新型催化剂能有效降解诺氟沙星和四环素类抗生素

记者从中国科学院合肥研究所了解到，该所智能研究所纳米材料与环境检测研究所孔令涛研究团队在水中抗生素的氧化降解及机理研究方面取得了新进展：研究人员设计并制备了氧化石墨烯负载的二氧化锰纳米针和四氧化三铁-硫纳米复合物作为催化剂，并将其用于类芬顿反应，有效降解诺氟沙星和四环素类抗生素污染物。前几天，《胶体与界面科学杂志》和《新化学杂志》分别公布了相关结果。

诺氟沙星、四环素等抗生素作为人类临床和畜牧业中常用的抗生素，大量排入自然水体。抗生素具有稳定的化学结构和复杂的存在形式，很难通过常规技术去除。残留在环境中的抗生素已成为一种新的微污染物，它促进细菌抗生素抗性基因的产生，危及生态系统和人类健康的平衡。

芬顿和类芬顿高级氧化技术已经成为降解抗生素污染物的有效手段，因为它们能够产生强氧化性羟基或硫酸根。

孔令涛团队的研究人员将制备的氧化石墨烯负载的二氧化锰纳米针催化剂应用到类芬顿反应系统中。结果表明，它能活化过硫酸盐，快速高效地降解水中的诺氟沙星。通过比较复合材料与纯二氧化锰纳米针的降解情况，发现复合材料具有更快的降解速率、更宽的酸碱度适用范围和更好的回收性能。根据降解过程中的中间产物，研究人员推测了四种可能的降解途径：脱羟基、脱氟、喹诺酮基团转化和哌嗪环裂解，为其他氟喹诺酮类抗生素降解机理的研究提供了思路。

研究还发现四氧化三铁-硫纳米催化剂也可用于类芬顿反应体系，活化过氧化氢生成羟基自由基，在中性条件下能有效降解四环素。