利用贻贝壳生物废弃物合成钙锡氧化物(CaSnO3 )及其在光电器件中的应用研究

本研究创新性地利用Subarnarekha河沿岸贻贝壳生物废弃物，通过固相反应法成功制备正交晶系钙锡氧化物(CaSnO3 )。该材料展现4.40 eV宽禁带特性，在紫外成像/传感器领域具应用潜力，其温度稳定性(<300°C)更使其成为理想电容器材料，为生物废弃物高值化利用提供绿色解决方案。

　　

在传统电子材料制备领域，石灰石开采导致的生态破坏与CO₂
排放始终是难以回避的环境命题。与此同时，沿海地区堆积如山的贻贝壳生物废弃物因其富含碳酸钙(CaCO₃
)，正成为材料科学家眼中的"城市矿产"。钙锡氧化物(CaSnO₃
)作为具有4.40 eV宽禁带(optical band-gap)的钙钛矿材料，在紫外光电器件和高温电容器领域展现独特优势，但其传统制备工艺仍依赖高环境成本的石灰石原料。来自印度贾坎德邦的研究团队另辟蹊径，从Subarnarekha河沿岸采集贻贝壳废弃物，开创性地开发出绿色合成路线。

研究团队采用固相反应法(solid state reaction route)为核心技术，结合X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)和能量色散X射线谱(EDX)等表征手段。特别值得注意的是，他们通过550°C热处理成功实现文石(aragonite)向方解石(calcite)的晶相转化，这为后续CaSnO₃
的合成奠定了原料基础。

【材料制备】
通过多步纯化处理去除贻贝壳中的有机残留物后，研究团队证实原料中存在文石与方解石两种CaCO₃
晶型。Rietveld精修显示转化后的方解石纯度达98.7%，这为后续反应提供了理想钙源。

【结构表征】
XRD图谱证实所得CaSnO₃
具有正交晶系(orthorhombic)结构，空间群为Pbnm。拉曼光谱在630 cm^-1
处出现的特征峰归属为Sn-O键伸缩振动，而FTIR谱中400-700 cm^-1
范围的吸收带进一步验证了[SnO₆
]八面体的形成。

【性能分析】
Kubelka-Munk曲线计算显示材料具有4.40 eV的直接带隙，紫外-可见光谱揭示其在UV区(<400 nm)的反射率不足15%，而在近红外区(NIR)反射率超过80%，这种特殊的光学特性使其非常适合用于紫外滤光片。介电测试则发现材料在300°C内保持稳定的介电常数(dielectric constant)和损耗角正切值(tangent loss)，这一发现突破了传统电容器材料的高温性能瓶颈。

这项研究的突破性在于首次建立了贻贝壳到功能材料的完整转化链条。Manish K. Singh和Dilip K. Singh团队不仅解决了生物废弃物的处置难题，更创造出具有实际应用价值的功能材料。特别是材料在紫外传感和高温电容器的双重应用潜力，为绿色电子材料开发提供了新范式。该成果被收录于《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》期刊，标志着生物质衍生功能材料研究的重要进展。