長(zhǎng)江流域抗生素濃度偏高，水生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重威脅。相關(guān)調(diào)查顯示，長(zhǎng)三角約40%孕婦尿液中檢出抗生素，近80%兒童尿液中檢出獸用抗生素。習(xí)近平總書記提出“要把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置”，長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境的修復(fù)和治理，尤其是抗生素的降解消除，已成為重要研究領(lǐng)域。
光降解抗生素過程存在兩大主要技術(shù)難點(diǎn)：一是催化劑活性-穩(wěn)定性權(quán)衡問題；二是光催化降解過程傳質(zhì)換熱問題。通過深入剖析上述兩大技術(shù)難點(diǎn)，郭凱教授團(tuán)首次將微流場(chǎng)聲光反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于光催化抗生素降解過程，通過微流場(chǎng)技術(shù)、超聲技術(shù)與光化學(xué)三者間的耦合，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱過程，提升反應(yīng)效率；促進(jìn)光照均勻分布，提高反應(yīng)穩(wěn)定性；有效調(diào)控聲空化過程，強(qiáng)化催化劑表面清洗更新。相較于傳統(tǒng)微反應(yīng)技術(shù)（0.149 min-1），微流場(chǎng)聲光反應(yīng)技術(shù)（1.07 min-1）可提升反應(yīng)速率7.2倍；相較于釜式反應(yīng)技術(shù)（0.0356 min-1），微流場(chǎng)聲光反應(yīng)器中的反應(yīng)速率提升30倍。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)節(jié)催化劑形貌，設(shè)計(jì)開發(fā)了新型p-n型異質(zhì)結(jié)催化劑，促進(jìn)光催化劑內(nèi)生電場(chǎng)的形成，使得光催化抗生素降解活性提升2.33倍，光催化析氫性能提升2.6倍。
研究院院長(zhǎng)郭凱教授團(tuán)隊(duì)自2010年起從事微化工技術(shù)理論基礎(chǔ)及工業(yè)應(yīng)用的研究工作，具備反應(yīng)機(jī)制分析、過程流場(chǎng)模擬、核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、專屬裝備制造、規(guī)模工程轉(zhuǎn)化等全鏈段的技術(shù)開發(fā)能力，已實(shí)現(xiàn)多個(gè)精細(xì)化學(xué)品和原料藥的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。作為郭凱教授團(tuán)隊(duì)微流場(chǎng)與外力場(chǎng)耦合工作的重要進(jìn)展，上述研究：“Controllable morphology CoFe2O4/g-C3N4 p-n heterojunction photocatalysts with built-in electric field enhance photocatalytic performance”發(fā)表于：Applied Catalysis B: Environmental（CiteScore=30.20, IF=19.5）郭凱教授為通訊作者，何偉教授為第一作者。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121107
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