广西大学王双飞院士团队聂双喜教授课题组Nano Energy：摩擦电助力抗生素废水高效降解

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近年来，抗生素渗透进入地表水中给全球生态系统带来了巨大的危害，人类正面临着日益严重的环境破坏和能源资源短缺的问题。利用环境中清洁、可持续的随机能源解决抗生素水体污染问题是实现能源环境可持续发展的有效途径。好氧工艺处理抗生素废水是目前比较常用的技术，该技术具有占地面积小，易操作，运行可靠等特点。然而，好氧废水处理技术极高的供气能耗占据了大部分的污水处理成本，好氧曝气池中存在大量的水波能量常常被忽略从而导致严重的能源浪费。利用金属-有机骨架材料进行光催化氧化去除抗生素具有良好的效果。然而，由于空穴产生、电荷分离效率低，导致其量子效率、光催化活性低，限制了其实际的应用。研究者们发现可以通过施加偏置电压，改善金属-有机骨架材料中光生电子与空穴的分离，从而进一步提高光催化降解效率。因此，寻求一种简单、可行和高效的方法收集好氧池内被忽略的水波能量并转化为电能，同时产生一个外部电场增强抗生素的光催化降解变得十分迫切和必要。

基于此，广西大学王双飞院士团队聂双喜教授课题组开发了一种冠状摩擦纳米发电机（C-TENG）用于提高光催化抗生素降解效率。C-TENG将水波能转化为电能，在两个电极之间产生一个外部电场，促进光生电子和空穴的有效分离，在5 m/s²的水波加速度下，80 min内四环素去除效率为95.89%。外部电场的引入产生了更多超氧自由基(·O₂^-)、羟基自由基(·OH)和空穴(h⁺)，它们对提高光催化效率起非常重要的作用。本工作提供了一种高效、环保、低成本的四环素降解方法，为降解抗生素废水提供了全新途径。

图 自驱动光催化降解抗生素过程。（a）基于水波能触发C-TENG的自驱动光催化系统用于降解抗生素。（b）C-TENG的结构示意图。（c）电极放大示意图。（d）四环素清除机理图。

相关成果以“Triboelectric nanogenerators for enhanced degradation of antibiotics via external electric field”为题，发表于最新一期 Nano Energy期刊上。本论文的第一完成单位为广西大学，2019级硕士研究生莫济龙为第一作者，聂双喜教授为通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106842

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