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国际期刊连发!菠菜论坛 师生光/热催化研究获系列进展(一):从抗生素降解到CO2资源化

2025-08-15

近日,菠菜论坛 师生在光催化与热催化研究领域接连取得一定进展,相关研究成果均以闽南师范大学为独立通讯单位,在国际知名学术期刊发表。这些研究围绕污染物高效降解、资源循环利用和新型催化剂设计等关键问题展开,为绿色催化技术的实际应用提供了重要理论支撑。以下是部分代表性成果简介。

一、废弃资源转化与光催化协同降解四环素

针对有机与无机废物的资源化利用及水体抗生素污染治理难题,团队实现工业废物到高性能催化剂的绿色升级。利用镀锌酸洗废液(含铁/锌)和废弃PET塑料提取的对苯二甲酸,在室温1小时内成功合成MIL-88B(Fe)材料,通过光辅助活化过一硫酸盐,高效降解四环素,实现“以废治废”(Inorganic Chemistry 64 (2025) 2040−2051)。此外,团队进一步将将镀锌酸洗废液转化为Zn/Fe双金属MOFs(单批次>100克),合成方法具有可持续、可规模化、条件温和(室温、水溶液)的核心优势,有效降低了传统MOF合成的能耗与成本;锌掺杂显著提升光生载流子分离效率, 40分钟可完全降解抗生素,且该体系适应实际的养殖尾水、污水处理厂出水、河水等复杂水体(Journal of Environmental Chemical Engineering 2025. //doi.org/10.1016/j.jece.2025.118626)。

二、 光催化抗生素降解技术

在光催化处理含抗生素废水方面,团队研究取得新的进展。其一,开发了TiO2-BiOBr复合光催化体系,通过3 分钟研磨制备TiO2-BiOBr,显著优化了材料界面结构,极大提升了其在可见光下对多种典型抗生素的降解效率,为规模化制备高效可见光催化剂提供了简便策略 (Journal of Alloys and Compounds 1036 (2025) 181882)。其二,创新性地将镁基层状双氢氧化物(MgM-LDHs)应用于水处理领域,发现其能够同时高效去除水体中的磷化合物(如磷酸盐)并降解多种抗生素,实现污染物的协同去除,拓宽了LDHs材料的应用场景 (Journal of Photochemistry & Photobiology, A: Chemistry 464 (2025) 116329)。

三、 核壳结构复合材料助力高效催化还原

团队成功构建了新型核壳结构复合材料MIL-125-NH2@ZIF-67/SiO2。该材料以MIL-125-NH2为核,ZIF-67为壳,并通过湿法浸渍将 SiO2纳米颗粒镶嵌于壳层孔隙中,形成多级孔道结构(Journal of Environmental Chemical Engineering 13 (2025) 118393)。这种独特的结构设计有效整合了各组分优势(MIL-125-NH2的高比表面积及微-介孔并存结构、ZIF-67的丰富活性位点、SiO2的机械增强与分散作用),显著增强了复合材料催化还原硝基芳香化合物的活性和稳定性,在精细化工和环境修复领域具有应用前景。

四、 异质结调控提升光催化CO2还原性能

面向“双碳”目标中的CO2资源化利用,团队在光催化CO2还原方向取得进展。研究聚焦于CuO-Co3O4异质结催化剂,通过精确调控其表面氧化态,优化了光生载流子的分离与迁移效率以及活性位点的暴露 (Inorganic Chemistry Communications 180 (2025) 114974)。这种精心设计的异质结显著提升了将CO2光催化还原为高附加值燃料(如CO、CH4)的活性和选择性,为设计高效太阳能燃料转化催化剂提供了重要参考。

以上系列成果由菠菜论坛 张燕辉教授、徐娟副教授、项文龙副教授作为通讯作者主导完成,充分展示了菠菜论坛 师生在光/热催化基础研究与应用探索方面的活力与实力。相关研究不仅深化了对催化过程机理的理解,更在催化剂绿色合成、性能提升及面向环境与能源的实际应用方面取得了一定进展。这些工作为后续技术开发和转化应用奠定了坚实基础。

研究成果链接

Inorganic Chemistry://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c04925

Journal of Environmental Chemical Engineering://doi.org/10.1016/j.jece.2025.118626

Journal of Alloys and Compounds://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.181882

Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2025.116329

Journal of Environmental Chemical Engineering://doi.org/10.1016/j.jece.2025.118393

Inorganic Chemistry Communications://doi.org/10.1016/j.inoche.2025.114974

(文/图:郑铱莎、郭雯杰、张贤)