顆粒在線訊：隨著藥物科學研究領(lǐng)域的不斷發(fā)展，人類對各類疾病的抵抗能力得到了極大的提升。然而，在藥物研發(fā)過程中，廢水中的藥物殘存物往往會引起嚴重的環(huán)境污染問題，這對人們的日常生活產(chǎn)生了極其惡劣的影響。在眾多藥物之中，環(huán)丙沙星和布洛芬作為兩種最為常見的抗生素藥物，常常殘存在于地表水和地下水之中，如何去除上述污染物一直是科學界的重要研究課題。在眾多降解有機藥物的方法之中，高級氧化法(Advanced Oxidation process, AOPs)是一種目前被廣泛應用且具有普適性的水體保護方法之一。然而，由于AOPs中存在納米粒子聚集、活性較差等問題，其使用壽命也往往較低。如何開發(fā)高效、穩(wěn)定且低成本的AOPs催化劑，是目前急需突破的有機藥物污染物降解關(guān)鍵性課題之一。

基于前期研究基礎(chǔ)，北京工業(yè)大學材料與制造學部隋曼齡教授、盧岳副教授，在國際知名期刊《Applied Catalysis B: Environmental》（IF：19.503）上發(fā)表了一篇題為“Single Metal Atom Oxide Anchored Fe3O4-ED-rGO for HighlyEfficient Photodecomposition of Antibiotic Residues under Visible LightIllumination”的文章。該文章首次開發(fā)出了一種石墨烯復合的Fe3O4基W、V雙單原子氧化物催化劑（SMAO-MrGO-ED）。該催化劑能夠高效降解環(huán)丙沙星和布洛芬污染物，對這兩種污染物的降解效率分別為98.43%和98.12%。同時在5次循環(huán)反應后其催化性能沒有發(fā)生顯著地下降。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321008651

利用球差矯正透射電子顯微鏡（Cs-TEM）和X射線吸收譜（XAFS）測試表明，此催化劑中W和V元素以單原子金屬氧化物形式錨定在Fe3O4基體表面，其中W元素占據(jù)了Fe3O4的中Fe2+的位置。瞬態(tài)光電流響應（TPR）和紫外可見吸光光譜（UV-vis）測試結(jié)果表明，W和V元素的錨定極大提升了催化劑的電子空穴分離能力并改善了催化劑的禁帶寬度。電子自旋共振（ESR）測試結(jié)果表明該催化劑在進行光催化反應時產(chǎn)生的大量O2??是該催化劑能夠高效降解環(huán)丙沙星和布洛芬的直接原因。與近幾年光催化有機藥物的相關(guān)報道相比較，本工作開發(fā)出的Fe3O4基W、V雙單原子氧化物光催化劑擁有對環(huán)丙沙星和布洛芬的最高降解效率。該工作為高效降解有機藥物污染物催化劑的開發(fā)提供了新的思路。

此工作的第一作者為隋曼齡教授課題組的印度籍博士后Karuppaiah Selvakumar和在讀博士王越帥，通訊作者為北京工業(yè)大學材料與制造學部固體微結(jié)構(gòu)與性能研究所隋曼齡教授、盧岳副教授以及印度Kalasalingam研究教育學院的Meenakshisundaram Swaminathan教授。

圖1：SMAO-MrGO-ED催化劑的SEM、HAADF-STEM以及EDS圖像。

圖2：W元素單原子氧化物的錨定位點以及原子模型

圖3：催化劑中W和V元素的XAFS測試結(jié)果。該結(jié)果表明，W和V以單原子氧化物形式存在于樣品表面

圖4：SMAO對環(huán)丙沙星和布洛芬的降解效率。其中反應環(huán)境為pH 7時講解效率最高，且在5次循環(huán)使用后未發(fā)現(xiàn)明顯性能衰減

圖5：該催化劑的反應原理圖。