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这篇综述聚焦氧化镉（CdO）基纳米材料在水修复领域的光催化应用。探讨了未掺杂、掺杂及与其他半导体耦合的 CdO 纳米材料特性，分析提升其光降解效率的策略，为解决纺织染料污染等环境问题提供了新方向，极具研究价值。
引言
随着全球人口增长和工业化快速发展，水体受到多种污染物的严重污染，如芳香杂环、挥发性化合物、无机离子、有机染料、重金属、农药、医药废物、病原体和其他生物毒素等。这些污染物对人类健康和生态系统构成严重威胁，可能引发皮肤疾病、眼睛刺激、肠胃炎等，还会导致婴儿高铁血红蛋白血症、神经系统和生殖系统紊乱，甚至肥胖、甲状腺功能障碍、癌症和不育等问题。
传统的水净化技术，如超滤、反渗透、膜分离技术、化学混凝、活性炭吸附、离子交换、絮凝和氯化等，存在诸多弊端。这些技术仅使有机化合物发生相转变，会产生二次污染，且后续处理再生固体废物或其他吸收二次污染物的材料成本高、耗能大，降解效果不佳还易产生污泥。因此，开发经济可行、耗时少的高效水处理工艺迫在眉睫。
高级氧化工艺（AOP）应运而生，它能产生高活性的羟基自由基，可非选择性快速氧化各种有机污染物。其中，光催化技术在众多 AOPs 中脱颖而出，与其他传统方法相比，具有成本效益高、可重复性好和效率高等优势，成为处理水中有机污染物的关键选择。
众多基于纳米材料的光催化剂被用于废水处理，但大多存在吸光能力低、催化速率慢或生产成本高等问题。例如，石墨烯虽比表面积大、室温下本征电子迁移率高，但零带隙限制了其光催化效率；过渡金属二硫化物（如 MoS2和 WS2）虽能带性质可调，但开发适用于可见光范围的低成本光催化剂仍是大规模工业生产的需求。半导体光催化剂因能有效完全氧化污染物且在近紫外 / 太阳光下应用成本效益高，成为理想选择，如 TiO2、ZnO、CdS 等，但它们也各有局限性。
氧化镉（CdO）作为一种异质半导体，具有独特的结构、光学、电学和磁性，可有效用于污染物的广泛降解。其直接带隙为 2.2 - 2.6eV，间接带隙在 1.36 - 1.98eV 之间，具有较高的载流子浓度、本征迁移率和透明度，可用于生产薄膜光伏、平板显示器和光电器件等，在本文中，将对其相关特性及在环境修复尤其是纺织染料光降解中的应用进行深入探讨。
氧化镉的基本性质
CdO 在可见光区域是一种导电透明物质，直接带隙为 2.2 - 2.5eV。其简单立方岩盐结构和强光学透射率，使其在光电器件和光催化应用中具有重要价值。通过掺杂、共掺杂、调节能带隙、缺陷工程、功能材料耦合等多种技术，可进一步优化 CdO 的特性。CdO 的 n 型导电性与其内部结构和电子分布密切相关。
氧化镉在光催化中的应用
在当今时代，光催化已成为解决废水中污染物去除问题的有效策略。半导体光催化利用光能加速光化学反应，光催化剂在特定波长光的激发下，能够促进和加速化学反应。当电子发生量子力学跃迁时，光催化过程便开始启动。CdO 凭借其独特的性质，在光催化领域展现出一定的潜力，可参与光催化降解污染物的反应过程。
提高 CdO 光降解效率的策略
任何光催化系统的效率都可通过以下三个过程提高：一是拓宽光吸收波长范围，使光子能量落入催化材料的带隙内；二是通过快速电荷传输抑制光生电子（e-）/ 空穴（h+）对的复合过程；三是增加对污染物的吸附能力。具体可通过掺杂金属离子或过渡金属、与其他半导体耦合等方式实现。
总结与展望
本综述全面对比分析了当前关于掺杂、退火以及将 CdO 纳米颗粒（NPs）与其他半导体耦合对 CdO NPs 结构、电学、光学、光致发光和磁性影响的研究进展。在退火过程中，CdO NPs 的晶体质量、氧空位、形态分散度、电流传导和发光强度会增加，在光催化、太阳能电池、传感器和发光器件等领域有广泛应用前景。未来，进一步优化 CdO 基纳米材料的性能，探索其在更广泛环境修复领域的应用，将为解决环境污染问题提供更有效的方案。
