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化工学院朱兆友教授团队在压电催化降解抗生素废水领域取得新进展
发布时间:2022-02-20    作者:孟凡庆      审核人:刘福胜、朱兆友    点击:[]

抗生素作为治疗传染病的药物,广泛应用于医药、水产养殖等领域。由于过量使用和生命体吸收利用率低,大量残留的抗生素被排放到水环境中,对生态环境和人们的生命健康造成了严重影响,如何高效、彻底的降解抗生素成为水处理领域的难点。

化工学院朱兆友教授团队一直致力于环境污染控制与废弃物资源化研究。前期团队成功制备了高活性Fe@MoS2压电催化材料、CQDs@FeOOH矩阵电极材料等用于水中抗生素的高效降解,并研究了抗生素在降解过程中的生态毒性变化。利用生物毒性测试实验和模拟计算等技术对四环素、左氧氟沙星和甲硝唑等抗生素降解过程的生态毒性进行了系统研究,证明了左氧氟沙星的生态毒性主要源于其哌嗪结构,四环素的生态毒性源于其氢化骈四苯结构,甲硝唑的主要生态毒性源于其硝基结构。以上研究成果为抗生素污染的治理和生态毒性的控制提供理论依据与参考。相关工作以青岛科技大学为第一单位发表在Environ. Sci.: Nano, 2020, 7, 1704-1718. Appl. Catal. B: Environ. 2021, 282, 119597等一区Top期刊上。

图1 (a)和(b)分别为Fe@WS2的SEM和TEM图;(c)和(d)为Fe@WS2材料的高倍透射电镜图和压电力显微镜图像

图2(a)不同抗生素降解体系的发光细菌毒性测试结果;(b)四环素降解过程中的ECOSAR程序评估数据结果

近日,该团队从电子结构调控入手,利用石墨炔原位自组装MoS2纳米片,得到超高活性的MoS2/GDY复合压电催化材料,较传统MoS2材料压电系数提高了28.6%,在球磨提供剪切力的作用下能够快速高效的降解高盐四环素废水,且对溶液pH值、盐度和四环素浓度均具有较宽的适应性,在pH为2-3,盐含量为20000ppm时,对四环素的去除率仍大于90%。同时,通过废水的生态毒性监测与评价,证明了四环素及其中间产物的毒性主要源于氢化骈四苯结构,随着氧化时间的增加,这一毒性结构能够被压电催化产生的∙OH和∙O2自由基彻底降解为小分子化合物、H2O和CO2。(图3)。

图3. MoS2/GDY复合压电催化降解四环素过程

该工作以“High effciently piezocatalysis degradation of tetracycline by few-layered MoS2/GDY: Mechanism and toxicity evaluation”为题发表于化工领域TOP期刊Chemical Engineering Journal上,DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135173。该文章以青岛科技大学为第一单位,通讯作者为我校化工学院孟凡庆副教授,第一作者为我校硕士研究生霍冰洁。

论文链接:High effciently piezocatalysis degradation of tetracycline by few-layered MoS2/ GDY: Mechanism and toxicity evaluationhttps://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135173


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