低成本SnO2 :Ce薄膜光催化降解有毒染料及基于鱼类组织学的毒性验证研究

针对工业废水中难降解有毒染料（如亚甲基蓝MB）的污染问题，研究人员通过低成本雾化热解技术制备了Ce掺杂SnO2 薄膜（SnO2 :Ce），系统研究了其光催化降解效率及生态安全性。结果表明，5 wt% Ce掺杂薄膜对MB的降解率高达96.44%，并通过淡水鱼（Labeo rohita）组织学分析证实了处理水的生物安全性，为工业废水治理提供了高效环保的解决方案。

　　

纺织、制药等行业排放的含染料废水正严重威胁水生生态系统。其中亚甲基蓝（MB）作为典型阳离子染料，具有高毒性和致癌性，传统处理方法难以彻底降解。二氧化锡（SnO₂
）虽具光催化潜力，但其宽带隙限制了可见光利用效率。如何通过低成本方法提升SnO₂
的光催化性能，并验证处理水的生物安全性，成为环境治理领域的关键挑战。

为攻克这一难题，国内某大学研究团队在《Process Biochemistry》发表研究，采用雾化热解法（NSP）制备了不同Ce掺杂浓度（2.5-7.5 wt%）的SnO₂
:Ce薄膜，通过XRD、SEM等表征手段分析材料特性，评估其对MB的可见光降解效率，并创新性地以淡水鱼（Labeo rohita）为模型，通过组织病理学分析验证处理水的安全性。

关键技术方法
研究采用雾化热解技术（NSP）沉积薄膜，通过X射线衍射（XRD）分析晶体结构，扫描电镜（SEM）观察形貌，光致发光（PL）和紫外-可见光谱（UV-vis）评估光学性能。毒性实验选取Labeo rohita鱼暴露于处理水，采用石蜡包埋法对鱼体多器官（鳃、脑、心脏等）进行组织学分析。

研究结果

Thin film deposition of SnO₂
and SnO₂
:Ce using nebulizer spray
雾化热解法成功制备出均匀的SnO₂
:Ce薄膜，Ce掺杂未改变SnO₂
的四方晶系结构（JCPDS 41-1445），且无Ce相关杂相，表明Ce^3+/4+
有效融入晶格。

Structural study
XRD显示Ce掺杂引起晶格畸变，5 wt%样品晶粒尺寸最小（18.7 nm），比表面积增大。XPS证实Ce³⁺
/Ce⁴⁺
氧化还原对的存在，其通过捕获光生电子抑制复合，提升催化效率。

Conclusion
5 wt% Ce掺杂样品表现出最优性能：带隙从3.8 eV降至2.9 eV，MB降解率达96.44%，远超未掺杂样品（68.59%）。鱼类实验显示，处理水组器官无病理损伤，而MB暴露组出现鳃丝融合、肠上皮脱落等病变，证实光催化处理可完全消除毒性。

重要意义
该研究通过Ce掺杂协同调控SnO₂
的能带结构和表面缺陷，实现了高效可见光催化。创新性地将材料性能与生态毒理评价结合，为工业废水处理提供了兼具技术可行性和环境安全性的解决方案。雾化热解技术的低成本优势，更利于规模化应用，对推动光催化技术从实验室走向实际工程具有重要价值。