(通訊員 李定堂)近日,我校動物科學技術學院、動物醫學院精準獸(shou) 藥創製與(yu) 環境消減技術開發團隊設計了具有核殼結構和硫摻雜特征的多功能金屬有機骨架材料,實現了對抗菌藥物的高效吸附和協同降解。相關(guan) 成果以“S-doped core-shell heterojunction Fenton catalyst (Fe3O4-S@PVP@UIO-66-(SH)2) for enhanced activation of hydroxyl radical: synergistic enrichment and degradation mechanism”為(wei) 題發表在Chemical Engineering Journal上。本研究通過在四氧化三鐵團簇內(nei) 外同時生長巰基化鋯基金屬有機骨架,構建了具有高效吸附性和過氧化氫活化性能的多相芬頓催化納米材料,同時結合理論計算與(yu) 試驗結果係統地探究了引入非金屬克服鐵活性位點失活的機製。
環境中殘留的抗菌藥物通過在食物鏈中的生物積累和生物放大作用,對人類和動物健康以及生態環境安全構成嚴(yan) 重威脅。因此,研究快速高效從(cong) 水環境中去除抗菌藥物的技術具有重要的現實意義(yi) 和科學價(jia) 值。將傳(chuan) 統高效的吸附技術與(yu) 基於(yu) 過氧化氫的高級氧化工藝相結合,是去除難降解抗菌藥物的有效方法。在芬頓氧化工藝中,催化劑活化過氧化氫生成活性氧的速率以及活性氧的利用效率是影響環境中抗菌藥物去除效率的兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵因素。協同吸附和高級氧化工藝能實現快速富集汙染物,同時減少因活性氧與(yu) 汙染物的長距離遷移而導致的失活,顯著提高活性氧的利用效率。
為(wei) 此,本研究設計了一種硫摻雜核殼狀異質結多相芬頓催化劑。位於(yu) 殼層上的巰基化鋯基金屬有機骨架材料可以富集抗菌藥物,縮短活性氧與(yu) 汙染物的遷移距離,固定在材料表麵的低價(jia) 態硫可以還原溶液中存在的三價(jia) 鐵離子。位於(yu) 核內(nei) 的四氧化三鐵納米粒提供了鐵催化活性位點,在核內(nei) 摻雜非金屬硫元素可以增強鐵活性位點的催化性能,實現活性氧的高效產(chan) 生。同時,巰基化鋯基金屬有機骨架材料的包裹可以保證硫摻雜核殼狀異質結多相芬頓催化劑的穩定性,減少鐵的泄漏,四氧化三鐵的順磁性有助於(yu) 反應後催化劑的高效回收。此外,本研究還利用密度泛函理論闡明了抗菌藥物吸附和降解機理。本研究為(wei) 非金屬元素在芬頓體(ti) 係中的應用提供了新的思路和科學的理論參考,並為(wei) 多相芬頓催化劑的構建提供了新的策略。

我校動科動醫學院本科生李定堂為(wei) 本論文第一作者,陳冬梅教授和謝書(shu) 宇教授為(wei) 論文共同通訊作者,課題組多位同學共同參與(yu) 。該研究得到了國家重點研發計劃和“星空体育网站入口官网大學生創新創業(ye) 項目”專(zhuan) 項資金的資助。