Загрязнение окружающей среды и дефицит энергетических ресурсов — одни из самых серьёзных угроз, с которыми сталкивается современное человечество. Для преодоления этих проблем, особенно в процессе очистки сточных вод, крайне важно разрабатывать новые технологии, обеспечивающие чистое, эффективное и экономичное развитие. Среди различных видов промышленных сточных вод чрезмерное поступление антибиотиков привлекает особое внимание. Остатки антибиотиков загрязняют почву, водоёмы и морепродукты, что ведёт к возникновению проблем лекарственной устойчивости. Поэтому существует острая необходимость в разработке экологически безопасных стратегий удаления таких загрязняющих веществ. В области деградации антибиотиков фотокатализаторы, активируемые персульфатом под действием видимого света, обладают широкими перспективами применения.

В последнее время, Команда профессора Цзян Фубина из Чжухайского филиала Пекинского педагогического университета провела исследование с использованием настольных сканирующих электронных микроскопов серии ZEM компании «ZEPTOOLS». Основное внимание в работе уделено активации пероксимоносульфата (PMS) под действием видимого света с использованием гетероперехода CuInS2/g‑C3N4, что обеспечивает эффективное разложение левофлоксацина; полученные результаты открывают новые подходы к очистке водных объектов от антибиотикового загрязнения. Статья под названием «Усиленное разложение левофлоксацина за счёт активации пероксимоносульфата под воздействием видимого света на гетеропереходах CuInS2/g‑C3N4» опубликована в журнале Nanomaterials; ответственным автором является профессор Цзян Фубин из филиала Пекинского педагогического университета в Чжухае, а первым автором — доктор Чжун Синь из того же филиала.

В исследовании использовалась сканирующая платформа ZEM компании ZEPTOOLS.

Гетероструктура CuInS2/g‑C3N4 представляет собой новый тип фотокатализатора, обладающий уникальными оптоэлектрическими и каталитическими свойствами. g‑C3N4 — полупроводниковый материал, характеризующийся высокой электропроводностью и химической стабильностью. CuInS2 — типичное соединение группы I‑III‑VI, обладающее отличными светопоглощающими и каталитическими свойствами. Встраивание CuInS2 в матрицу g‑C3N4 позволяет сформировать гетероструктурный фотокатализатор с синергетическим эффектом. Такой фотокатализатор эффективно поглощает видимый свет, генерирует фотогенерированные электроны и дырки и активирует персульфат с образованием сульфатных радикалов, что обеспечивает разложение органических загрязнителей.

В данном эксперименте основное внимание было уделено изучению каталитических свойств и механизма деградации гетероструктурного фотокатализатора CuInS2/g‑C3N4 в системе активации персульфата под действием видимого света. В частности, были синтезированы фотокатализаторы xCuInS2/g‑C3N4 с различными соотношениями компонентов, а также исследованы их каталитические характеристики при разложении левофлоксацина. Результаты показали, что гетероструктурный фотокатализатор 3CIS/GCN обладает наилучшей эффективностью деградации — за 60 минут он способен разложить 98,9% левофлоксацина.

Кроме того, в ходе исследования с помощью экспериментов по гасению свободных радикалов и метода электронного парамагнитного резонанса были определены вклады таких радикалов, как сульфат‑радикал, супероксид‑радикал, гидроксильный радикал и синглетный кислород, в процесс деградации; а с использованием жидкостной хроматографии‑масс-спектрометрии были проанализированы продукты разложения левофлоксацина, после чего предложены возможные пути его деградации. Данное исследование открывает новые перспективы применения активации персульфата видимым светом с помощью гетероструктуры CuInS2/g‑C3N4 для разложения ЛВФ, одновременно демонстрируя преимущества настольных сканирующих электронных микроскопов серии ZEM компании Зэюй Технолоджи в области характеристики материалов. Полученные результаты не только способствуют решению проблемы остатков антибиотиков в окружающей среде, но и представляют собой важный научный ориентир для дальнейших исследований.

Как показано на рисунке выше, для проверки структуры катализатора в эксперименте был использован настольный сканирующий электронный микроскоп серии ZEM компании Zeyou Technology, позволивший изучить его морфологию. Результаты показали, что GCN обладает тонкослойной морфологией, тогда как CIS имеет октаэдрическую структуру; гетероструктура 3CIS/GCN также характеризуется тонкослойной морфологией, при этом частицы CIS равномерно распределены по поверхности нанолистов GCN. Это свидетельствует о формировании тесного межфазного контакта между CIS и GCN, что обеспечивает оптимальную платформу для процесса активации PMS под действием видимого света.

В целом, данное исследование предлагает новый подход к разложению ЛВФ с использованием активации персульфата под действием видимого света в гетероструктуре CuInS2/g‑C3N4, а также демонстрирует преимущества столешечных сканирующих электронных микроскопов серии ZEM компании Зэйюй Технолоджи в области характеристики материалов. Полученные результаты не только способствуют решению проблемы остатков антибиотиков в окружающей среде, но и представляют собой важный научный ориентир для соответствующих исследований.

В данном исследовании использовался настольный сканирующий электронный микроскоп серии ZEM компании Zeyou Technology, обладающий превосходным качеством изображения и высокой портативностью; он позволяет непрерывно регулировать ускоряющее напряжение и оснащён детекторами вторичных электронов и обратнорассеянных электронов, интегрированным энергодисперсионным спектрометром, а также различными образцовых столиками для проведения экспериментов in situ. Эти функции позволяют удовлетворять самые разнообразные экспериментальные и аналитические требования и находят широкое применение.