《Environmental Research》：Hierarchical porous flower-like NiO/NiS with S-type heterojunction for deep mineralization of antibiotics
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•通过MOF模板衍生策略，成功制备了分级多孔三维花状NiO/NiS异质结。•共轭碳网络与产生的氧空位协同加速了界面电荷输运动力学。•建立并确证了一条由菱方NiS驱动的S型拓扑电荷泵路径。•优化后的MNOS-3催化剂对四环素表现出优异的可见光矿化修复和自由基"电子闪电"效应。引
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通过MOF模板衍生策略，成功制备了分级多孔三维花状NiO/NiS异质结。
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共轭碳网络与产生的氧空位协同加速了界面电荷输运动力学。
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建立并确证了一条由菱方NiS驱动的S型拓扑电荷泵路径。
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优化后的MNOS-3催化剂对四环素表现出优异的可见光矿化修复和自由基"电子闪电"效应。
引言
近年来，随着全球制药业的快速发展和抗生素的广泛应用，制药废水、农业畜禽养殖废水及医疗废水中抗生素残留的污染问题已演变为全球性环境危机(Amin et al., 2026; Wu et al., 2026)。在众多抗生素中，四环素类（如四环素和土霉素）因其结构中的独特四环骨架而具有极高的化学稳定性和生物抗性，难以通过传统的生物降解和物理吸附方法彻底消除。抗生素在水体中的持续积累不仅直接破坏水生生态系统的平衡，还诱发抗药性细菌和抗药性基因的滋生与扩散，从而对人类健康构成潜在的致命威胁(Ebrahimzadeh Sarvestani et al., 2026; Hu et al., 2026)。因此，开发高效、绿色、可持续的抗生素废水处理技术迫在眉睫。在众多高级氧化技术中，基于太阳能的半导体光催化技术展现了巨大的应用前景(He et al., 2026)。该技术可利用光生载流子激发的强氧化性自由基，在常温常压条件下将复杂有机污染物直接矿化为无毒的CO2和H2O，具有环境友好、无二次污染和低能耗等显著优势，被认为是解决水体抗生素污染最有前景的策略之一(P. Wang et al., 2026; Yin et al., 2026)。
为了获得优异的光催化降解活性，研究人员开发了多种催化体系，如金属氧化物、硫化物和碳基材料(Ren et al., 2025)。然而，传统单相光催化剂（如纯TiO2、BiOBr或金属硫化物）在实际应用中仍面临巨大瓶颈。一方面，宽禁带半导体（如NiO）虽然具有较深的价带和强氧化能力，但其对可见光的响应范围窄，太阳能利用率低。另一方面，窄禁带半导体（如NiS）虽然能有效捕获可见光，但其内部光生电子-空穴对的重复合速率极快，导致量子效率低(Ren et al., 2024)。此外，通过传统水热法或共沉淀法制备的复合材料往往存在严重的颗粒团聚、比表面积小和活性位点暴露不充分等缺陷(Ren et al., 2023)。为了克服这些局限性，金属有机框架（MOFs）衍生材料近年来受到了广泛的学术关注。MOF衍生材料不仅能够继承前驱体的规则多孔形貌和超高比表面积，有利于污染物的富集和吸附，还能在热处理过程中实现金属相的高度分散释放和金属-配体的原位转化，从而在分子水平上精细调控催化剂的微观电子结构，表现出优于传统化学合成方法的载流子输运动力学特性(Ren et al., 2026a, 2026b)。
鉴于上述挑战，本研究采用Ni-MOF作为自牺牲模板，通过逐步原位衍生过程构建了一种具有分级花状形貌的氧化镍/硫化镍（NiO/NiS）S型异质结复合材料，成为突破抗生素降解瓶颈的关键。在该结构中，宽禁带NiO与窄禁带NiS紧密接触，由于两者费米能级的差异，界面处发生电子自发重排，从而原位诱导产生强内建电场。在可见光照射下，内建电场将选择性驱动NiO导带上还原能力较弱的电子和NiS价带上氧化能力较弱的空穴在界面处复合。这种独特的S型电荷转移机制不仅实现了光生载流子的空间物理分离，还完美保留了NiS导带上极具负还原性的电子和NiO价带上极具正氧化性的强氧化空穴。这种高氧化还原电位的"双重保留"为体系产生大量超氧自由基提供了热力学驱动力，进而协同实现对四环素骨架的高效破坏(Xiao et al., 2026; S. Zhang et al., 2026)。
基于此，本研究以均苯三甲酸为有机配体，制备了规则花状Ni-MOF前驱体，通过煅烧和原位溶剂热硫化策略成功构建了一系列具有规则分级花状形貌的NiO/NiS（MNOS）S型异质结光催化剂。通过系统调节硫脲的添加量来优化异质结界面组分比例，并以四环素和土霉素为目标污染物评估其光催化修复活性。结合X射线光电子能谱结合能位移表征、Mott-Schottky电化学测试和光电化学动力学分析，进一步阐明了界面内建电场的演变和S型电荷转移路径。最后，通过LC-MS技术推演了降解中间产物的路径，并利用ECOSAR生态毒性程序评估了降解产物的生物安全性，为高活性MOF衍生过渡金属氧化物/硫化物光催化材料的设计以及抗生素废水的深度处理提供了新的理论基础和应用参考。
章节摘要
实验材料与方法
所有化学试剂均为分析纯，无需进一步纯化即可使用。制备方法如下。Ni-MOF的合成：将5.09 g Ni(NO3)2·6H2O和2.05 g均苯三甲酸溶解于80 mL无水乙醇中，搅拌后转入反应釜，在150°C下进行溶剂热反应24 h。离心洗涤后，在60°C下真空干燥12 h。花状NiO的制备：取2.0 g Ni-MOF
形貌分析
通过SEM和EDS对样品的几何拓扑结构进行了跨尺度观察。如图1a所示，Ni-MOF呈现出高度规则的三维分级纳米花结构，由大量交错且分级堆叠的二维超薄纳米片组装而成。经过煅烧和原位溶剂热硫化处理（图1b）后，MNOS-3完全保留了原有的分级花状骨架，但原本光滑的
结论
综上所述，本研究以Ni-MOF为拓扑模板，通过煅烧和原位溶剂热硫化处理，成功构建了由二维超薄纳米片组成的三维分级花状NiO/NiS（MNOS-3）S型异质结光催化剂。其分级多孔几何结构（IV型等温线，富含2-5 nm介孔）和开放的内部通道不仅增强了可见光捕获的能量效率，还构建了
作者贡献声明
刘金伟：数据整理。张倩：概念构思。薛振华：写作 – 审阅与编辑。秦宇婷：经费获取。邱凤奇：写作 – 原始稿件
未引用参考文献
Chen et al., 2025; Liu et al., 2025; Liu et al., 2025; Wang et al., 2026; Zhang et al., 2026.
利益冲突声明
作者声明，他们不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
未引用参考文献
Chen et al., 2025, Liu et al., 2025, Liu et al., 2025, Wang et al., 2026, Zhang et al., 2026
利益冲突声明
? 作者声明，他们不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到内蒙古沙柳纤维化与能源开发利用重点实验室——沙柳纤维材料功能利用技术研究（2025KYPT0052）的资助。
邱凤奇|张倩|刘金伟|秦宇婷|薛振华
