钠掺杂多孔g-C3N4超分子自组装光催化剂在抗生素降解与细菌灭活中的协同增效机制研究

针对抗生素污染治理难题，研究人员通过形态工程与Na掺杂双改性策略，成功构建珊瑚状多孔NaCCN光催化剂。该材料在可见光下实现18分钟完全降解四环素（速率常数0.224 min-1），较传统g-C3N4提升32倍，并能在60分钟内100%灭活大肠杆菌等致病菌。研究为环境修复提供了可规模化应用的半导体材料设计新范式。

　　

抗生素滥用导致的生态环境问题日益严峻。据统计，2020年我国兽用四环素类抗生素年使用量达数万吨，传统污水处理厂对其去除效率低下，残留抗生素引发的细菌耐药性已成为重大公共卫生威胁。针对这一难题，浙江理工大学（Zhejiang Sci-Tech University）的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表创新成果，通过超分子自组装技术开发出兼具高效抗生素降解与广谱杀菌功能的双功能光催化剂。

研究采用三聚氰胺-氰尿酸在NaCl溶液中的自组装行为，经520℃热缩聚一步构建珊瑚状多孔NaCCN材料。关键技术包括：1）同步实现Na掺杂与形貌调控的溶剂热法；2）通过紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和瞬态荧光光谱(PL)分析能带结构；3）采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)追踪降解路径；4）参照ISO 27447标准进行抗菌测试。

【Characterization of the prepared photocatalysts】章节显示，NaCCN的比表面积达89.7 m²/g，较传统g-C₃N₄提升4.3倍。X射线光电子能谱(XPS)证实Na成功掺入三嗪环骨架，形成N-Na配位键。

【Conclusion】部分揭示，该材料通过三重增效机制：1）Na掺杂重构电子云密度，形成中间能级；2）珊瑚状多孔结构促进光捕获与传质；3）超氧自由基(•O₂^-)与光生空穴(h⁺)协同作用。在25-200 mg/L四环素浓度范围和pH 1.6-11条件下均保持稳定活性，10次循环后降解率仍达96.2%。

该研究突破单一改性策略的局限，为设计环境友好型光催化剂提供了新思路。特别是材料对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)等医院感染常见病原体的高效灭活能力，显示出在医疗废水处理领域的应用潜力。论文通讯作者Jianhan Lin指出，这种室温自组装-热缩聚的制备路线具有工业化放大潜力，未来可拓展至其他难降解有机污染物的治理。