近期，中科院合肥研究院智能所納米材料與環境檢測研究室孔令濤研究團隊在水中抗生素氧化降解及機理研究方面取得新進展：研究人員設計并制備出氧化石墨烯負載的二氧化錳納米針（MnO₂/GO）及Fe₃O₄-S納米復合材料兩種催化劑，并將其用于類芬頓反應中，實現對諾氟沙星、四環素類抗生素污染物的有效降解。相關成果分別以內封面及全文形式發表在Journal of Colloid and Interface Science和New Journal of Chemistry雜志上。

　　諾氟沙星、四環素等抗生素作為常見的人類臨床和畜牧養殖使用的抗生素，被大量排放到自然水體中。環境中殘留的抗生素已成為一種新興的微污染物，促進病菌抗藥基因的產生，危及生態系統平衡和人體健康。由于抗生素化學結構穩定、存在形態復雜，常規技術難以去除。芬頓、類芬頓高級氧化技術因其能產生強氧化性的羥基或硫酸根自由基，成為了抗生素污染物降解的有效手段，越來越引起科研人員的關注。

　　研究人員將制備的MnO₂/GO催化劑用于類芬頓反應體系，結果發現MnO₂/GO能夠活化過一硫酸鹽快速高效地降解水中的諾氟沙星。通過將該復合材料與單純MnO₂納米針的降解實驗對比得出，復合材料具有更快的降解速率、更寬的pH適用范圍和更好的循環使用性能，并且根據降解過程中的中間產物，推測出四種可能的降解路徑：包括去羥基、去氟、喹諾酮基團轉變和哌嗪環的裂解等，為其它氟喹諾酮類抗生素降解機理的研究提供了思路。

　　研究還發現Fe₃O₄-S催化劑同樣可以用于類芬頓反應體系活化H₂O₂產生羥基自由基，在中性條件下實現對四環素的有效降解，并考察了各因素對非均相類芬頓體系降解四環素效率的影響，優化了反應條件，研究了其反應動力學，以及反應中自由基的作用機制，對反應機理進行了詳盡的闡述，分析了四環素降解的詳細路徑，為四環素類抗生素污染物的處理提供了材料支撐。

　　上述研究工作得到了中科院重點部署項目和安徽省科技重大專項、國家面上基金等項目的資助。

　　文章鏈接：

　　https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.11.121

　　https://doi.org/10.1039/D0NJ00125B

　　圖1. MnO₂/GO催化劑異相類芬頓降解諾氟沙星機理示意圖及期刊內封面

　　圖2. Fe₃O₄-S催化劑異相類芬頓降解四環素示意圖