锰钴共掺氧化锡的结晶度降解及其光催化性能研究

本研究针对染料污染治理需求，通过共沉淀法合成锰(5 mol%)钴(5 mol%)共掺氧化锡(SnO2 -Mn-Co)纳米材料。XRD和TEM证实掺杂导致结晶度降低（晶粒尺寸5-12 nm），UV-Vis显示带隙窄化，FESEM显示轻微团聚。该材料在阳光下对玫瑰红染料(Rose bengal)展现96.08%降解率，为环境治理提供新型高效光催化剂。

　　

研究背景
随着工业染料的大量使用，水体污染已成为全球性环境挑战。玫瑰红染料(Rose bengal)作为典型污染物，传统处理方法效率低下。氧化锡(SnO₂
)因其稳定性和3.4-3.7 eV宽带隙被广泛研究，但纯相材料存在光响应范围窄、载流子复合率高等缺陷。过渡金属掺杂被证明可调控其电子结构，但锰(Mn)钴(Co)共掺对结晶度与光催化性能的协同影响尚未明晰。

研究设计与方法
曼尼帕尔大学斋浦尔分校团队采用共沉淀法合成SnO₂
-Mn-Co，通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)解析结构，紫外-可见光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)表征光学性质，场发射扫描电镜(FESEM)观察形貌，能量色散X射线谱(EDX)验证元素组成，并以玫瑰红染料降解实验评估光催化性能。

研究结果

1. XRD分析：掺杂使SnO₂
   特征峰宽化，强度降低，晶胞参数从a=b=4.7382 ?、c=3.1871 ?发生偏移，结晶尺寸从35-78 nm锐减至5-12 nm。
2. 形貌表征：HRTEM显示平均粒径5.01 nm，选区电子衍射(SAED)证实保留四方晶系结构但晶面间距改变。
3. 光学性质：Tauc曲线显示带隙从3.57 eV降至2.85 eV，PL谱表明氧空位增加促进载流子分离。
4. 光催化性能：阳光照射下96.08%染料降解率，优于多数报道的SnO₂
   基材料。

结论与意义
该研究首次阐明Mn/Co共掺通过诱导晶格畸变和氧空位，协同实现SnO₂
结晶度调控与带隙工程。所获材料兼具可见光响应和高催化活性，为设计高效环境修复材料提供新思路。论文发表于《Journal of Luminescence》，技术路线可扩展至其他宽禁带半导体改性研究。