TiO2光阳极材料光-电催化降解恩诺沙星影响因素研究

摘 要： 制备二氧化钛（TiO2）光阳极材料，通过表征手段考察其形貌、晶相与元素组成特征。TiO2纳米棒形成纳米管阵列，在XRD图谱27.5°、36.1°、37.8°和62.7°处有明显特征峰，无明显杂峰，Ti 元素以Ti4+的形式存在。选取一种喹诺酮类抗生素恩诺沙星（ENR）作为目标污染物，探究光-电催化体系下TiO2光阳极材料对ENR降解的影响因素。实验结果表明，ENR初始浓度为10 mg/L，电解质NaCl 浓度为0.10 mol/L，外加偏压为1.2 V，初始pH值为7 时，TiO2光阳极材料对ENR的光-电催化降解率可达90.74%，经四次循环实验材料保持了良好的稳定性，在抗生素降解方面具有较大的应用潜力。

关键词： 光-电催化；二氧化钛；光阳极；恩诺沙星；降解

中图法分类号： X52 文献标识码： A 文章编号： 1000-2324（2024）04-0495-07

抗生素的持续应用使得大量残留抗生素进入水体环境中，导致产生抗生素抗性细菌和抗性基因，对人类健康和水生态系统构成严重威胁。氟喹诺酮类抗生素对多种生物体具有毒性，影响生态系统的结构和功能［1］。恩诺沙星（Enrofloxacin， ENR）是一种氟喹诺酮类抗生素，在动物的疾病治疗中被广泛应用［2］，但其吸收和利用效率非常低，约30%～90%的ENR直接通过排泄物的方式排出［3］，污水处理厂出水和地表水中检出频率较高。在光催化基础上，在外部电场的辅助下激发半导体催化剂构成光-电催化体系［4］。在光照和外加偏压的共同作用下，可提高e−−h+对分离效率，减缓其复合速率，进而提升催化性能。光- 电催化中常用的光阳极材料有TiO2、ZnO、WO3、CdS 等金属氧化物和硫化物［5-7］。其中TiO2应用最为广泛，TiO2薄膜光阳极材料具有比表面积高、电荷分离效率高、光吸收性能良好、光电化学性能高等优点［8］。本研究制备了TiO2光阳极材料，应用于ENR光-电催化降解。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等手段，考察材料的形貌、晶相与元素组成特性，考察TiO2光阳极材料光-电催化过程中ENR 降解的影响因素，探究光-电催化反应体系的适宜条件。