蔡佳萍，阮慧淵，張燕輝*

（1.閩南師范大學(xué) 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，福建 漳州 363000； 2.福建橋南實(shí)業(yè)有限公司，福建 漳州 363000）

水是生命之源，是人類文明的起源、進(jìn)步與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，隨著21世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，越來越多的有害物質(zhì)和重金屬離子被排放到水中，造成嚴(yán)峻的水污染問題［1-2］。在過去的幾十年里，重金屬污染被公認(rèn)是世界上最棘手的環(huán)境問題之一。因此，關(guān)于高效去除水中重金屬離子的研究顯得尤為重要。鉻是地球上第七豐富的元素，廣泛應(yīng)用于鉻鐵礦開采、鉻酸鹽顏料、皮革制革、紡織和電鍍、鋼鐵和印刷油墨等［3］工業(yè)方面，這些人類的社會活動是地下水和地表水中產(chǎn)生鉻污染的主要來源。電鍍工業(yè)廢水的成分復(fù)雜，包括酸堿廢水和含氰廢水（CN-）外，還有大量的高濃度重金屬離子，比如鉻、汞、銅、鋅、鎘、鐵、鎳、鉛等自然界難以降解的重金屬離子，必須經(jīng)處理后方可排放。鉻（Cr）以3種形式存在，分別為Cr（II）、Cr（III）和Cr（VI），其中Cr（III）和Cr（VI）是最穩(wěn)定和主要的形式。三價(jià)鉻毒性較小，是對人體有益的元素，但其攝入量不能超標(biāo)。而Cr（VI）通常表現(xiàn)為鉻酸鹽或重鉻酸鹽，對人類健康和生態(tài)環(huán)境威脅很大，具有不可生物降解性和致癌性。電鍍工業(yè)廢水中的鉻主要以Cr6+離子形態(tài)存在，去除鉻污染和充分利用鉻資源的有效舉措之一是采取合適的方法將Cr（VI）還原為Cr（III）［4］。

對此，人們迫切需要開發(fā)、研究去除電鍍廢水中Cr（VI）的各種治理方法和工藝，例如光催化還原［5-6］、微生物還原［7］和化學(xué)還原沉淀法［8］、電解法、吸附法、離子交換法等方法。通過加入化學(xué)試劑還原Cr（VI）的化學(xué)還原沉淀法是目前國內(nèi)外使用最廣泛、簡便的方法。對處理后的含鉻廢水化驗(yàn)分析，探究還原劑、還原反應(yīng)時(shí)間、pH及工業(yè)成本等對含鉻廢水處理的影響，提出了更多改進(jìn)設(shè)想［9-10］?；瘜W(xué)沉淀法具有原理簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、技術(shù)成熟、費(fèi)用低、自動化程度高、能承受大水量和高濃度廢水沖擊等諸多優(yōu)點(diǎn)。但存在廢水回用困難，產(chǎn)生大量的污泥難以處理，大量的化學(xué)試劑消耗和易發(fā)生二次污染等問題。

而光催化還原技術(shù)直接利用太陽能，其具有綠色清潔無污染、反應(yīng)條件簡單、沒有能源轉(zhuǎn)換所造成的浪費(fèi)、經(jīng)濟(jì)低成本以及強(qiáng)還原的優(yōu)勢受到了眾多科研愛好者的青睞，在光催化還原電鍍廢水中的Cr（VI）上有很好的發(fā)展前景［11-14］。當(dāng)然，處理富含Cr（VI）的電鍍廢水是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，目前仍在尋求用于光催化還原Cr（VI）的高效且低成本的光催化劑。通過光催化技術(shù)深度探究多種類型光催化劑的Cr（VI）實(shí)際還原效率，并對光催化劑展開一系列的改進(jìn)，使之更加適應(yīng)于實(shí)際。因此，探究各種類型催化劑利用光催化技術(shù)還原電鍍廢水中Cr（VI）問題具有重要的實(shí)際研究意義。

