Page 97 - 《精细化工》2023年第11期

第 11 期 陈 晨，等: 钴酞菁修饰两亲性 Janus 颗粒用于乳液界面光催化染料降解 ·2409·

图 9 CoPc-SiO 2 @PDVB55 的 EDS 谱图
Fig. 9 EDS spectra of CoPc-SiO 2 @PDVB55

表 1 CoPc-SiO 2 @PDVB55 的元素质量分数
Table 1 Elemental mass fraction of CoPc-SiO 2 @PDVB55
元素 C N O Si Co
质量分数/% 23.66 0.05 1.10 75.08 0.11

由图 9 可以发现，CoPc-SiO 2 @PDVB55 由 Si、
C、O、N、Co 5 种元素组成，其中 O 元素只分布在
CoPc-SiO 2 @PDVB55 Janus 催化剂的一端，结合
SEM 和 TEM 图（图 5g、h），结果表明，该催化剂
具有明显的分区；由于催化剂负载 CoPc 的量与颗粒
整体占比较低，因此，在图中不易观察到 N 和 Co 的
元素分布，结合表 1，N 和 Co 元素质量分数分别为
0.05%和 0.11%。
2.3 乳液界面光催化染料降解模型及机理
使用 RhB 作为模型染料评估催化剂性能。为了
更清楚地观察多相体系，将 10 mL 尼罗红染色的正
己烷（红色）加入到10 mL分散有CoPc-SiO 2@PDVB55
Janus 催化剂的 RhB 水溶液（蓝色）中，混合溶液
呈现明显的分层（图 10a1），超声 4 h 后溶液体系变
得均一且没有明显界面（图 10a2）。利用光学显微

镜对图 10a2 中的水/正己烷乳液体系进行观察，可
图 8 SiO 2 @PDVB/PS55（ a）、 SiO 2 @PDVB55（ b）、
NH 2 -SiO 2 @PDVB55（c）和 CoPc-SiO 2 @PDVB55 以看到，体系为水包油乳液液滴，见图 10b。由图
（d）的 XPS 谱图 10b 可知，CoPc-SiO 2 @PDVB55 Janus 催化剂可以作
Fig. 8 XPS spectra of SiO 2 @PDVB/PS55 (a), SiO 2 @ 为固体乳化剂乳化水/正己烷体系，并且颗粒亲油的
PDVB55 (b), NH 2 -SiO 2 @PDVB55 (c) and CoPc-
SiO 2 @PDVB55 (d) PDVB 一侧倾向朝向油相正己烷，亲水的 CoPc-SiO 2
一侧倾向朝向含有 RhB 染料的水相。因此，利用此
2.2.4 CoPc-SiO 2 @PDVB Janus 催化剂的 EDS 分析
乳液体系模型探究 CoPc-SiO 2 @PDVB Janus 颗粒作
图 9 为 CoPc-SiO 2 @PDVB55 Janus 催化剂的 为界面催化剂对水相中的 RhB 的催化降解作用
EDS 谱图，其元素质量分数见表 1。
（图 10c）。
光催化机理如下：CoPc-SiO 2 @PDVB Janus 催
化剂上的 CoPc 吸收太阳光（hv）由基态跃迁到激发
*
*
态（CoPc ），CoPc 与 H 2 O 反应生成钴酞菁阴离子
–
自由基（•CoPc ）和具有强氧化性的羟基自由基
（•OH），与 O 2 反应生成基态的 CoPc 和超氧阴离子
–
自由基（•O 2 ）。RhB 被太阳光照射后，由基态跃迁
*
到激发态（RhB ），吸附到催化剂的表面，进而被•OH
–
*
和•O 2 氧化为 CO 2 、H 2 O 等 [25-28] 。体系中 CoPc 与 O 2
和•OH 反应生成 H 2 O 2 和 CoPc，H 2 O 2 还会分解为•OH
*
参与 RhB 的降解。加入 H 2 O 2 后能极大增加催化体
系中•OH 的含量，因此能极大增加催化效率。具体