柠檬皮提取物绿色合成WO3@ZrO2纳米复合材料及其对罗丹明B染料的高效光催化降解研究

本文创新性地利用柠檬皮提取物绿色合成WO3、ZrO2及其复合纳米材料，通过多维度表征（UV-Vis、BET、SEM/TEM、EDX、XRD、FTIR）证实WO3@ZrO2具有最小带隙（2.2 eV）和最高比表面积（52.94 m2/g），在紫外光下对RhB染料降解率达92%，遵循Langmuir等温线和伪二级动力学模型，为废水处理提供了可持续的光催化解决方案。

　　

Surface area (S_BET)

通过布鲁诺尔-埃米特-泰勒（BET）分析测定了光催化剂的织构特性（见表2和图2）。WO₃@ZrO₂纳米复合材料展现出最高的比表面积（52.94 m²/g），显著优于单一组分的WO₃（42.44 m²/g）和ZrO₂（35.77 m²/g）。有趣的是，WO₃纳米颗粒呈现出最大的平均孔径（56.80 nm），而ZrO₂（11.07 nm）和WO₃@ZrO₂（10.13 nm）的孔径明显较小，这表明在形成复合物时材料从介孔结构向微孔结构转变。

Conclusion

本研究通过柠檬（Citrus limon）皮提取物作为天然还原剂和稳定剂，成功开发出绿色合成的WO₃、ZrO₂及WO₃@ZrO₂光催化剂，为解决废水中有毒合成染料的去除提供了可持续且高效的方案。SEM、EDX、TEM、UV-Vis、FTIR、BET和XRD测试结果共同表明：与单一组分相比，WO₃@ZrO₂纳米复合物具有更优越的结构特性、形貌特征和光学性能——包括更窄的带隙、更大的比表面积和增强的光吸收能力。这些特性使其在紫外光照射下对罗丹明B（RhB）染料展现出92%的最高降解率，降解过程符合Langmuir等温线（R² ≈ 0.96）和伪二级动力学模型（R² ≈ 0.93），表明其遵循单层化学吸附机制。该研究凸显了绿色合成WO₃@ZrO₂纳米复合材料在环境修复中的应用潜力，为开发高效、可持续的光催化剂提供了重要技术路径。

Data availability

本研究中生成和分析的所有数据均包含在稿件中，并可根据要求向通讯作者获取。

Author contributions

Mohamed H.H. Ali 负责研究的概念化设计、实验方案制定及论文撰写；Hala E. Ghannam 参与催化剂制备和实验结果处理；Alaa I. Khedr 协助实验设计、共同负责催化剂制备及数据处理；Dalia M. El Gaar 参与实验执行。所有作者均阅读并批准最终稿件。

Funding

本研究未获得特定资金支持。

CRediT authorship contribution statement

Mohamed H.H. Ali: 撰写-审阅和编辑/初稿撰写，研究监督，方法论，数据整理，概念化；

Hala E. Ghannam: 验证，调查研究，形式分析；

Dalia M. El-Gaar: 调查研究，形式分析；

Alaa I. Khedr: 撰写-审阅和编辑，可视化，项目管理，调查研究。

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何利益冲突。