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抗生素在废水中残留会诱导细菌耐药性，严重危害公共健康。光催化技术可利用太阳光将抗生素残留完全转化为无害的 CO2 和 H2O，但是该技术面临的主要问题之一是无法有效利用能量较低的长波长光子实现快速抗生素降解，导致太阳光利用率和抗生素降解速率不足。近日，江南大学潘成思-朱永法教授研究团队在光响应波长达到 1000 nm 软铋矿光催化剂上，通过构造纳米片结构、平衡空穴和超氧自由基的产生，实现了以环丙沙星 (CIP) 为代表的喹诺酮类废水的快速降解，并揭示其空穴和超氧基协同作用提高活性机理。该工作成功制备出了 Bi25CoO40 软铋矿纳米片光催化剂，其具有 1.4 nm 的超薄厚度、1000 nm 的宽吸收带边和优异的 CIP 降解活性。降解活性达到 0.327 min-1，是其颗粒的 4.2 倍，是常用 P25-TiO2 的 8.1 倍。研究证实纳米片的基面和侧面间形成了一个强的内建电场，促进光生电子和空穴的空间分离，实现超氧基和空穴平衡产生。通过超氧基提高 CIP 中有机氟的脱去和空穴提高共轭环的开裂，提高了 CIP 降解速率。该工作提出通过平衡空穴和超氧基产生、协同提高降解速率的策略，有助于利用太阳光高效去除水中抗生素污染物。该成果以“Balanced generation of holes and superoxide radicals on Bi25CoO40 sillenite photocatalysts for rapid synergetic degradation of quinolone antibiotics” (《在 Bi25CoO40 软铋矿光催化剂上平衡空穴和超氧自由基产生提高喹诺酮类抗生素降解活性》) 为题，发表在期刊 Environmental Science: Nano 上。Balanced generation of holes and superoxide radicals on Bi25CoO40 sillenite photocatalysts for rapid synergetic degradation of quinolone antibiotics
Hao Sun, Chen Wang, Yunhang Shao, Yaning Zhang, Chaofeng Chen, Hongyan Liu, Shuai Dou, Jing Xu, Ying Zhang, Yang Lou, Yongfa Zhu and Chengsi Pan* (潘成思，江南大学)
Environ. Sci.: Nano, 2024, 11, 3178-3191
https://doi.org/10.1039/D4EN00177J
本文第一作者，江南大学化学与材料工程学院硕士研究生，研究方向为宽光谱响应软铋矿光催化剂用于喹诺酮类抗生素降解。目前以第一作者身份在 Environmental Science: Nano，J. Mater. Chem. A, J. Catal. 等期刊上发表论文三篇。本文通讯作者，江南大学化学与材料工程学院教授。主要研究方向为：太阳能光催化、H2O2 类芬顿、水中新污染物降解。目前为止，在 Nat. Energy, Angew. Chem. Int. Ed., Appl. Catal. B, Environ. Sci. Technol. 等期刊上发表 SCA 论文 100 余篇，ESI 高被引论文 10 篇，授权专利 16 项；论文总引近 9500 次，H 因子为 41。| 2-年影响因子* | 5.8分 |
| 5-年影响因子* | 6.7分 |
| JCR 分区* | Q1 化学-多学科
Q1 环境科学
Q2 纳米科学&技术 |
| CiteScore 分† | 12.2分 |
| 中位一审周期‡ | 44 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。
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
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