首先，從光催化還原Cr（VI）的機(jī)理展開討論；其次，介紹和分析了氧化物催化劑和硫化物催化劑等常見催化劑光催化還原Cr（VI）的研究成果；最后，討論了光催化還原Cr（VI）的主要影響因素，概述了光催化還原Cr（VI）研究領(lǐng)域中會面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展前景，以此希望能夠?yàn)殚_發(fā)出高催化活性和選擇性的光催化劑轉(zhuǎn)向工業(yè)化提供參考。

1 光催化還原Cr（VI）機(jī)理

光催化還原是在光的照射下催化劑將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，與此同時(shí)生成了大量氧化性和還原性物質(zhì)的過程。常見的光催化劑多為半導(dǎo)體材料，一般用半導(dǎo)體能帶理論為基礎(chǔ)來解釋光催化機(jī)理［15-18］。半導(dǎo)體材料具有能帶結(jié)構(gòu)，其價(jià)帶（VB）和導(dǎo)帶（CB）之間具有一個(gè)禁帶寬度（Eg）。當(dāng)CdS、TiO2等催化劑從太陽光或任何人造光源（熒光燈、LED燈等）中吸收能量時(shí)，光子的能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，VB上的電子（e-）受到激發(fā)就會躍遷到CB上，形成自由移動的導(dǎo)帶e-，并在VB上形成空穴（h+），從而產(chǎn)生了電子-空穴對。受到激發(fā)的載流子會遷移到半導(dǎo)體的界面上進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。h+會復(fù)合并產(chǎn)生光、熱和能量。該結(jié)果會降低催化劑的量子效率，并對催化劑的反應(yīng)性能直接造成影響。當(dāng)反應(yīng)物分子Cr（VI）與半導(dǎo)體接觸后，位于活性位點(diǎn)的載流子就開始發(fā)揮作用，還原Cr（VI）生成Cr（III），從而體現(xiàn)出光催化活性。然而，必須要滿足熱力學(xué)的可行性，氧化還原反應(yīng)才能進(jìn)行。一般情況下，可以通過比較半導(dǎo)體的導(dǎo)帶、價(jià)帶的位置與目標(biāo)分子的氧化還原電位，以確定反應(yīng)是否可以進(jìn)行。在光催化反應(yīng)中，除受到激發(fā)而產(chǎn)生的e-和h+以外，吸附的H2O和O2也可以參與反應(yīng)，然后間接產(chǎn)生活性物質(zhì)超氧離子·O2-和羥基自由基·OH。

以CdS-Ti2C復(fù)合光催化劑為例，光催化還原Cr（VI）的一般反應(yīng)機(jī)理［19-20］是：CdS在可見光的照射下被激發(fā)后，產(chǎn)生電子-空穴對，其產(chǎn)生的光生電子會傳給Ti2C并且使Cr（VI）得電子還原生成Cr（III），如圖1所示。CdS-Ti2C復(fù)合光催化劑延長了光生載流子壽命，從而提高了光催化還原Cr（VI）的反應(yīng)活性。

2 光催化還原Cr（VI）的催化劑

近些年來，關(guān)于不同種類的半導(dǎo)體催化劑在光催化還原Cr（VI）的研究已有大量報(bào)道，各種單一半導(dǎo)體光催化劑和新型半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑已被開發(fā)出來，其中新型半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑包括金屬或非金屬摻雜光催化劑、不同帶隙的半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑、金屬或非金屬摻雜復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑、碳材料-半導(dǎo)體型光催化劑［21］。半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑由于不同帶隙半導(dǎo)體之間的能級差異，使光生電子-空穴對有效分離，提高光子效率，擴(kuò)大單一半導(dǎo)體催化劑的光譜響應(yīng)范圍，從而展現(xiàn)出更好的還原Cr（VI）的催化活性。在光催化還原Cr（VI）催化劑的研究中，常見的單一半導(dǎo)體催化劑有氧化物催化劑、硫化物催化劑、碳基材料光催化劑、鉍基光催化劑、金屬有機(jī)框架光催化劑（MOFs）等。這些催化劑在光催化方面至關(guān)重要，以下是對一些主要的光催化劑材料類型做一些簡單的說明。

