竹源碳负载等离子体银纳米颗粒构建可见光驱动四环素高效降解体系

针对水体中四环素（TC）污染治理难题，南京林业大学团队开发了Ag-N-TiO2/BC复合光催化剂。通过N掺杂构建氧空位和Ag NPs表面等离子共振（SPR）效应协同作用，实现77%的TC可见光降解率（0.00686 min?1），突破传统吸附材料易饱和瓶颈，为抗生素污染治理提供"吸附-光催化"一体化解决方案。

　　

抗生素污染已成为威胁生态环境和人类健康的重大挑战。作为使用量最大的抗生素之一，四环素（TC）在医疗、畜牧等领域的广泛应用导致其大量进入水体环境，不仅诱发耐药菌产生，更通过食物链威胁人体健康。传统吸附法虽能暂时富集污染物，但存在吸附饱和快、再生成本高等缺陷，亟需开发兼具持续降解能力和经济性的新型治理技术。

南京林业大学研究人员在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表的研究中，创新性地将竹源碳（BC）的高吸附特性与改性TiO₂的光催化活性相结合，构建了Ag-N-TiO₂/BC复合催化剂体系。该研究通过溶胶-凝胶法和浸渍法，在BC载体上负载N掺杂TiO₂（形成N-Ti-O键）与银纳米颗粒（Ag NPs），实现了可见光下77%的TC降解效率，反应速率常数达0.00686 min^?1，且循环4次后仍保持69%活性。

关键技术包括：1）通过N掺杂在TiO₂晶格中引入氧空位，使光响应范围红移至可见光区；2）利用Ag NPs的表面等离子共振效应（SPR）增强光生载流子分离；3）借助BC的三维孔道结构促进污染物富集与传质。XRD、TEM、XPS等表征证实催化剂成功构建，电化学测试显示其电荷转移阻力显著降低。

【XRD分析】显示N掺杂未改变TiO₂锐钛矿晶型，但引起晶格畸变；Ag NPs以20 nm粒径均匀分散，其（111）晶面衍射峰证实金属态存在。

【光电性能】UV-Vis谱表明N-TiO₂带隙从3.2 eV降至2.8 eV，EIS谱显示1%Ag-N-TiO₂/BC电荷转移电阻最低，PL光谱证实其电子-空穴复合率显著降低。

【降解机制】自由基捕获实验揭示空穴（h⁺）是主要活性物种，SPR效应产生的"热电子"与氧空位协同促进·O₂^?生成，BC的吸附作用使污染物在活性位点局部富集。

该研究突破传统吸附材料的局限性，首次实现BC从单纯吸附剂向"富集-降解-再生"多功能材料的升级。其创新性体现在：1）通过N-Ti-O键与Ag NPs的协同作用实现可见光响应；2）BC载体避免催化剂失活，大幅延长使用寿命；3）为竹材高值化利用提供新思路。这项工作为抗生素污染治理提供了兼具环境友好性和经济可行性的技术方案，对推动水处理技术发展具有重要意义。