建大新闻网讯 近日，我校交叉创新研究院助理教授王彤彤博士在国际分离和纯化领域权威期刊、中国科学院一区TOP期刊《Separation and Purification Technology》（分离纯化技术）上发表了题为“Efficient visible-light photocatalysis of chloramphenicol using novel engineered biochar-based Ti-doped Bi2WO6composite: Mechanisms, degradation pathways, and applications”（利用新型工程生物炭基钛掺杂Bi2WO6复合材料对氯霉素进行高效可见光光催化： 机理、降解途径和应用）的学术论文。论文第一作者兼通讯作者为王彤彤博士，石辉教授、王森副教授和王会霞博士参与了相关研究工作，西安建筑科技大学为该论文第一完成单位。
氯霉素（CAP）是一种广谱性氯化硝基芳烃类抗生素，因结构稳定、抗菌性能突出以及能促进动物生长的特性被广泛用于世界各地的医药和食品领域。然而，有研究发现CAP具有很强的毒副作用，对人和动物会造成骨髓抑制、再生障碍性贫血和发育不全等症状。因此，欧盟和美国等国家规定动物源性食品中CAP的残留限量为“零容许量”。不过，由于CAP低成本和广泛的作用性，在畜牧业中仍然具有吸引力，尤其是在发展中国家被视为首选抗生素而合法使用。在自然环境中CAP很难自行降解，属于持久性污染物；而且，氯霉素类抗生素在全球生产和用量也在逐年上升。含CAP废水的排放量大，易残留和积累，已在许多国家的不同水体中被检出。然而，这类废水可生化性差、难以降解、毒性危害强，如何处理含CAP的抗生素废水已成为研究热点。
在众多水处理技术中，光催化氧化技术能使水中难降解的有机污染物完全矿化，无二次污染，反应条件温和，且具备节约能源等优势引起了学者们的研究兴趣。不过，选择合适的光催化剂仍是该技术高效应用的重点，尤其是开发具有可见光响应的复合材料显得意义非凡。此外，之前的报道大多集中在初始浓度非常低的抗生素降解，且光催化剂容易失活，这很难满足工业废水处理的现实需求。而且，很多研究忽视了对实际废水的降解效果，以及增强废水处理的多种理化策略；同时，之前的研究也存在对CAP降解过程与降解路径未系统性地阐明等科学问题。
本研究提出一种新颖的Ti掺杂-工程化生物炭（ACB）基Bi2WO6复合光催化剂（Ti-Bi2WO6@ACB），其可通过一步水热法便捷制备获得，具备可见光催化活性。本研究还借助多种先进的技术表征了复合材料的理化性质，详细的评估了复合材料对CAP的降解效果、TOC去除率、环境因子影响、循环利用测试、消毒效果、实际废水处理和理化增强策略测试。同时，通过电化学、自由基捕获实验和电子自旋共振等方法揭示了增强光催化作用机制。结果显示：Ti-Bi2WO6@ACB的本质为Ti3+自掺杂的TiO2/Bi2WO6/ACB三元复合异质光催化剂含有大量氧空位。ACB的引入和Ti掺杂丰富了材料的元素组成、OFGs和缺陷结构，增大了比表面积（223.70m2·g-1）和可见光吸收。Ti-Bi2WO6@ACB的导带和价带分别为-0.47和1.75 eV，能有效抑制光生载流子的重组。Ti-Bi2WO6@ACB在光照120分钟对50 mg·L-1的CAP的去除率为92.44%，TOC去除率为67.72%，明显高于对照材料。Ti-Bi2WO6@ACB具有可重复利用性和光稳定性，光照10分钟对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的灭菌率约为99%。往反应体系加入H2O2、超声、通空气和提高反应温度均能增强CAP的降解效率，超声处理与空化作用、微射流和光催化耦合超声催化的作用相关。对CAP的降解由·OH、·O2-和h+主导，并且，Ti3+/TiO2的掺杂促进了·O2-的产生，ACB作为载体防止了TiO2和Bi2WO6的团聚。CAP的降解过程被三维荧光分析记录，其降解路径可能包括羟基化加成、甲醇变性、取代、C-N键断裂、氧化、水解和脱羧等反应。本研究为开发和应用高性能生物炭基复合光催剂提供新思路。
王彤彤博士来校工作后，在国际知名期刊《Journal of Molecular Liquids》《Materials Science in Semiconductor Processing》《Chemical Engineering Research and Design》以及《环境科学学报》发表了一系列的相关学术论文，报道了新型碳基功能材料在环境和能源中的应用。目前，王彤彤博士已发表论文38篇，获中国精品科技期刊顶尖学术论文F5000项目证书，WOS官网H-index指数为14，Scopus统计被引600余次，是《Small》（Wiley出版社旗舰期刊）、《Journal of Hazardous Materials》等30余本SCI期刊的审稿人，担任《Polymers》和《Journal of Renewable Materials》等期刊的专题顾问和客座编辑。
期刊链接：
https://www.sciencedirect.com/journal/separation-and-purification-technology
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125780
