我区科研团队模拟太阳光高效去除水环境中残留抗生素阿莫西林

近日，内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室刘全生教授、乐树坤博士联合江苏科技大学朱成章博士，与澳大利亚阿德莱德大学段晓光博士在国际权威期刊《Applied　Catalysis　B：　Environmental》刊发了“V2O5　nanodot－decorated　laminar　C3N4　for　sustainable　photodegradation　of　amoxicillin　under　solar　light”最新研究成果，该研究通过模拟太阳光可高效去除水体系中残留有害物质的抗生素阿莫西林（AMX）。

该研究得到国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金、内蒙古自治区科技重大专项以及内蒙古工业大学国家“化学工程与技术”一流学科建设等项目的支持。

阿莫西林（AMX）作为β－内酰胺类抗生素广泛应用，因其结构复杂、化学稳定性高、溶解性好，已在水环境中被检测到导致内分泌失调和抗生素耐药性的风险增加。在现有技术中，开发以半导体及其衍生材料为媒介的高活性光催化剂是实现绿色节能环境治理的重要途径。

科研团队采用V2O5与超薄C3N4纳米片耦合制备S　型异质结纳米复合材料提升在模拟太阳光下光催化去除水环境中残留AMX的性能。在该　S　型光催化体系中，C3N4　导带中的光生电子显示出较强的还原性，而　V2O5　价带中的光生空穴则显示出很强的氧化能力。同时，低活性的载流子在S　型异质结界面处重新结合，以增强各组分中光生载流子的分离并保留强氧化还原物质。通过优化结构，该异质结拥有更高的电荷分离效率与更密集的活性位点，同时其对AMX分子的吸附性能也得到了大幅度提升，以促进光催化降解AMX性能，该催化剂在模拟阳光下对　AMX的光催化降解表现出优异的活性，在五次光降解循环中表现出显著的可重复使用性。

S型异质结构V2O5／C3N4材料在模拟太阳光下光催化降解阿莫西林

科研团队提出了V2O5／C3N4纳米复合材料的S型异质结构在界面处提供了一个内部电子通道，并保持了具有高光降解能力的活性位点及其增强催化性能的机制。研究表明该复合材料用于降解AMX获得了高去除率（91.3％）和重复使用的稳定性。同时，通过　HPLC－MS　分析和密度泛函理论　（DFT）　计算揭示了　AMX　的光降解途径及在模拟太阳光照射下降解AMX的协同效应。

S型异质结构V2O5／C3N4材料结构形貌特征

科研团队通过进一步研究AMX中间产物和光催化降解途径物。同时利用密度泛函理论（DFT）计算了AMX的前沿轨道和Fuki指数（f0）。结合DFT理论计算与检测确定的中间体给出了光催化降解AMX的具体路径。研究结果表明，O2•−和　h＋　自由基是光降解中最关键的反应中间物种。本研究有望为开发S　型光催化体系用于高效可持续净化水体环境提供新思路。