【儀表網 研發快訊】各類水體中廣泛檢出的抗生素雖然濃度低，但仍對水生態系統安全和公共衛生構成了嚴重威脅。非均相PMS活化技術在解決這一問題方面具有巨大的潛力，但開發具有兼容傳質和高效金屬位點的催化劑，以實現低濃度的親水性PMS活化和疏水性抗生素高效去除，仍然是其實際應用的關鍵阻礙。
近期，中國科學院城市環境研究所跨介質污染防治材料與裝備創新團隊在非均相過硫酸鹽(PMS)催化降解新污染物抗生素方面取得了新進展，成功設計開發了一種仿蛋白結構催化劑。本研究報道了一種仿蛋白多級結構催化劑AC-LDH@Co(OH)2，其基底為超級活性炭/層狀雙金屬氫氧化物復合物(AC-LDH)，具有仿蛋白的空間分區親水性，可同時促進親水/疏水物質的協同傳質過程。同時，LDH穩定分散并優化了薄層包邊Co(OH)2結構中Co位點的電子云分布。實驗結果表明，僅需0.075 mM的PMS投加，該催化劑即可在15 s內去除水體中80%的抗生素，且不影響出水pH。此外，該催化劑對多種不同抗生素、在不同水體常見陰離子干擾下、均具有超快降解性能，且對多種實際水基質適應良好；循環膜催化和連續固定床反應器也驗證了其實際應用過程中的安全性與穩定性；相較于純Co(OH)2，仿蛋白AC-LDH@Co(OH)2催化劑的制造成本和使用成本均更低。本工作強調了傳質優化在高效處理低濃度新污染物中的重要性，為開發高效高級氧化催化劑及新污染物廢水可持續處理提供了仿生設計新思路。
相關研究成果以Mimicking the protein: hierarchically hydrophilic Co(OH)2 boosted peroxymonosulfate activation for ultrafast antibiotics degradation為題，發表于Advanced Functional Materials期刊上。城市環境研究所博士后張健為第一作者，謝佳芳副研究員與鄭煜銘研究員為共同通訊作者。該研究工作得到了科技部重點研發計劃和中國科學院國際伙伴計劃等項目的支持。
圖1. 仿蛋白AC-LDH@Co(OH)2催化劑活化PMS降解抗生素示意圖
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