三维g-C3N4/Fe-MCM-48磁性半导体材料：高效降解阿奇霉素的绿色新途径

嘿，朋友们！如果您对环保科技和污水处理技术感兴趣，那么这篇研究成果绝对不容错过。今天要介绍的是凌宇博士（第一作者）与黄少斌教授（通讯作者）团队的一项创新研究，他们来自华南理工大学、暨南大学以及广州市净水有限公司。

一、研究亮点

1. 传统的污水处理技术难以有效处理药品和个人护理用品残留问题，而本研究另辟蹊径，通过构建一种新颖的三维g-C3N4/Fe-MCM-48磁性半导体材料，解决了这一难题。

2. 这种新型催化剂在短短11分钟内，借助模拟太阳光/g-C3N4/Fe-MCM-48/O3体系就能近乎完全降解阿奇霉素，其降解速率较仅使用模拟太阳光/g-C3N4/O3体系提升了高达9.2倍，展现出卓越的协同效应。

3. 研究还深入探讨了不同pH值、铁含量对阿奇霉素降解的影响，并详细解析了降解途径及反应机制，证实了铁掺杂显著提高了催化剂稳定性及可回收性，为实际废水处理应用开辟了新的前景。

二、背景与材料特性

1. 阿奇霉素作为广泛应用的抗生素之一，常规工艺对其去除效率低下，但光催化/臭氧氧化技术凭借其高效的污染物去除能力崭露头角，能生成大量强氧化活性物质ROSs，有效抑制有害副产物产生。

2. g-C3N4因其无毒环保、可见光响应优良等优点备受关注，然而其光生载流子复合率高、利用率低的问题亟待解决。研究发现，将g-C3N4纳米片负载于具有独特孔道结构的Fe-MCM-48上，既能增加比表面积，又利于引入Fe原子以增强催化活性。

三、实验结果与讨论

1. 图1揭示了g-C3N4/Fe-MCM-48的独特微观结构：球状颗粒直径约500nm，内部保留MCM-48优异的孔道结构，且无明显含铁化合物晶体衍射现象。

2. 其它图谱进一步分析了所含元素化学状态、光化学性质及不同体系降解阿奇霉素的效果对比，结果显示g-C3N4/Fe-MCM-48在可见光吸收性能、光生载流子分离效率等方面表现出色，且具有良好的稳定性和磁回收性能。

3. 4.通过对影响因子的细致探究以及循环使用实验验证，证实g-C3N4/Fe-MCM-48催化剂在光催化/臭氧氧化过程中不仅大幅提升了光生载流子和臭氧利用效率，更有效地降解了阿奇霉素，展现了其在复杂污水环境中的广泛应用潜力。

小编建议展望：这项研究成功合成了三维结构的g-C3N4/Fe-MCM-48催化剂，将其应用于光催化/臭氧氧化降解阿奇霉素时取得了惊人的效果，模拟太阳光下11分钟内几乎完全降解阿奇霉素。该成果得益于Fe原子在g-C3N4纳米片中的均匀分布，促进了光生载流子的分离和臭氧分解，也体现了比表面积增加及Fe掺杂对于提升协同效应的关键作用。同时，g-C3N4/Fe-MCM-48催化剂展现出了极佳的稳定性和可回收性，为实际污水AOPs处理提供了全新的解决方案和广阔的实践空间。

项目支持：此项研究得到了国家自然科学基金面上项目（No.52270105）和国家重点研发计划项目（No. 2019YFC0408605）的支持。

作者简介

1. **凌宇**：华南理工大学资源与环境专业博士，专注于资源与环境管理及污水控制技术的研究，在国内外顶级期刊发表多篇论文，拥有若干项发明专利授权，硕博期间参与多项国家级和省部级科研项目。

2. **黄少斌**：华南理工大学环境与能源学院教授、博士生导师，广东省生态透析环境治理工程技术研究中心主任，长期致力于环境工程领域研究，主持多项国家级、省级科研项目，取得丰硕成果，并有多项专利成功转让和推广应用。

文章来源：凌宇, H. Liu, B. Li, B. Zhang, Y. Wu, H. Hu, D. Yu, S. Huang. Efficient photocatalytic ozonation of azithromycin by three-dimensional g-C3N4 nanosheet loaded magnetic Fe-MCM-48 under simulated solar light. Applied Catalysis B: Environmental, 324 (2023) 122208.