2.1 氧化物催化劑

常見的金屬氧化物催化劑包括WO3-x、Mn3O4、ZrO2、Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、Bi2O3、TiO2、ZnO等［22-25］。在目前的研究中，具有較窄帶隙、氧化能力強(qiáng)和有效吸收可見光等優(yōu)勢的金屬氧化物，被認(rèn)為是當(dāng)前倍具發(fā)展能力的催化劑［26-27］?？蒲腥藛T探究了多種金屬氧化物的特性，它們基本存在損耗且大部分對人體有一定的毒性。在1972年，F(xiàn)ujishima A等［28］在n型半導(dǎo)體TiO2單晶電極上通過光電催化分解水并產(chǎn)生氫氣和氧氣，這一重要發(fā)現(xiàn)引起了眾多科研工作者的關(guān)注。TiO2能夠氧化、分解有毒有機(jī)污染物，且耐腐蝕、成本低以及經(jīng)久耐用，是被廣泛應(yīng)用的光催化劑之一。但TiO2的應(yīng)用受到電子空穴復(fù)合率高和可見光吸收弱的限制。不同的TiO2投加量、初始pH、Cr（VI）初始濃度、光生空穴犧牲劑、外加離子等條件對催化劑還原Cr（VI）的光催化效率會產(chǎn)生明顯的影響［29-30］。Ibrahim I等［31］在紫外光和太陽光照射下，采用溶膠-凝膠法分別制備TiO2和CoFe2O4，再經(jīng)水熱法制備TiO2/CoFe2O4復(fù)合催化劑，之后將銀納米粒子負(fù)載在TiO2/CoFe2O4表面，最終得到Ag/TiO2/CoFe2O4復(fù)合材料。Ag/TiO2/CoFe2O4復(fù)合材料光催化還原六價(jià)Cr的去除率達(dá)95.1 %，且經(jīng)過5個(gè)連續(xù)的光催化循環(huán)后，速率常數(shù)保持不變，從而驗(yàn)證了Ag/TiO2/CoFe2O4光催化劑在UV輻照下的耐用性。新型復(fù)合材料還具有磁性，易于從反應(yīng)溶液中分離出來，可重復(fù)使用。

