有机污染物和重金属一直是水环境中两种典型的有害污染物，随着工业化的发展，自然环境中的污染物通常不再是单一的有机或重金属污染，难降解抗生素（如氧氟沙星OFL）与有毒重金属离子（如六价铬Cr(VI)）同时存在的现象日益普遍。两者形成的复合污染生物毒性更高，且会促进耐药菌的产生和传播，对生态环境造成极大危害。由于理化性质的差异，大多数修复技术仅适用于单一污染物的处理，难以实现污染物的同时去除。因此，亟需开发出一种高效绿色可持续的方法来实现废水中OFL与Cr(VI)的同步去除。

化学科学与工程学院长聘副教授张亚男长期致力于复杂水体污染物的高效去除相关研究。团队近期采用“S型/欧姆双异质结”与“Cu/Fe双金属中心”协同策略，成功制备了先进的CuBi₂O₄/TiO₂光阳极和nZVI/TiO₂光阴极，并通过光电催化（PEC）耦合过氧单硫酸盐（PMS），构建了高效的CuBi₂O₄/nZVI-PEC/PMS体系，实现了对OFL和Cr(VI)的高效同步去除。相关研究成果以“An efficient CuBi₂O₄/nZVI-PEC/PMS system for simultaneous removal of OFL and Cr(VI)：Synergistic role of S-Scheme/Ohmic dual junctions and Cu/Fe double active centers”为题发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials)。

采用脉冲电沉积法和硼氢化钠还原法分别制备了CuBi₂O₄/TiO₂光阳极和nZVI/TiO₂光阴极。SEM表征结果显示CuBi₂O₄/TiO₂光阳极和nZVI/TiO₂光阴极均保留了TiO₂基底高度有序的三维树状阵列结构。TEM及HRTEM证实了CuBi₂O₄与nZVI纳米材料在TiO₂表面的均匀负载，且清晰的晶格条纹表明材料间形成了紧密的异质界面。

结合原位XPS技术与DFT理论计算，深入解析了电极界面的电荷转移机制。结果证实，光照下元素的结合能发生显著位移，表明电子在界面间发生了定向转移。进一步的能带分析确证了CuBi₂O₄/TiO₂界面S型异质结与nZVI/TiO₂界面欧姆接触的形成。这种独特的双结结构诱导了内建电场，有效促进了光生载流子的分离与传输，并保留了具有强氧化还原能力的电子和空穴。

DFT计算进一步详细揭示了双光电极与PMS分子的界面相互作用机制。Cu/Fe双金属中心不仅对PMS表现出极强的吸附作用，更能向其O-O反键轨道注入大量电子，诱导过氧键断裂并原位生成高价金属-氧物种（HVMOs）。此外，通过计算吉布斯自由能（ΔG），对PMS的整体活化过程进行了热力学分析，结果表明CuBi₂O₄和nZVI的引入显著提升了PMS的活化效率。

CuBi₂O₄/nZVI-PEC/PMS体系展现出快速的氧化还原动力学，在10分钟内实现OFL（k=0.994 min^-1）和Cr(VI)（k=0.325 min^-1）的近乎完全去除。在实际水体中表现出良好的适应性，循环使用五次后活性保持在90%左右，证实该体系具有良好的实际应用前景。这项工作为水环境中复合污染物的高效同步去除提供了重要的思路。

化学科学与工程学院张亚男副教授为论文通讯作者，化学科学与工程学院博士研究生朱婷婷和硕士研究生高雨晴为论文共同第一作者。化学科学与工程学院高级工程师李明芳为研究工作提供了帮助。该研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费基金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202522611