我国学者研发出新型复合光催化剂 可高效去除水中残留抗生素

复合光催化剂可高效去除水中残留抗生素

科技日报讯 （记者王禹涵）记者10月25日从西安建筑科技大学获悉，该校交叉创新研究院教授石辉团队以活化生物炭为载体，通过水热反应联合化学共沉淀法，研发出新型复合光催化剂。该催化剂对水中高浓度诺氟沙星表现出高效去除效果。相关论文发表于《自然》旗下期刊《npj 清洁水》。

近年来，抗生素作为新兴污染物引发全球学者关注。诺氟沙星是目前最常用的喹诺酮类抗生素药物。由于其无法被人体完全代谢，因此易残留在多种水体中。光催化是目前降解此类污染物最有效的技术之一，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，在光照120分钟时对高浓度（每升50毫克）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分钟时即可完全去除常见浓度（每升10毫克）的诺氟沙星。

“新型复合光催化剂具有可重复利用性、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介绍，该复合光催化剂具有Z-scheme型光生载流子转移模式。他们的研究采用氮硫共掺杂方式丰富了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某个新降解中间体。”王彤彤介绍，该降解中间体是喹诺酮类抗生素共有的官能团，在这类抗生素的降解过程中起到承上启下的关键作用。

石辉说，该研究揭示了非金属元素氮硫共掺杂协同增强磷酸银的光催化作用机制，提供了喹诺酮类抗生素降解过程及新降解中间体的关键数据，有助于推动低成本光催化技术的高效应用。