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          學術聚焦
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          化工學院朱兆友教授團隊在壓電催化降解抗生素廢水領域取得新進展

          作者:孟凡慶 審核:劉福勝、朱兆友、張巖 來源:化工學院 編輯:秦洪慶   點擊: 日期:2022-02-20

          抗生素作為治療傳染病的藥物,廣泛應用于醫藥、水產養殖等領域。由于過量使用和生命體吸收利用率低,大量殘留的抗生素被排放到水環境中,對生態環境和人們的生命健康造成了嚴重影響,如何高效、徹底的降解抗生素成為水處理領域的難點。

          化工學院朱兆友教授團隊一直致力于環境污染控制與廢棄物資源化研究。前期團隊成功制備了高活性Fe@MoS2壓電催化材料、CQDs@FeOOH矩陣電極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過程中的生態毒性變化。利用生物毒性測試實驗和模擬計算等技術對四環素、左氧氟沙星和甲硝唑等抗生素降解過程的生態毒性進行了系統研究,證明了左氧氟沙星的生態毒性主要源于其哌嗪結構,四環素的生態毒性源于其氫化駢四苯結構,甲硝唑的主要生態毒性源于其硝基結構。以上研究成果為抗生素污染的治理和生態毒性的控制提供理論依據與參考。相關工作以青島科技大學為第一單位發表在Environ. Sci.: Nano, 2020, 7, 1704-1718. Appl. Catal. B: Environ. 2021, 282, 119597等一區Top期刊上。

          圖1 (a)和(b)分別為Fe@WS2的SEM和TEM圖;(c)和(d)為Fe@WS2材料的高倍透射電鏡圖和壓電力顯微鏡圖像

          圖2(a)不同抗生素降解體系的發光細菌毒性測試結果;(b)四環素降解過程中的ECOSAR程序評估數據結果

          近日,該團隊從電子結構調控入手,利用石墨炔原位自組裝MoS2納米片,得到超高活性的MoS2/GDY復合壓電催化材料,較傳統MoS2材料壓電系數提高了28.6%,在球磨提供剪切力的作用下能夠快速高效的降解高鹽四環素廢水,且對溶液pH值、鹽度和四環素濃度均具有較寬的適應性,在pH為2-3,鹽含量為20000ppm時,對四環素的去除率仍大于90%。同時,通過廢水的生態毒性監測與評價,證明了四環素及其中間產物的毒性主要源于氫化駢四苯結構,隨著氧化時間的增加,這一毒性結構能夠被壓電催化產生的?OH和?O2自由基徹底降解為小分子化合物、H2O和CO2。(圖3)。

          圖3. MoS2/GDY復合壓電催化降解四環素過程

          該工作以“High effciently piezocatalysis degradation of tetracycline by few-layered MoS2/GDY: Mechanism and toxicity evaluation”為題發表于化工領域TOP期刊Chemical Engineering Journal上,DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135173。該文章以青島科技大學為第一單位,通訊作者為我?;W院孟凡慶副教授,第一作者為我校碩士研究生霍冰潔。

          論文鏈接: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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