復(fù)合光催化劑可高效去除水中殘留抗生素

科技日?qǐng)?bào)訊 （記者王禹涵）記者10月25日從西安建筑科技大學(xué)獲悉，該校交叉創(chuàng)新研究院教授石輝團(tuán)隊(duì)以活化生物炭為載體，通過(guò)水熱反應(yīng)聯(lián)合化學(xué)共沉淀法，研發(fā)出新型復(fù)合光催化劑。該催化劑對(duì)水中高濃度諾氟沙星表現(xiàn)出高效去除效果。相關(guān)論文發(fā)表于《自然》旗下期刊《npj 清潔水》。

近年來(lái)，抗生素作為新興污染物引發(fā)全球?qū)W者關(guān)注。諾氟沙星是目前最常用的喹諾酮類抗生素藥物。由于其無(wú)法被人體完全代謝，因此易殘留在多種水體中。光催化是目前降解此類污染物最有效的技術(shù)之一，但傳統(tǒng)光催化劑存在光生載流子快速重組的現(xiàn)象，限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

為解決這一難題，石輝團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了本質(zhì)上含有納米銀顆粒的硫化銀、磷酸銀、活化生物炭三元復(fù)合光催化劑，在光照120分鐘時(shí)對(duì)高濃度（每升50毫克）諾氟沙星的去除率超過(guò)90.42%，降解速率常數(shù)為0.0175每分鐘，總有機(jī)碳去除率達(dá)69.67%。在光照60分鐘時(shí)即可完全去除常見濃度（每升10毫克）的諾氟沙星。

“新型復(fù)合光催化劑具有可重復(fù)利用性、光穩(wěn)定性和在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾性。”論文第一作者兼通訊作者、西安建筑科技大學(xué)教師王彤彤介紹，該復(fù)合光催化劑具有Z-scheme型光生載流子轉(zhuǎn)移模式。他們的研究采用氮硫共摻雜方式豐富了復(fù)合光催化劑的元素組成、表面官能團(tuán)和缺陷，同時(shí)也活化了介孔結(jié)構(gòu)。

“我們還發(fā)現(xiàn)了尚未見報(bào)道的某個(gè)新降解中間體?！蓖跬榻B，該降解中間體是喹諾酮類抗生素共有的官能團(tuán)，在這類抗生素的降解過(guò)程中起到承上啟下的關(guān)鍵作用。

石輝說(shuō)，該研究揭示了非金屬元素氮硫共摻雜協(xié)同增強(qiáng)磷酸銀的光催化作用機(jī)制，提供了喹諾酮類抗生素降解過(guò)程及新降解中間體的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，有助于推動(dòng)低成本光催化技術(shù)的高效應(yīng)用。