此外，三元金屬氧化物在光催化中也獲得了一定的發(fā)展和研究，諸如CuFeO2［32］、Fe2TiO5、SrTiO3和BaTiO3等。Zhang X等［33］采用氣態(tài)H2S對磁性鈦磁鐵礦（Fe2TiO5）進(jìn)行硫化處理，對Cr（VI）的去除率從3 %～14 %提高到27 %～82 %。Kivyiro A O等［34］通過在不同溫度下對BiOI微球進(jìn)行簡單煅燒來實(shí)現(xiàn)氧碘化鉍的相變，所得的不同相包括BiOI（350 ℃）、Bi4O5I2（450 ℃）和Bi5O7I（490 ℃）。通過對不同相進(jìn)行表征分析得出，隨著Bi含量的增加，氧碘化鉍催化劑的光吸收向低波長方向移動，帶隙能量增加，價(jià)帶電位變正，電荷載流子分離增加，使更多的電子可用于Cr（VI）的還原。Bi4O5I2的光催化還原效率最高為88.9 %，具有較高的活性，這與較高的電荷載流子的分離和轉(zhuǎn)移有關(guān)。Xu F等［35］采用簡便的一鍋水熱法合成了不同厚度的Bi2WO6多孔納米片（PNS）。通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體濃度，Bi2WO6納米片的厚度可以很好地控制在16～27 nm。根據(jù)形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電子特性的表征，Bi2WO6納米片的厚度隨著前驅(qū)體濃度的降低而減小。此外，PNS表現(xiàn)出多孔結(jié)構(gòu)、高表面積，這增加了催化位點(diǎn)的數(shù)量并促進(jìn)了片狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷遷移。光催化還原Cr（VI）實(shí)驗(yàn)表明，在可見光照射100 min后，厚度約為18 nm Bi2WO6的Cr（VI）還原率達(dá)到99.5 %。與原始Bi2WO6相比，厚度約為18 nm的Bi2WO6載流子的轉(zhuǎn)移和分離效率更高，從而增強(qiáng)了光還原活性。這是由于適當(dāng)?shù)暮穸?、多孔結(jié)構(gòu)和氧導(dǎo)致載流子轉(zhuǎn)移效率提高，復(fù)合效率降低，載流子壽命延長和導(dǎo)帶上移。一般來說，氧化物催化劑被廣泛應(yīng)用在光催化領(lǐng)域，尤其是在光催化的方面有了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究，表明了氧化物催化劑在光催化還原廢水中Cr（VI）上具有無限潛力。Zn、Ti等的氧化物，由于具有高穩(wěn)定性、高比表面積、還原性高、合適的形貌和帶隙等優(yōu)點(diǎn)，常被應(yīng)用于光催化還原Cr（VI）。如CuFeO2、TiO2、BiVO4、ZrO2等氧化物催化劑光催化Cr（VI）的還原效率較高，但這些氧化物催化劑只能在紫外光存在下使用，因此要通過摻雜金屬和非金屬元素、與其他半導(dǎo)體制造異質(zhì)結(jié)以及用無機(jī)酸進(jìn)行表面改性等一些方式來調(diào)整這些氧化物催化劑，以適應(yīng)于太陽光下的光催化。表1為不同氧化物催化劑催化還原Cr（VI）的還原效率［32-44］。

表1 氧化物催化劑催化還原Cr（VI）的還原效率Tab.1 Reduction efficiency of Cr（VI） by oxide catalysts

2.2 硫化物催化劑

與傳統(tǒng)的金屬氧化物相比較，金屬硫化物的較窄的光學(xué)帶隙有利于對可見光的吸收。硫化物催化劑如CdS、MoS2、FeS2、PbS、Bi2S3、WS2、Sb2S3、NiS2等都有廣泛的應(yīng)用，且大多數(shù)金屬硫化物可以在太陽光下進(jìn)行催化反應(yīng)［45-46］。在調(diào)控硫化物催化劑形貌的研究中，硫化物的中空結(jié)構(gòu)受到高度重視，因?yàn)樵诠獯呋€原Cr（VI）的過程中，其具有多孔性和低密度、短傳輸長度、優(yōu)異的表面滲透性和比表面積等優(yōu)勢。硫化物催化劑的中空結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是核殼結(jié)構(gòu)中包裹著空隙，可以通過調(diào)整其內(nèi)部空隙和形態(tài)來促進(jìn)硫化物催化劑在還原Cr（VI）反應(yīng)的進(jìn)行［47-48］。此外，在水分解、能量儲存和轉(zhuǎn)化以及燃料電池等的催化反應(yīng)中，中空納米結(jié)構(gòu)也展示出突出的電化學(xué)性能［49-50］。硫化物催化劑的中空納米結(jié)構(gòu)在光催化過程中明顯優(yōu)勢在于：（1）與電荷的分離和轉(zhuǎn)移有直接關(guān)系的電荷載流子的傳輸距離變短；（2）產(chǎn)生有利于光吸收的多重散射；（3）將內(nèi)部與外層空間分隔開的殼層，使硫化物催化劑表面上分離出不同氧化還原反應(yīng)的空間。

