文献速递｜广东工业大学王万军教授团队CEJ: 石墨氮化碳中双掺杂和氮缺陷的协同作用提高光催化ARB灭活效率

本文针对水环境中抗生素耐药细菌（ARB）的污染问题，提出了一种利用可见光催化灭活ARB的新策略。研究背景在于当前水消毒方法对ARB清除效果有限，需开发可持续技术。目的在于通过改性石墨氮化碳（g-C3N4）构建高效无金属光催化剂，用于灭活多种ARB。方法上，采用含氧预处理和NaBH4共煅烧合成硼（B）、氧（O）双掺杂并含氮缺陷的OBCN。实验与理论计算表明，B、O的协同作用促进了氮缺陷生成（如氰基），缩小带隙并增强可见光吸收和光生载流子分离效率，其中B、O双掺杂形成的富电子区进一步抑制电荷复合。结果，OBCN在180分钟内完全灭活约7.0 log的庆大霉素耐药大肠杆菌，灭活速率常数是原始g-C3N4的7.6倍，并对多种ARB有效。机理研究发现，活性氧物种和细菌抗氧化系统被破坏导致细胞死亡。结论指出，双掺杂与缺陷协同策略为利用太阳能控制ARB污染提供了创新方案，且催化剂具有高稳定性。本研究为光催化环境修复领域提供了新思路。