我国学者研发新型复合光催化剂 可去除高浓度抗生素

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10月14日，记者从西安建筑科技大学获悉，该校交叉创新研究院修复生态学石辉教授团队以活化生物炭(ACB)为载体，通过水热反应联合化学共沉淀法，研发出新型氮硫共掺杂生物炭基磷酸银复合光催化剂(N,S-Ag3PO4@ACB)，对高浓度诺氟沙星表现出高效去除效果。相关成果近日发表在《自然》旗下期刊《npj 清洁水》上。

近年来，抗生素作为新兴污染物受到全球学者的关注。诺氟沙星是目前最常用的喹诺酮类抗生素药物。由于其进入人体无法被完全代谢，导致易残留在多种水体中，危害严重。光催化是目前降解此类污染物最有效且有前景的技术之一，但传统光催化剂存在光生载流子快速重组的现象，限制了该技术的推广应用。

为解决这一难题，石辉团队构建了本质上含有纳米银颗粒的硫化银/磷酸银/活化生物炭三元复合光催化剂，该复合光催化剂在200—800纳米全可见光段均有明显的吸收，在光照120分钟时对高浓度(50毫克每升)诺氟沙星的去除率超过90.42%，降解速率常数为0.0175每分钟，总有机碳去除率达69.67%。在光照60分钟时即可对常见浓度(10毫克每升)的诺氟沙星完全去除。

“新型复合光催化剂具有多次可重复利用性、光稳定性和在复杂环境下的抗干扰性。”论文第一作者兼通讯作者、西安建筑科技大学教师王彤彤表示，该复合光催化剂具有特殊的p-n异质结与Z-scheme型光生载流子转移模式，采用氮硫共掺杂方式能丰富复合光催化剂的元素组成、表面官能团和缺陷，同时也活化了介孔结构。

“我们还发现了尚未见报道的新降解中间体(P7)。”王彤彤介绍说，P7是喹诺酮类抗生素共有的官能团，其对该类抗生素的降解过程起到承上启下的关键作用。

石辉表示，研究揭示了非金属元素共掺杂协同增强贵金属半导体催化的作用机制，为喹诺酮类抗生素的降解过程及新降解中间体提供了关键数据，有助于推动低成本光催化技术的高效应用。