MoS2和CdS是應(yīng)用于光催化領(lǐng)域的兩種代表性的硫化物材料，具有二維層狀結(jié)構(gòu)和能帶可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)它們從多層變?yōu)閱螌訒r(shí)，其帶隙寬度、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)也會發(fā)生變化。在以往的研究中，已經(jīng)成功利用金屬硫化物的不同形態(tài)、價(jià)態(tài)、組成和晶體結(jié)構(gòu)從而促進(jìn)硫化物催化劑的催化性能。常見單層的MoS2有三角棱柱體（2H）、六面體（3R）以及八面體（1T）這三種晶體結(jié)構(gòu)類型，其中2H-MoS2是MoS2催化劑中最常見的晶體結(jié)構(gòu)且穩(wěn)定性更好。MoS2的特征是隨原子層數(shù)的減少，帶隙增大，由此控制層數(shù)來改變光電性能。此外，間接帶隙會因原子層數(shù)減小到單層而成直接帶隙。MoS2具有的優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)，使得其在光催化研究中取得顯著成果。Shawky A等［51］將二維MoS2修飾介孔TiO2組成的可見光活性納米復(fù)合材料，作為一種有效的材料，可以將Cr（VI）完全光還原為毒性較小的Cr（III）。當(dāng)MoS2摻雜量為3.0 %時(shí)，TiO2的可見光響應(yīng)和能帶能均達(dá)到了最低的2.6 eV。該光催化劑可以在156.89 μmol·min-1的條件下實(shí)現(xiàn)Cr（VI）的光還原，通過調(diào)整催化劑的劑量為2.0 g·L-1，在45 min內(nèi)可使Cr（VI）的光還原量提高到223.1 μmol·min-1，且可重復(fù)使用5次。這種增強(qiáng)的光催化性能可以用MoS2的光致發(fā)光和光電流響應(yīng)來證明。因此，MoS2負(fù)載TiO2光催化劑有望為可見光下光還原去除劇毒重金屬的研究提供新方案。表2為不同硫化物催化劑催化還原Cr（VI）的還原效率［5，52-60］。Ullah H等［58］以乙二胺為溶劑和形貌控制器，采用溶劑熱法合成了CdS NRs。在酸性條件（pH=4）下照射60 min，Cr（VI）光還原為Cr（III）的最大還原量為99 %。CdS NRs優(yōu)異的光還原能力可歸因于其棒狀結(jié)構(gòu)、小粒徑和大表面積。一般探究硫化物催化劑光催化還原Cr（VI）的過程中，用貴金屬負(fù)載或離子摻雜的方式來調(diào)整帶隙寬度，也可以改變金屬的比例來調(diào)節(jié)多金屬硫化物的帶結(jié)構(gòu)，以此加大光催化還原Cr（VI）的反應(yīng)活性。迄今為止，硫化物催化劑在催化和光學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)有了巨大發(fā)展。除了Bi2S3、In2S3、SnS以外，ZnIn2S4、AgInS2和CdS等硫化物催化劑的還原效率較高，具有很好的催化還原活性。可以看出，部分單組分硫化物催化劑易出現(xiàn)光腐蝕，從而影響其光催化Cr（VI）反應(yīng)活性。而多組分硫化物催化劑如ZnIn2S4就彌補(bǔ)了這一欠缺，由于本身較強(qiáng)的可見光吸收能力和帶隙較窄，使得ZnIn2S4成為如今研究較多的新型光催化劑之一，具有廣闊的發(fā)展?jié)撃堋?/p>

表2 硫化物催化劑催化還原Cr（VI）的還原效率Tab.2 Reduction efficiency of Cr（VI） by sulfide catalysts

2.3 其他類型催化劑

除了上述所說的氧化物催化劑和硫化物催化劑，還有碳基材料催化劑、鹵氧化鉍催化劑、金屬有機(jī)框架催化劑（MOFs）等。表3為其他類型催化劑催化還原Cr（VI）的還原效率［61-71］。

表3 其他類型催化劑催化還原Cr（VI）的還原效率Tab.3 Reduction efficiency of Cr（VI） by other types of catalysts

