光催化高效ZnO-CeO2-Co3O4纳米复合材料的水热合成及其有机水污染物降解性能研究

《Materials Today Communications》：Hydrothermal synthesis of photocatalytically efficient binary and novel ternary ZnO-CeO 2-Co 3O 4 nanocomposites for organic water pollution removal

本文通过一步水热法成功合成了二元ZnO-CeO2、ZnO-Co3O4及新型三元ZnO-CeO2-Co3O4纳米复合材料。研究证实三元复合材料（A2）在紫外光照射150分钟后对亚甲基蓝（M.B）染料的降解率高达97%，其带隙能（2.7 eV）和反应速率常数（0.0192 s）均优于二元体系，展现了在环境修复领域作为高效光催化剂的巨大潜力。

　　

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Materials

实验采用六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O）、四水合醋酸钴（Co(CH₃COO)₂·4H₂O）以及六水合硝酸铈（CeN₃O₉·6H₂O）作为原料，分别来自大连化学试剂厂和上海麦克林生化科技有限公司。

Synthesis of the binary and ternary ZnO, Co₃O₄, and CeO₂ nanocomposites

通过一步水热法（反应温度190°C，时间5小时）合成了二元ZnO-CeO₂、ZnO-Co₃O₄及三元ZnO-CeO₂-Co₃O₄纳米复合材料。该方法以0.1 M金属盐溶液为前驱体，通过精确控制结晶过程实现复合纳米结构的可控制备。

Surface morphology

场发射扫描电镜（FESEM）图像显示（图1），样品A1（ZnO-CeO₂）中ZnO纳米棒被CeO₂纳米颗粒包裹；A2（三元复合材料）呈现纳米棒、纳米片和多面体颗粒的异质结构；A3（ZnO-Co₃O₄）则以六边形纳米片为主。所有样品均呈现明确边界的不规则颗粒聚集形态。

Conclusion

水热法合成的三元ZnO-CeO₂-Co₃O₄纳米复合材料通过多元金属氧化物协同作用，显著提升了光催化降解有机污染物的效率。其独特的异质结构、优化的能带特性（2.7 eV）以及增强的电荷分离能力，为开发高效环境修复材料提供了新思路。