Ostatnie badania naukowe dostarczają nowych, istotnych informacji na temat wykorzystania hybrydowego materiału Cnts/calcined Zn-Co-LDHs (xCnts@ZnC) w procesie fotokatalitycznej degradacji ofloksacyny, antybiotyku z grupy fluorochinolonów. Ofloksacyna jest powszechnie stosowana zarówno w medycynie ludzkiej, jak i weterynaryjnej, a jej obecność w środowisku może prowadzić do rozwoju bakterii opornych na antybiotyki.
Wyniki badania nad hybrydą Cnts/calcined Zn-Co-LDHs
Charakterystyka i przygotowanie materiału
Badacze skutecznie zsyntetyzowali hybrydowy materiał xCnts@ZnC, stosując metodę współstrącania, a następnie kalcynację w temperaturze 550 °C. Hybryda składa się z dwóch faz: ZnO i ZnCo2O4, które wykazują zdolność do absorpcji światła w widzialnym zakresie, co jest kluczowe dla procesu fotokatalizy. Właściwości strukturalne i chemiczne materiału zostały dokładnie zbadane przy użyciu technik takich jak XRD, FT-IR, SEM, TEM oraz XPS.
Efektywność fotokatalityczna w degradacji ofloksacyny
W eksperymentach wykazano, że 6Cnts@ZnC osiąga najwyższą efektywność w degradacji ofloksacyny, sięgającą 85,8% przy stałej szybkości rozkładu k = 0,0099 min−1. To trzykrotnie wyższa efektywność w porównaniu do samego ZnC. Zdolność do transportu i wychwytywania elektronów przez Cnts przyczynia się do zwiększenia żywotności fotoelektronów, co zmniejsza rekombinację elektronów i dziur, zwiększając aktywność fotokatalityczną.
Dyskusja nad mechanizmami degradacji i oceną toksyczności
Mechanizm fotokatalityczny
Mechanizm degradacji ofloksacyny przez 6Cnts@ZnC obejmuje generowanie rodników O2˙− i ˙OH, które są kluczowe dla procesu rozkładu. Materiał ten skutecznie rozdziela pary elektron-dziura, co minimalizuje rekombinację i sprzyja efektywności fotokatalitycznej. W badaniach zidentyfikowano, że główną rolę w rozkładzie odgrywają h+ i O2˙−, podczas gdy ˙OH i e− mają mniejszy wpływ.
Ocena ścieżek degradacji i toksyczności
Analiza HPLC-MS pozwoliła na identyfikację produktów pośrednich rozkładu ofloksacyny. Wykorzystanie modelu ADMET wykazało, że produkty rozkładu są nietoksyczne dla środowiska. Zidentyfikowane związki pośrednie, takie jak (6) i (7), wykazują niską toksyczność, co sugeruje ich bezpieczne oddziaływanie na środowisko.
Podsumowanie i wnioski
Hybrydowy materiał xCnts@ZnC, dzięki swojej stabilności i wysokiej efektywności, stanowi obiecujące rozwiązanie w fotokatalitycznym rozkładzie zanieczyszczeń, takich jak ofloksacyna. Badania potwierdzają, że produkty rozkładu nie stanowią zagrożenia dla środowiska, co czyni ten materiał atrakcyjnym do zastosowań w technologii oczyszczania wody. Dzięki swojej prostocie syntezy i wytrzymałości, xCnts@ZnC ma potencjał, by wspierać rozwój materiałów fotokatalitycznych w walce z zanieczyszczeniami.
Bibliografia
Nam Nguyen Hoai, Hung Nguyen Quoc, Anh Nguyen Thi Hong, Thang Nguyen Quoc and Tho Nguyen Thi Mai. Construction of Cnts/calcined Zn-Co-LDHs hydrid to enhanced photocatalytic for ofloxacin decomposition: mechanism, degradation pathway, and toxicity assessment
