通过水热时间调控Co?O?纳米粒子的结晶度与电子结构以提升光催化染料降解性能及其统计动力学评估

《Nanoscale Advances》：Tuning Crystallinity and Electronic Structure of Co?O? Nanoparticles via Hydrothermal ?Time for Improved Photocatalytic Dye Degradation and Statistical Kinetic EvaluationOpen Access

　　

本研究利用具有时间依赖形貌的针状Co?O?纳米粒子（NPs）探索光降解活性，这些纳米粒子通过水热法制备，水热反应时间分别为12小时、24小时、48小时和72小时，作为在模拟太阳光照射下降解有机染料的有效光催化剂。采用XRD、FTIR、SEM、EDX、漫反射光谱（DRS）和BET分析对所制备的Co?O?纳米粒子进行了表征。结晶度和相组成呈现出显著的温度依赖性转变，同时在较高温度下晶格应变明显降低且晶粒尺寸更加细化。结果表明，随着水热反应时间逐渐增加，带隙从3.53 eV降至3.46 eV，表明电子结构有序度更高，光捕获能力得到改善。对5 ppm浓度下EY和FB染料降解的选择性研究显示，不同制备时间的Co?O?表现出不同的响应。水热时间为48小时、BET比表面积为6.5 m2g?1的Co?O?纳米粒子对EY和FB表现出高选择性，降解率分别为71.2%和76.9%。动力学分析采用准一级动力学模型，并利用Minitab软件评估实验数据并对反应行为进行建模，统计显著性p值约为0.000。可回收性测试表明，Co?O?在模拟太阳光染料降解条件下具有高度稳定性。Co?O?纳米粒子光催化活性的增强，可能归因于有效的水热时间抑制了电荷复合以及Co?O?纳米粒子催化活性的提高。研究结果表明，水热反应时间在设计具有优化结构特征和更优光催化活性的48小时Co?O?纳米结构方面具有重要意义。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会出版

2026

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