ZnO/ZnFe2O4异质结光催化活化过一硫酸盐降解左氧氟沙星：一种高效节能的抗生素废水处理策略

针对废水中难降解抗生素左氧氟沙星（LEV）的污染问题，研究人员通过溶胶-凝胶法制备ZnO/ZnFe2O4异质结催化剂，在LED驱动下激活过一硫酸盐（PMS），实现94.11%的LEV降解率和71.69%的脱氟效率。该研究通过构建内置电场抑制电荷复合，为低能耗废水处理提供了可规模化应用的解决方案。

　　

随着抗生素的广泛使用，左氧氟沙星（LEV）等氟喹诺酮类药物因代谢不完全（15-20%）和生物降解性差，在水环境中持续累积。其顽固的喹诺酮环结构不仅威胁水生生态，还可能通过食物链危害人类健康。传统污水处理方法如化学沉淀、吸附等存在二次污染、效率低下等瓶颈。针对这一难题，广州大学环境科学与工程学院的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表论文，开发了一种基于ZnO/ZnFe₂O₄异质结的新型光催化系统，通过LED驱动活化过一硫酸盐（PMS）实现高效降解LEV。

研究采用溶胶-凝胶法构建ZnO/ZnFe₂O₄异质结，通过X射线衍射（XRD）和光电化学测试表征材料特性，结合高效液相色谱（HPLC）和总有机碳（TOC）分析评估降解效果，并利用电子顺磁共振（EPR）鉴定活性氧物种（ROS）。

材料表征
XRD分析显示，当锌铁比为3:2时，材料同时具备ZnO（JCPDS#36-1451）和ZnFe₂O₄的特征峰。光电测试证实异质结的带隙能降至1.89-1.99 eV，显著提升可见光吸收能力。

降解性能
在5W LED（320-780 nm）照射下，ZnO/ZnFe₂O₄-PMS体系90分钟内实现94.11%的LEV降解率，TOC去除率和脱氟效率分别达58.61%和71.69%，优于单一组分和物理混合物。

机制解析
EPR检测到¹O₂、SO₄^-?、?O₂^-和?OH四种ROS协同作用。异质结内置电场使电荷分离效率提升3.2倍，光电流密度增加67%，有效抑制电子-空穴复合。

实际应用价值
催化剂在4次循环后仍保持87%以上活性，金属溶出率<1%。该研究首次实现LED低功耗驱动PMS活化，为规模化抗生素废水处理提供了兼具高效性和经济性的解决方案。

这项工作的创新性在于通过界面工程调控电荷转移路径，同步解决传统光催化体系的能量消耗高和载流子利用率低两大核心问题。研究不仅为抗生素污染控制提供新技术路径，也为异质结设计在环境催化领域的应用提供了理论参考。