TiO2光陽極材料光-電催化降解恩諾沙星影響因素研究

摘 要： 制備二氧化鈦（TiO2）光陽極材料，通過表征手段考察其形貌、晶相與元素組成特征。TiO2納米棒形成納米管陣列，在XRD圖譜27.5°、36.1°、37.8°和62.7°處有明顯特征峰，無明顯雜峰，Ti 元素以Ti4+的形式存在。選取一種喹諾酮類抗生素恩諾沙星（ENR）作為目標污染物，探究光-電催化體系下TiO2光陽極材料對ENR降解的影響因素。實驗結果表明，ENR初始濃度為10 mg/L，電解質NaCl 濃度為0.10 mol/L，外加偏壓為1.2 V，初始pH值為7 時，TiO2光陽極材料對ENR的光-電催化降解率可達90.74%，經四次循環實驗材料保持了良好的穩定性，在抗生素降解方面具有較大的應用潛力。

關鍵詞： 光-電催化；二氧化鈦；光陽極；恩諾沙星；降解

中圖法分類號： X52 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-2324（2024）04-0495-07

抗生素的持續應用使得大量殘留抗生素進入水體環境中，導致產生抗生素抗性細菌和抗性基因，對人類健康和水生態系統構成嚴重威脅。氟喹諾酮類抗生素對多種生物體具有毒性，影響生態系統的結構和功能［1］。恩諾沙星（Enrofloxacin， ENR）是一種氟喹諾酮類抗生素，在動物的疾病治療中被廣泛應用［2］，但其吸收和利用效率非常低，約30%～90%的ENR直接通過排泄物的方式排出［3］，污水處理廠出水和地表水中檢出頻率較高。在光催化基礎上，在外部電場的輔助下激發半導體催化劑構成光-電催化體系［4］。在光照和外加偏壓的共同作用下，可提高e??h+對分離效率，減緩其復合速率，進而提升催化性能。光- 電催化中常用的光陽極材料有TiO2、ZnO、WO3、CdS 等金屬氧化物和硫化物［5-7］。其中TiO2應用最為廣泛，TiO2薄膜光陽極材料具有比表面積高、電荷分離效率高、光吸收性能良好、光電化學性能高等優點［8］。本研究制備了TiO2光陽極材料，應用于ENR光-電催化降解。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）等手段，考察材料的形貌、晶相與元素組成特性，考察TiO2光陽極材料光-電催化過程中ENR 降解的影響因素，探究光-電催化反應體系的適宜條件。