研究背景
四环素类抗生素作为一种广谱药物,常被广泛用于人类和动物疾病防治药物、农业饲料添加剂。由于四环素类抗生素的大量使用,未被充分吸收利用的药物会通过各种方式进入水体以及土壤环境中,对人类和生态系统健康存在潜在威胁。
因此,如何有效去除水体中的四环素是保护生态环境一个重要话题之一。
将吸附与光催化结合起来降解抗生素是一种新的策略,通过吸附快速捕获抗生素,为光催化降解阶段提供驱动力,再通过光催化降解吸附在表面的抗生素,既使得催化剂进行了自清洁,又降解了抗生素。
南昌航空大学陈萍华副教授与中国科学院兰州化学物理研究所邱洪灯研究员和陈佳副研究员合作,通过一锅溶剂热合成了 MOF-801/GO 复合材料,在不破坏 MOF-801 的形貌和晶体结构下,成功实现了 MOF-801 与 GO 的紧密结合。
在 MOF-801/GO 复合材料中,GO 不仅可以提供丰富的吸附位点,有效增强材料对 TC 的吸附能力;还可以提供通畅的电子传输通道,提高 MOF-801 在可见光下的电荷分离效率,抑制 MOF-801 中光生电子和光生空穴的复合,进而加速 TC 的光催化降解。
研究结果表明, GO/MOF-801 比 MOF-801 有更小的电化学阻抗和禁带宽度,对可见光有更强的瞬态光电流响应。将制备的 MOF-801/GO 复合材料用于可见光下吸附协同光催化去除四环素,60 min 内,四环素的去除率高达 97%,并且在三次循环后效率保持在 90 % 以上。
该工作题为 “Enhanced adsorption and synergistic photocatalytic degradation of tetracycline by MOF-801/GO composites via solvothermal synthesis” (《溶剂热法合成 MOF-801/GO 复合材料吸附协同光催化去除水体中的四环素》),发表在期刊 Environmental Science: Nano 上。该工作还得到了兰州化物所宁晓峰博士和南昌航空大学蒋华麟教授的支持。
论文信息
Zhihai Wu, Ziying Chen, Jia Chen * (陈佳, 中国科学院兰州化学物理研究所), Xiaofeng Ning, Pinghua Chen *(陈萍华, 南昌航空大学), Hualin Jiang, and Hongdeng Qiu * (邱洪灯, 中国科学院兰州化学物理研究所)
https://doi.org/10.1039/D2EN00809B
作者简介
南昌航空大学
环境与化学工程学院
本文第一作者,南昌航空大学环境与化学工程学院硕士研究生,在兰州化学物理研究所邱洪灯研究员课题组进行课题研究,主要研究方向为 MOFs 及其衍生材料的构建及在光催化降解抗生素中的应用研究。
新疆师范大学
化学与化工学院
本文并列第一作者,新疆师范大学化学与化工学院硕士研究生,在兰州化学物理研究所邱洪灯研究员课题组进行课题研究,主要研究方向为多孔复合材料的构建及在稀土分离中的应用研究。
中国科学院
兰州化学物理研究所
本文通讯作者,中国科学院兰州化学物理研究所副研究员,硕士生导师。入选2021年中国科学院青年创新促进会。主要从事新材料在分离分析方面的应用研究,发表学术论文 120 余篇,引用近 3000 次,H 指数 32。授权国家发明专利 17 件。作为项目负责人,先后主持国家自然科学基金在内的科研项目 10 项。现任《Chinese Chemical Letters》、《Journal of Analysis and Testing》以及《分析测试技术与仪器》青年编委,中国分析测试协会青年学术委员会委员。
南昌航空大学
本文通讯作者,南昌航空大学环境与化学工程学院副教授,硕士生导师。中国化学会会员;中国稀土学会会员;江西省土壤科学技术学会理事;目前的研究方向是功能纳米材料的可控构筑及其在光电催化降解污染物和能源转化方面的应用。主持项目 12 项,其中国家自然科学基金项目 2 项、省基金 3 项(含重点项目),已在 J. Hazard. Mater., Chem. Eng. J., Environ. Res.等重要学术期刊上发表论文 60 余篇,授权专利 35 件,获得省部级科研奖一等奖 1 项、二等奖 2 项和三等奖 1 项。
中国科学院兰州化学物理研究所
相关期刊
rsc.li/es-nano
Environ. Sci.: Nano
2-年影响因子* | 9.473分 |
5-年影响因子* | 9.35分 |
最高 JCR 分区* | Q1 环境科学 |
CiteScore 分† | 13分 |
中位一审周期‡ | 48.5 天 |
Environmental Science: Nano 全面报道具有环境用途的工程纳米材料的设计和应用研究,以及人工与天然纳米材料在生物和环境体系中的相互作用。发文范围包括但不限于:纳米材料在水、空气、土壤、食物和能源可持续性等领域的新应用;纳米材料在生物系统中的相互作用以及纳米毒理学研究;纳米尺度材料的环境宿命、反应性和转化;环境中的纳米尺度过程;可持续性纳米技术,包括纳米材料的合理设计、生命周期评价、风险/效益分析等。
Editor-in-Chief
Peter Vikesland