碳基材料光催化劑在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是非金屬碳離子摻雜、碳單質(zhì)修飾和碳化合物修飾。碳單質(zhì)主要有石墨烯、活性碳、碳量子點(diǎn)和碳納米管。為了開發(fā)生物相容且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的無金屬光催化劑以實(shí)現(xiàn)高效率光催化還原Cr（VI），石墨相氮化碳（g-C3N4）近年來受到了研究者們的青睞。g-C3N4的帶隙窄（2.7 eV）、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)和性能易于調(diào)控，使其較其他光催化劑具有明顯優(yōu)勢。Zhang Q等［61］通過三聚氰胺熱縮合合成的g-C3N4催化劑，即在0.2 mol/L NaOH水溶液中，將原始g-C3N4催化劑在80 °C下加熱6 h得到處理后的g-C3N4。該方法能夠顯著提高g-C3N4在可見光照射下還原Cr（VI）的光催化活性。當(dāng)光照120 min時(shí)，原始g-C3N4和處理過的g-C3N4光催化Cr（VI）的去除率分別為29.4 %和100 %，處理后的g-C3N4在可見光下還原Cr（VI）水溶液時(shí)表現(xiàn)出比原始g-C3N4高得多的光催化活性。經(jīng)處理的g-C3N4增強(qiáng)的光催化活性可能是因?yàn)槠涓蟮谋缺砻娣e、更小的納米片尺寸以及改進(jìn)的光生電子和空穴的分離和轉(zhuǎn)移。這是一種簡單、有效且環(huán)境友好的方法，大大增加了g-C3N4光催化性能。

鹵氧化鉍光催化劑因?yàn)槠鋬?yōu)異的光學(xué)性能，越來越受到科學(xué)家們的關(guān)注。BiOX獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)為原子的極化提供了足夠的空間，在催化劑內(nèi)部形成的電場對電荷的有效分離和轉(zhuǎn)移產(chǎn)生有利的影響。Lu Y等［62］通過簡單的離子交換法制備了空心球形BiOCl/Bi2S3復(fù)合材料，與純BiOCl相比，BiOCl/Bi2S3復(fù)合材料對Cr（VI）的還原具有優(yōu)良的光催化活性。并且中空球形BiOCl/Bi2S3復(fù)合材料具有可見光吸收強(qiáng)、電子-空穴對分離和傳輸效率高和比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，從而具有良好的光催化性能。在光催化還原Cr（VI）的應(yīng)用中，摻雜活性炭使BiVO4的結(jié)晶度、比表面積、禁帶寬度等發(fā)生變化［63］，使Bi-VO4的吸附能力增強(qiáng)，光生電子的傳輸速度提高，從而使BiVO4材料光催化還原對Cr（VI）性能得到改善，進(jìn)一步提高其光催化性能。鹵氧化鉍催化劑的光催化活性隨鹵素原子序數(shù)的增加而逐步增強(qiáng)且穩(wěn)定性好。

金屬有機(jī)框架光催化劑（MOFs）作為一種新興的三維微孔材料，具有可調(diào)節(jié)孔徑、相當(dāng)大的吸附能力和眾多的催化活性位點(diǎn)等優(yōu)勢，引起了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。近年來，通過合理選擇具有光敏性的金屬有機(jī)配合物，MOFs可作為一種有前景的光催化劑被廣泛研究用于去除重金屬。此外，MOFs在水溶液中的穩(wěn)定性較低且光吸收能力有限，極大地限制了MOFs在光催化中的應(yīng)用。Xie H等［64］提出了一種新的Zr基MOFs光催化還原Cr（VI）的設(shè)計(jì)，Zr-O納米團(tuán)簇保持了良好的催化還原能力，避免了納米團(tuán)簇的團(tuán)聚。實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)的UiO-66-（OH）2在Cr（VI）初始濃度為8 mg/L的情況下，可見光照射10 min后，Cr（VI）去除率達(dá)到100 %。進(jìn)一步的研究表明，兩個(gè)—OH基團(tuán)在光催化還原過程中發(fā)揮了重要作用，其作用是紅移吸收峰、縮小能隙、降低電子-空穴對的復(fù)合。因此，新的研究思路并不僅僅依賴于MOF結(jié)構(gòu)，也可以推廣到其光催化劑的設(shè)計(jì)中，并促進(jìn)納米顆粒在實(shí)際中的應(yīng)用。

