我國(guó)學(xué)者研發(fā)新型復(fù)合光催化劑 可去除高濃度抗生素

10月14日，記者從西安建筑科技大學(xué)獲悉，該校交叉創(chuàng)新研究院修復(fù)生態(tài)學(xué)石輝教授團(tuán)隊(duì)以活化生物炭（ACB）為載體，通過(guò)水熱反應(yīng)聯(lián)合化學(xué)共沉淀法，研發(fā)出新型氮硫共摻雜生物炭基磷酸銀復(fù)合光催化劑（N,S-Ag3PO4@ACB），對(duì)高濃度諾氟沙星表現(xiàn)出高效去除效果。相關(guān)成果近日發(fā)表在《自然》旗下期刊《npj 清潔水》上。

近年來(lái)，抗生素作為新興污染物受到全球?qū)W者的關(guān)注。諾氟沙星是目前最常用的喹諾酮類(lèi)抗生素藥物。由于其進(jìn)入人體無(wú)法被完全代謝，導(dǎo)致易殘留在多種水體中，危害嚴(yán)重。光催化是目前降解此類(lèi)污染物最有效且有前景的技術(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，該復(fù)合光催化劑在200—800納米全可見(jiàn)光段均有明顯的吸收，在光照120分鐘時(shí)對(duì)高濃度（50毫克每升）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)即可對(duì)常見(jiàn)濃度（10毫克每升）的諾氟沙星完全去除。

“新型復(fù)合光催化劑具有多次可重復(fù)利用性、光穩(wěn)定性和在復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾性?！闭撐牡谝蛔髡呒嫱ㄓ嵶髡?、西安建筑科技大學(xué)教師王彤彤表示，該復(fù)合光催化劑具有特殊的p-n異質(zhì)結(jié)與Z-scheme型光生載流子轉(zhuǎn)移模式，采用氮硫共摻雜方式能豐富復(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(jiàn)報(bào)道的新降解中間體（P7）?！蓖跬榻B說(shuō)，P7是喹諾酮類(lèi)抗生素共有的官能團(tuán)，其對(duì)該類(lèi)抗生素的降解過(guò)程起到承上啟下的關(guān)鍵作用。

石輝表示，研究揭示了非金屬元素共摻雜協(xié)同增強(qiáng)貴金屬半導(dǎo)體催化的作用機(jī)制，為喹諾酮類(lèi)抗生素的降解過(guò)程及新降解中間體提供了關(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。