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在复杂水环境中，光催化技术难以高选择性识别降解目标污染物。研究人员制备 EMI-Bi/Bi4 光催化剂，其对西酞普兰（CIT）具高选择性吸附降解能力，在多种条件下性能优异，为复杂体系污染物去除提供新思路。
在环境治理领域，水体中痕量药物残留的去除一直是难题。西酞普兰（CIT）作为一种常用抗抑郁药，虽治疗效果显著，但人体无法完全吸收，约 20% 原型药物会释放到环境中。由于传统处理技术难以完全去除，环境水体中常检测到 CIT 残留，其虽浓度低，却可能对生物体的生殖、生理健康和行为产生不良影响，风险熵高达 1.55。然而，实际水体基质复杂，CIT 常与卡马西平（CBZ）、腐殖酸（HA）等共存，低含量和复杂基质使其高效去除面临挑战。光催化作为一种绿色高级氧化技术，虽能分解有机物，但活性自由基缺乏选择性；吸附法操作简单却无法矿化污染物，可能造成二次污染。因此，开发兼具高选择性和高效降解能力的技术迫在眉睫。
为解决上述问题，国内研究人员开展了分子印迹光催化剂的研究，相关成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》。
研究人员采用一步法在 BiOIO?纳米片基底上原位生长 BiOI 并共沉积分子印迹聚合物（MIPs），制备出 BiOI 嵌入分子印迹聚合物功能化的 BiOIO?光催化剂（EMI-Bi/Bi4）。
研究中用到的主要关键技术方法包括：通过水热法制备 BiOIO?纳米片基质；利用批次吸附实验研究吸附动力学和等温线；借助高效液相色谱（HPLC）检测溶液中 CIT 和 CBZ 的残留浓度；运用密度泛函理论（DFT）模拟探究选择性吸附 - 降解协同机制；采用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等进行材料表征。
材料表征与性能优化
通过 SEM 观察到，EMI-Bi/Bi4 呈现不规则片状结构，表面粗糙且涂层较厚，有利于吸附模板分子。N?吸附 - 脱附等温线显示，EMI-Bi/Bi4 的比表面积和总孔体积显著增加，分别达 86.857 m2/g 和 0.329 cm3/g，平均孔径为 15.141 nm。XRD、FTIR 和 XPS 等表征证实了 BiOI 和分子印迹聚合物的成功复合，以及功能单体与交联剂的有效聚合。光致发光（PL）光谱和电化学阻抗谱（EIS）表明，BiOI 的嵌入有效抑制了光生电子 - 空穴对的复合，降低了电荷转移阻抗，提升了光催化效率。
吸附性能
吸附动力学曲线显示，EMI-Bi/Bi4 对 CIT 的吸附在 5 分钟内即可达到平衡，远快于传统印迹光催化剂。吸附等温线拟合表明，其理论最大吸附容量达 343.68 mg/g， imprinting factor 为 7.2，显著高于文献报道的同类材料。伪二阶动力学模型拟合结果显示，化学吸附是主要控制过程。
选择性研究
在 CIT 和 CBZ 的二元混合体系中，EMI-Bi/Bi4 对 CIT 的吸附容量为 21.56 mg/g，对 CBZ 仅为 4.71 mg/g，吸附选择性系数（K）高达 26.936，相对选择性系数（K′）为 12.760。光催化降解实验中，EMI-Bi/Bi4 对 CIT 的降解速率（0.0074 min?1）是 CBZ 的 4.4 倍，降解选择性因子（α）超过 3.12，显示出优异的选择性降解能力。
环境适应性与稳定性
在 pH 3-11 的宽范围内和 HA 存在下，EMI-Bi/Bi4 对 CIT 的去除效率均超过 93%。循环使用 7 次后，去除效率仍保持在 84% 以上，表明其具有良好的稳定性和重复使用性。
实际样品应用
在市政污水样品中，EMI-Bi/Bi4 对 CIT 的去除效率≥90.3%，比传统表面印迹光催化剂高 17%，展现出在实际复杂环境中的应用潜力。
作用机制
DFT 模拟和微观结构表征表明，EMI-Bi/Bi4 对 CIT 的高选择性去除归因于 CIT 与功能单体之间的氢键、范德华力和静电相互作用，以及印迹空穴与 CIT 空间结构的高度匹配，和 BiOI 嵌入印迹聚合物形成的印迹位点与降解位点的高度重叠。光催化降解过程中，?OH 和?O??是主要活性物种，通过 Z 型 BiOIO?/BiOI 异质结机制实现对 CIT 的高效降解。
本研究开发的 EMI-Bi/Bi4 光催化剂通过将 BiOI 嵌入分子印迹聚合物，实现了印迹位点与催化活性位点的空间耦合，显著提升了对目标污染物的选择性识别和高效降解能力。该策略为复杂水环境中痕量药物残留的去除提供了新的技术思路，有望推动高选择性光催化材料在环境治理中的实际应用，为解决水体中难降解有机污染物的去除难题奠定了基础。