隨著光催化還原Cr（VI）研究的深入，光催化劑的可選范圍越來越廣。在這之中，g-C3N4、UiO-66-（OH）2、BiOBr等光催化劑的還原效率較高，具有很好的催化還原活性。這些新型光催化劑因本身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特性所展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性而受到重視。為解決催化劑在光催化過程中出現(xiàn)的光生載流子復(fù)合效率高、可見光響應(yīng)范圍窄、難回收等問題，可以通過對催化劑改性、表面修飾或復(fù)合其他材料等有效的途徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，以此提高催化還原Cr（VI）反應(yīng)性能，并拓寬光催化劑的應(yīng)用。

如上所述，近年來不斷出現(xiàn)用于去除鉻污染的新型光催化劑。與此同時(shí)，還有吸附、光電催化還原Cr（VI）等技術(shù)用于光催化還原Cr（VI）。新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)明在Cr（VI）污水處理實(shí)踐中顯得尤為重要。

3 結(jié)束語

通過光催化的方法高效地利用太陽能去除Cr（VI）重金屬離子，開發(fā)新型、高效、廉價(jià)、易得的光催化劑是其重要途徑之一。本文綜述了催化劑光催化還原Cr（VI）的最新研究進(jìn)展，說明了催化劑催化還原Cr（VI）的反應(yīng)機(jī)理，重點(diǎn)介紹了研究人員如何提高Cr（VI）還原效率。

光催化還原Cr（VI）到Cr（III）的研究已有多年的積累，在近些年也取得了較大進(jìn)展。與傳統(tǒng)還原Cr（VI）方法對比，光催化還原Cr（VI）應(yīng)用于治理電鍍廢水有綠色清潔的優(yōu)勢，使該研究有了更多的意義，然而當(dāng)前太陽能光催化還原Cr（VI）的效率還有待提高。為了促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展，可以從不同的方面展開進(jìn)一步的研究，以設(shè)計(jì)出具有活性好、光響應(yīng)范圍廣、選擇性高、可回收性且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的高性能催化還原Cr（VI）的新型光催化劑，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此基于目前對光催化還原Cr（VI）的了解，對未來Cr（VI）的催化還原領(lǐng)域的發(fā)展方向進(jìn)行展望：

（1）設(shè)計(jì)電子、空穴遷移率高和可見光吸收能力強(qiáng)的材料用于光催化，以開發(fā)出更高效、可持續(xù)利用的光催化劑，促進(jìn)光催化還原電鍍廢水中Cr（VI）的發(fā)展，形成高效和生態(tài)友好的廢水處理系統(tǒng)。

（2）有效構(gòu)建Cr（VI）與其他污染物同時(shí)除去的混合光催化氧化-還原體系，有效結(jié)合光催化還原法與其他方法，以此提高電鍍廢水混合污染物的去除率，使光催化還原能夠轉(zhuǎn)向?qū)嶋H處理電鍍廢水中的Cr（VI）。

（3）要從根源上消除電鍍廢水中Cr（VI）造成的污染，可以更深入地展開對代鉻鍍層的研究，開發(fā)更多外觀好、低成本、綠色環(huán)保、硬度大、耐磨耐腐蝕、性能好的代鉻鍍層，從而避免電鍍廢水產(chǎn)生Cr（VI）的污染對人類健康和環(huán)境造成威脅。

（4）電鍍廢水中重金屬離子資源化利用是未來治理廢水的方向，對重金屬和水資源的再利用或回收重金屬和水進(jìn)行完全資源化利用。未來光催化劑要實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用仍需研究人員付出相當(dāng)大的努力，確保光催化劑在處理含鉻電鍍廢水方面更具功效性和實(shí)用性，從而實(shí)現(xiàn)降低實(shí)際電鍍廢水中Cr（VI）的目的。