長江流域抗生素濃度偏高，水生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重威脅。相關(guān)調(diào)查顯示，長三角約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。習近平總書記提出“要把修復長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置”，長江流域生態(tài)環(huán)境的修復和治理，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：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，郭凱教授團首次將微流場聲光反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于光催化抗生素降解過程，通過微流場技術(shù)、超聲技術(shù)與光化學三者間的耦合，強化傳質(zhì)傳熱過程，提升反應(yīng)效率；促進光照均勻分布，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），微流場聲光反應(yīng)器中的反應(yīng)速率提升30倍。同時，研究團隊通過調(diào)節(jié)催化劑形貌，設(shè)計開發(fā)了新型p-n型異質(zhì)結(jié)催化劑，促進光催化劑內(nèi)生電場的形成，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。

研究院院長郭凱教授團隊自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)機制分析、過程流場模擬、核心結(jié)構(gòu)設(shè)計、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，已實現(xiàn)多個精細化學品和原料藥的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。作為郭凱教授團隊微流場與外力場耦合工作的重要進展，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