MoWO3–x for synergistic adsorption–photocatalytic degradation of organic pollutants

　　

摘要

要提高有机污染物的吸附和光催化降解性能，需要同时优化界面性质和内在电子结构。本文报道了一种采用γ-环糊精（γ-CD）辅助的水热合成方法来制备钼钨氧化物（γ-MoWO_3?x）：γ-CD不仅提升了材料的表面活性，还引入了大量结构缺陷。由于γ-CD衍生的羟基基团，γ-MoWO_3?x的表面积增加了2.9倍，表面电荷也变得更负（–27.25至–43.02 mV）。γ-CD既充当原位还原剂，又诱导缺陷形成，从而产生了丰富的缺陷氧物种，并部分使金属氧化物晶格非晶化，有效调节了材料的能带结构。因此，γ-MoWO_3?x对亚甲蓝的吸附和光催化降解能力提高了3.09倍，在1太阳光照射下40分钟内即可实现超过98%的去除率。机理研究表明，该材料主要通过空穴途径进行氧化。纳秒瞬态吸收光谱显示γ-MoWO_3?x积累了更多的光生空穴，并且快速空穴衰减组分占比较高，这表明其表面可利用的空穴数量较多，从而增强了氧化反应性。光致发光猝灭和电化学阻抗谱进一步表明载流子复合现象得到抑制，电荷迁移率也有所提高。总体而言，这项工作提出了一种简单且可扩展的环状寡糖介导的方法，用于同时实现缺陷工程和界面工程，为下一代光催化剂的研发提供了宝贵的设计思路。