테트라사이클린(TCH)은 널리 사용되는 항생제로서 수생 및 지중 환경에서 잔존하며 생태학적 위험을 초래하고 항생제 내성의 확산을 가속한다. 이를 해결하기 위해, 중공(hollow) 구조의 NiTiO₃/C–Ag/Ag₃PO₄(NT/C–AAP) 광촉매—최초의 중공형 니켈 티탄산염—를 자가-템플릿(self-template) 용매열(solvothermal) 공정으로 합성한 후 광증착(photodeposition)하여 보고한다. 본 촉매는 중공 아키텍처, 산소 결손(oxygen vacancies), 탄소 코팅, S-스킴 이종접합(S-scheme heterojunction)이라는 핵심 설계 전략을 통합하여 광촉매 성능을 최적화하였다. 중공 구조는 내부 산란을 통해 빛 흡수를 향상시키고, 산소 결손은 O2 흡착과 초과산화물(superoxide, O₂•⁻) 생성을 촉진하며, S-스킴 이종접합은 전자–정공 재결합을 효과적으로 억제하면서 강한 산화·환원(redox) 전위는 유지한다. NT/C–AAP는 태양광 하에서 1시간 내 TCH를 96% 분해하고 3시간 내 82%의 광물화를 달성하였으며, 이는 코어–쉘(18%) 및 응집된(47%) NiTiO₃ 기반 촉매를 크게 능가한다. 완전 제거는 400 W 가시광 조건에서 40분 이내에 달성되었다. 촉매는 5회 반복 사용 후에도 96%의 활성을 유지하여 우수한 내구성을 확인하였다. 기존에 보고된 NiTiO₃ 광촉매와 비교할 때, NT/C–AAP는 설계된 중공 구조와 향상된 전자적 특성에서 기인한 50–400%의 성능 향상을 제공한다. 기작 연구에서는 O₂•⁻ 및 •OH 라디칼이 지배적 종임을 확인하여, 형태 및 계면 공학이 전하 분리와 산화·환원 활성(레독스 활성)을 유도하는 역할을 뒷받침하였다. 또한 다양한 조건에서의 비교를 용이하게 하기 위해 촉매 성능 지수(catalyst performance index)를 제안하였다. 종합하면, 본 연구는 구조적 설계와 기능적 성능을 연결하는 새로운 내구성 광촉매를 제시하며, 실제 환경 정화에 대한 강한 잠재력을 보여준다.

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