编辑推荐：
为解决抗生素污染问题，研究人员开展以酵母和蒙脱石纳米片（MMTNS）制备复合催化剂降解四环素（TC）的研究。结果表明，该催化剂能有效激活过硫酸氢钾（PMS）降解 TC，意义在于为抗生素废水处理提供新方案。
在现代社会，抗生素广泛应用于医疗领域，为人类健康立下汗马功劳。然而，它们就像一把双刃剑，在治疗疾病的同时，也带来了诸多麻烦。四环素（TC）作为一种常用的广谱抗生素，大量的滥用和不合理使用，导致其在环境中肆意残留。从水产养殖系统、制药厂，到医院排放的废水里，都能检测到它的身影。TC 不仅具有生物毒性，还会促使耐药细菌和耐药基因的产生，对生态环境和人类健康构成严重威胁。因此，研发高效且环保的技术去除环境中的抗生素迫在眉睫。
在这样的背景下，国内的研究人员积极行动起来，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Applied Clay Science》上，为解决抗生素污染问题带来了新的曙光。
研究人员选用蒙脱石纳米片（MMTNS）作为基底材料，这是因为它制备简单、来源广泛且成本低廉。MMTNS 通过与 L - 半胱氨酸自组装形成层状结构（MMTNS - L），随后将酵母负载到 MMTNS - L 上（Yeast/MMTNS - L），再经过高温碳化处理，最终得到碳化酵母 / 蒙脱石纳米片（C - Y/MMTNS - L）。
为了深入探究 C - Y/MMTNS - L 的特性，研究人员运用了多种技术方法。他们利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM），对材料的功能基团、微观结构和合成机制进行了细致分析；通过批量催化试验、析因实验优化反应条件，借助降解动力学模型得出反应速率规律，还进行循环实验评估材料的稳定性；在探究反应机理方面，采用猝灭实验识别活性物种、电子顺磁共振光谱（EPR）直接检测自由基、计算吸附能理解相互作用动态、液相色谱 - 质谱联用（LC - MS）分析追踪转化产物 。
材料的特性研究
研究发现，MMTNS 在二维方向上组装形成大片状结构，为酵母提供了稳固的支撑。酵母细胞富含氮元素，碳化后呈现出独特的空心薄层球壳结构，比表面积大且孔隙丰富，内部水蒸气的蒸发进一步促进了多孔结构的形成。这些球壳均匀分布在 MMTNS 上，有效防止了催化剂的团聚，使更多活性位点得以暴露。
催化剂的性能研究
在降解四环素的实验中，研究人员引入过硫酸氢钾（PMS），并利用制备的催化剂对其进行激活。结果显示，在最优条件下，具有层状结构的 MMTNS 组装后，再经高温酵母碳化，能在 15 分钟内实现 84% 的 TC 降解率。在这个过程中，硫酸根自由基（?SO4–）、超氧自由基（?O2–）和单线态氧（1O2）都参与了 TC 的降解，其中1O2是主要的活性物种。作为一种高活性的非自由基，1O2能与有机物相互作用，促进其降解。
催化剂的稳定性研究
碳化后形成的吡啶氮和吡咯氮为催化剂提供了额外的活性位点，有助于电子转移；而稳定的石墨氮和 N - O 结构则增强了催化剂的稳定性，促进了非自由基的产生。循环实验表明，该催化剂在多次使用后仍能保持较高的催化活性，展现出良好的稳定性。
研究结论表明，通过将酵母负载到 MMTNS - L 上并进行碳化处理，制备出的复合生物炭催化剂有效解决了酵母团聚的问题，增加了催化剂的活性位点，显著提升了催化能力和对 PMS 的激活效率。这种具有多孔球壳结构的酵母活性炭 / 蒙脱石纳米片在光催化性能方面表现卓越，为抗生素废水的高效处理提供了新的技术手段，也为生物碳催化材料的应用开辟了更广阔的前景。它有望成为解决抗生素污染问题的有力武器，在环境修复领域发挥重要作用。这一研究成果不仅为科研人员提供了新的研究思路，也为实际应用提供了可行的方案，推动了相关领域的发展。
