Page 220 - 《精细化工》2023年第6期

·1370· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

图 4 Co 3 O 4 和 S 1 @Co 3 O 4 的 EPR 氧空位检测结果
Fig. 4 Oxygen vacancy results of Co 3 O 4 and S 1 @Co 3 O 4
tested by EPR

2.1.5 红外光谱分析
采用傅里叶变换红外光谱仪对实验制备的不同
硫掺杂量的样品进行了测定，结果见图 5。由图 5
可知，低硫含量的样品（S 0.25 @Co 3 O 4 和 S 0.5 @Co 3 O 4 ）
与纯 Co 3 O 4 样品的谱图基本保持一致，但随着硫引入量
的不断增加，高硫含量样品（S 0.75 @Co 3 O 4 和S 1 @Co 3 O 4 ）

–1
的红外光谱图在波数为 1153 和 1092 cm 处出现新
a—S 0.25@Co 3O 4；b—S 0.5@Co 3O 4；c—S 0.75@Co 3O 4；d—S 1@Co 3O 4； 的裂分吸收峰。这些新的吸收峰可归属于 SO 4 的特
2–
e—Co 3O 4
征红外吸收峰，由 S==O 双键振动引起 [29] 。该结果
图 3 不同硫修饰量样品的 N 2 吸附-脱附曲线 2–
Fig. 3 N 2 adsorption-desorption isotherms of catalysts 表明，S 元素是以 SO 4 的形式键合于催化剂 Co 3 O 4
with different S modification content 的表面。由文献[30]可知，这种键合于金属氧化物
表面的 SO 4 因其含有的 S==O 键而表现出极强的吸
2–
表 1 不同样品的比表面积及孔结构参数 电子诱导效应，导致周围的电子云发生偏移，可以
Table 1 Specific surface area and pore structure parameters 2+
of different samples 大幅度增加 Co 3 O 4 中 Co 的正电性。因此，Co 3 O 4
–
对反应液中呈负电性的 HSO 5 的吸附和极化更加容
样品名称 Co 3O 4 S 0.25@Co 3O 4 S 0.5@Co 3O 4 S 0.75@Co 3O 4 S 1@Co 3O 4
易，金属离子向 PMS 进行电子转移更加方便，这将
比表面积 36.27 38.88 45.54 45.39 62.09
2
/(m /g) 有助于 PMS 中 O—O 键的断裂，从而使 S 1 @Co 3 O 4
孔体积 0.16 0.14 0.17 0.16 0.18 样品表现出更强的催化活性。
3
/(cm /g)
平均孔径/ 19.61 15.16 16.35 13.97 11.74
nm

2.1.4 表面氧空位分析
表面氧空位的引入对催化材料的物理化学性能
有显著影响，有利于提高材料的催化活性 [26] 。氧空
位具有丰富的局域电子，可以有效调控金属氧化物
表面的电子结构，增强电子富集作用 [27-28] 。采用电
子顺 磁共 振 （ EPR）检测 技术 对样品 Co 3 O 4 和

S 1 @Co 3 O 4 表面缺陷进行了分析，结果如图 4 所示。 图 5 不同样品的 FTIR 谱图
由图 4 可知，在波谱分裂因子(g)为 2.00 处出现了明 Fig. 5 FTIR spectra of different samples

显的信号峰，表明两种样品表面均存在氧空位，且 2.1.6 XPS 分析
S 1 @Co 3 O 4 样品的特征信号强度显著强于 Co 3 O 4 ，证 图 6a 为 5 种催化剂的 XPS 全扫描谱。由图 6a
明硫的修饰使得 Co 3 O 4 表面产生了更多的氧空位， 可见，所有样品中均检测到了 Co、O、C 3 种元素
这将有助于提升其催化活性。 的特征信号，其中 C 1s 信号来源于仪器自身污染。