工业化进程的加快导致水污染问题日益严重，尤其是抗生素和细菌的污染对人类健康和生态环境构成了重大威胁。光催化技术作为一种高级氧化过程，具有经济、环保、高效等显著优势，不仅能有效降解废水中的抗生素，还能同步灭活致病微生物，在废水处理领域具有广阔的应用前景。光催化剂的性能直接影响到光催化反应的效率和成本，其能够决定抗生素降解和细菌灭活的效果。因此，制备高效、稳定且经济的光催化剂显得尤为重要。

近日，山东大学王新强教授和张光辉副教授团队联合齐鲁工业大学靳晓彤博士在期刊《Separation and Purification Technology》上，发表了最新研究成果 “Performance-enhanced oxygen vacancy-rich C-TiO2 nanofiber membranes for dual photocatalytic/bactericidal water treatment”。硕士研究生张天琦为本文第一作者。研究者通过静电纺丝技术结合惰性气氛热处理，制备出高比表，柔性、自支撑的碳 (C) 掺杂氧化钛 (TiO2) 纳米纤维膜 (CTNFMs)。对盐酸四环素 (TC)、大肠杆菌 (E.coli) 和金黄色葡萄球菌 (S.aureus) 显示出优异的催化和抗菌效果。

图1：T-NFMs和CT-NFMs形貌与对比。

制备的纤维均具有低的晶粒尺寸、细的直径和大的长径比。C的引入使得纤维在高温下热处理后仍能保持较小的晶粒，CT-NFMs 相比T-NFMs具有更为良好的柔韧性。

图2：NFMs的比表面积和孔径分布。

两种NFMs的N₂吸附-脱附等温线均为IV型，并伴有H3型滞后环，表明纳米纤维具有介孔结构。晶粒的细化使得纤维能够具有更为优异的比表面积，从而能够为催化反应的进行提供更加丰富的活性位点，CT-800具有最大的比表面积：158.9 m²/g，是T-800的45倍，并且即使在更高温度下热处理所得CT-900的比表面积也比T-900增加了数十倍。

图3：NFMs的催化性能测试。

以TC为目标污染物进行催化性能测试，CT-NFMs凭借大的比表面积对TC展现出良好的吸附性能，同时在后续催化阶段，CT-800也具有最快的催化降解速率。

图4：CT-800对S.aureus的抗菌测试。

CT-800具有优异的抗菌性能。分别以 E.coli 为革兰氏阴性菌代表和S.aureus 为革兰氏阳性菌代表进行抗菌测试。相比于T-800，CT-800在黑暗和光照下与菌液共培养后，菌液浓度显著降低，对E.coli和S.aureus的抗菌率分别为99.76%和94.78%，具有良好的光谱抗菌性能。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.134169