近年來，抗生素滲透進(jìn)入地表水中給全球生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大的危害，人類正面臨著日益嚴(yán)重的環(huán)境破壞和能源資源短缺的問題。利用環(huán)境中清潔、可持續(xù)的隨機(jī)能源解決抗生素水體污染問題是實(shí)現(xiàn)能源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。好氧工藝處理抗生素廢水是目前比較常用的技術(shù)，該技術(shù)具有占地面積小，易操作，運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。然而，好氧廢水處理技術(shù)極高的供氣能耗占據(jù)了大部分的污水處理成本，好氧曝氣池中存在大量的水波能量常常被忽略從而導(dǎo)致嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。利用金屬-有機(jī)骨架材料進(jìn)行光催化氧化去除抗生素具有良好的效果。然而，由于空穴產(chǎn)生、電荷分離效率低，導(dǎo)致其量子效率、光催化活性低，限制了其實(shí)際的應(yīng)用。研究者們發(fā)現(xiàn)可以通過施加偏置電壓，改善金屬-有機(jī)骨架材料中光生電子與空穴的分離，從而進(jìn)一步提高光催化降解效率。因此，尋求一種簡單、可行和高效的方法收集好氧池內(nèi)被忽略的水波能量并轉(zhuǎn)化為電能，同時產(chǎn)生一個外部電場增強(qiáng)抗生素的光催化降解變得十分迫切和必要。
基于此，我們開發(fā)了一種冠狀摩擦納米發(fā)電機(jī)（C-TENG）用于提高光催化抗生素降解效率。C-TENG將水波能轉(zhuǎn)化為電能，在兩個電極之間產(chǎn)生一個外部電場，促進(jìn)光生電子和空穴的有效分離，在5 m/s2的水波加速度下，80 min內(nèi)四環(huán)素去除效率為95.89%。外部電場的引入產(chǎn)生了更多超氧自由基(·O2-)、羥基自由基(·OH)和空穴(h+)，它們對提高光催化效率起非常重要的作用。本工作提供了一種高效、環(huán)保、低成本的四環(huán)素降解方法，為降解抗生素廢水提供了全新途徑。