【仪表网 研发快讯】各类水体中广泛检出的抗生素虽然浓度低，但仍对水生态系统安全和公共卫生构成了严重威胁。非均相PMS活化技术在解决这一问题方面具有巨大的潜力，但开发具有兼容传质和高效金属位点的催化剂，以实现低浓度的亲水性PMS活化和疏水性抗生素高效去除，仍然是其实际应用的关键阻碍。
近期，中国科学院城市环境研究所跨介质污染防治材料与装备创新团队在非均相过硫酸盐(PMS)催化降解新污染物抗生素方面取得了新进展，成功设计开发了一种仿蛋白结构催化剂。本研究报道了一种仿蛋白多级结构催化剂AC-LDH@Co(OH)2，其基底为超级活性炭/层状双金属氢氧化物复合物(AC-LDH)，具有仿蛋白的空间分区亲水性，可同时促进亲水/疏水物质的协同传质过程。同时，LDH稳定分散并优化了薄层包边Co(OH)2结构中Co位点的电子云分布。实验结果表明，仅需0.075 mM的PMS投加，该催化剂即可在15 s内去除水体中80%的抗生素，且不影响出水pH。此外，该催化剂对多种不同抗生素、在不同水体常见阴离子干扰下、均具有超快降解性能，且对多种实际水基质适应良好；循环膜催化和连续固定床反应器也验证了其实际应用过程中的安全性与稳定性；相较于纯Co(OH)2，仿蛋白AC-LDH@Co(OH)2催化剂的制造成本和使用成本均更低。本工作强调了传质优化在高效处理低浓度新污染物中的重要性，为开发高效高级氧化催化剂及新污染物废水可持续处理提供了仿生设计新思路。
相关研究成果以Mimicking the protein: hierarchically hydrophilic Co(OH)2 boosted peroxymonosulfate activation for ultrafast antibiotics degradation为题，发表于Advanced Functional Materials期刊上。城市环境研究所博士后张健为第一作者，谢佳芳副研究员与郑煜铭研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了科技部重点研发计划和中国科学院国际伙伴计划等项目的支持。
图1. 仿蛋白AC-LDH@Co(OH)2催化剂活化PMS降解抗生素示意图
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