抗生素作為新興污染物受到全球學者的關注。10月14日，記者獲悉，西安建筑科技大學青年學者研發出一種新型復合光催化劑去除高濃度諾氟沙星，在解除抗生素污染方面取得新突破。

諾氟沙星（又稱氟哌酸）是目前最常用的喹諾酮類抗生素藥物，進入人體后由于無法被完全代謝，導致易殘留在多種水體中，危害嚴重。光催化是降解此類污染物最有效且有前景的技術之一，不過傳統光催化劑存在光生載流子快速重組的現象，限制了該技術的推廣應用。

為解決該難題，許多學者提出將傳統光催化劑與碳材料復合構建異質結和吸附型增強光催化活性的策略，這對設計和開發新型光催化劑提出新挑戰。目前，已有研究發現：非金屬或重金屬元素摻雜能提升光催化活性，然而多種非金屬元素共摻雜協同增強貴金屬半導體催化的作用機制仍處于研究初期。

近日，西安建大交叉創新研究院修復生態學研究團隊以活化生物炭（ACB）為載體，通過水熱反應聯合化學共沉淀法研發了新型氮硫共摻雜生物炭基磷酸銀復合光催化劑（N,S-Ag3PO4@ACB），并嘗試應用去除高濃度的諾氟沙星，研究成果在國際權威期刊Nature旗下期刊npj Clean Water發表，系統地探究了諾氟沙星的降解效果、多重環境因子影響、實際廢水處理、降解過程與路徑等，從而揭示了協同增強光催化的作用機制。論文第一作者兼通訊作者為青年教師王彤彤，西安建筑科技大學為該論文第一完成單位。

該研究構建的復合光催化劑本質上是含有納米銀顆粒的硫化銀/磷酸銀/活化生物炭三元復合材料，該復合材料具有特殊的p-n異質結與Z-scheme型光生載流子轉移模式。采用氮硫共摻雜方式能豐富該復合光催化劑的元素組成、表面官能團和缺陷，同時也活化了介孔結構。該復合材料在200—800納米全可見光段均有明顯的吸收，對諾氟沙星表現出高效去除效果。在光照120分鐘時對高濃度（50 mg·L-1）諾氟沙星的去除率超過90.42%，降解速率常數為0.0175每分鐘，總有機碳去除率達69.67%。在光照1小時即可對常見濃度（10 mg·L-1）的諾氟沙星完全去除。該復合光催化劑還具有多次可重復利用性、光穩定性和在復雜環境下的抗干擾性。與同類型研究的光催化劑相比，該復合光催化劑更具性價比。

更重要的是該研究還揭示了非金屬元素共摻雜協同增強貴金屬半導體催化的作用機制。該研究顯示：石墨氮能活化了該復合材料的多孔結構并增大了比表面積；氮和硫元素的孤電子能促進電荷的快速轉移，而且納米銀顆粒的表面等離子共振效應也能增強光生電荷的分離效率；這與生物炭表面上的含氧官能團、環境持久性自由基和缺陷結構一起協同增強了光催化反應中活性氧自由基的生成。而且，該復合材料在可見光照射下就能產生大量活性氧自由基，例如超氧自由基、空穴和羥基自由基等，可快速氧化降解諾氟沙星。此外，該研究還發現尚未見報道的新降解中間體（P7）。經鑒別，P7是喹諾酮類抗生素共有的官能團，其對該類抗生素的降解過程起到承上啟下的關鍵作用。

該研究為非金屬共摻雜協同增強貴金屬半導體光催化機制指引了新觀點，完善了相關理論；也為喹諾酮類抗生素的降解過程及新降解中間體提供了關鍵數據，有助于推動低成本光催化技術的高效應用。