表面涂覆二氧化硅和掺铌二氧化钛的磁性Fe3O4纳米立方体，用于可回收的光催化降解环丙沙星

《ACS Applied Nano Materials》：Magnetic Fe3O4 Nanocubes Coated with Silica and Nb-Doped TiO2 for Recyclable Photocatalytic Degradation of Ciprofloxacin

抗生素污染加剧抗菌素耐药性，本研究开发磁性Fe3O4@SiO2@Nb-TiO2光催化剂，在可见光下实现环丙沙星90-96%高效降解，并保持五次循环使用活性。

　　

抗生素被视为“新兴污染物”，在水生生态系统中的浓度不断增加，导致污染水平升高，并加速了抗菌素耐药性的发展。环丙沙星（CIP）是全球使用最广泛的抗生素之一，由于其持久性和对传统废水处理方法的抗性，成为这一问题的典型代表。现有的水处理方法往往依赖有害化学物质，效率低下，从而加剧了健康和环境风险，这凸显了需要一种可持续、高效且环保的抗生素去除解决方案。本研究通过合成具有磁性的氧化铁纳米立方体（Fe₃O₄ NCs），并在其表面涂覆二氧化硅（SiO₂）和掺铌二氧化钛（Nb-TiO₂），形成复合材料Fe₃O₄@SiO₂@Nb-TiO₂，作为在可见光照射下降解CIP的光催化剂，来解决这一关键问题。磁性的Fe₃O₄核心使得这些纳米颗粒（NPs）易于回收和重复使用，而Nb-TiO₂的掺杂通过降低带隙并扩展光吸收范围至可见光谱，提高了光催化性能。中间的SiO₂层减少了磁核之间的相互作用，并促进了更结晶的TiO₂结构的形成。实验结果表明，在初始浓度为5至40 ppm的条件下，这些纳米颗粒在可见光照射下可去除90%至96%的CIP。降解过程遵循准一级动力学规律，且降解速率常数随初始CIP浓度的降低而增加。该催化剂在经过五次重复使用后仍保持活性，显示出其耐用性和作为可持续抗生素去除解决方案的潜力。本研究强调了将磁性纳米技术与光催化技术相结合的重要性，这是一种创新、可回收且环保的水处理方法，有助于全球范围内保护公众健康和水资源的努力。