新苗计划书

项目编号：

浙江省大学生科技创新项目

申报书

创新项目名称：Ag@AgI/TiO2模拟太阳光催化处理

含铬废水的性能研究

创新项目负责人：郭丝丝

学校名称：浙江工商大学

申报日期： 2012年11月14号

项目类别：个人项目□团队项目√

浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室制

填写说明

一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。

二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。

三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式三份（均为原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室。

一、项目简介

项目概况项目名称Ag@AgI/TiO2模拟太阳光催化处理含铬废水的性能研究项目性质（）基础研究（√）应用基础研究

项目来源（）自主立题（√）教师指导选题

起止时间自2012 年 4 月至 2012 年 4 月

项目状况√1、研发阶段 2、中试阶段 3、批量（规模）生产（选项打√）

申请人姓名郭丝丝性别

出生

年月

入学

年月所在

院系

联系

电话

电子

信箱

项目组主要成员

姓名年龄性别专业具体分工王英霞

金丹敏

俞柯军

余可儿

项目指导教师姓名王齐性别女

出生

年月

1982-1

2

主要研究方向污染控制与环境新能源材料

近三年获奖成果：国家级__等奖___项，省部级__等奖___项

近三年科研经费____________万元，年均__________万元

项目主要内容简介

本项目旨在研究微弱可见光的条件下实现含铬废水的高效经济处理。通过优化Ag/AgI的比例、Ag的负载量、AgI的热处理温度、TiO2的晶型等，制备出与纯AgI活性相当的、更稳定的、低贵金属负载量（≤10%）、微弱可见光响应的Ag@AgI/TiO2复合光催化剂，大副降低催化剂的制备成本，进一步优化反应条件，实现实现微弱可见光（≤50W）照射下高效处理含Cr(VI)废水。

二、项目的研究目的及意义

1、申请项目的必要性、目的及意义

近年来，我国重金属污染事件呈高发态势，对自然生态和群众造成严重威胁。以重金属铬为例，它是鞣革、工业颜料、印染、电镀、橡胶等行业必不可少的原料，同时也是一种致癌物，为美国环境保护局公认的129种重点污染物之一，更是我国重点控制对象。铬污染治理是世界性的环保难题，其技术核心是将可溶、易迁移、高毒性的六价铬Cr(VI)还原为毒性小100倍、易于配位沉淀的三价铬Cr(III)，并进行综合利用。当前广为实施的电解法、还原沉淀法、化学絮凝法、离子交换法、膜过滤法等物理化学方法，存在残留高、费用高、二次污染、共存有机物去除率低等缺点，一般只适合处理限量的、较高浓度含铬废水。由于实际废水中重金属往往与有机污染物共存，形成的复合污染会大大增加处理的难度。因此，针对低浓度含Cr(VI)有机废水的有效去除和分离成为富有挑战性的研究工作。

光催化被认为是最有应用前景的污水深度处理技术，近三十年来在环境方面的研究和应用取得了一系列的进展，以二氧化钛(TiO2)为代表的光催化剂，能氧化降解几乎全部的有机污染物[1,2]，或还原去除重金属[3,4]。针对光催化还原Cr(VI)，目前大部分研究都集中在紫外光区。而以可见光（约占太阳光总能量50%）为驱动力的研究较少，一般通过染料敏化TiO2[5]、底物与TiO2表面形成电荷转移络和物[6,7]两种形式吸收可见光，实现可见光照射下Cr(VI)和有机物协同削减。

然而，光催化发展了三十多年，目前仍以实验室研究为主，大规模的实际应用鲜有展开，主要原因是催化剂对太阳光的直接利用率低，人造紫外/可见光源功率较高（≥300W），大大增加应用的成本，延缓光催化应用于实际废水处理的进程。此外，相对较慢的反应速度有待大幅提升。以TiO2光催化还原Cr(VI)（10 mg/L）为例，在染料AO7、苯酚、EDTA等有机物共存时，Cr(VI)还原大大加速，可见光照射1~4 h后Cr(VI)去除率近100%，离实际应用的速率要求仍还有一定的差距。实验室条件下、相同浓度的污染物至少在30min内完全反应，最好控制在15min以内。解决以上问题的关键是开发新型高效可见光催化剂，通过优化反应条件，实现Cr(VI)高效去除。

近年来，银基催化剂引起研究者广泛的关注。自2006年中科院胡春课题组[8]在EST上首次报道将AgI负载到TiO2表面，能在可见光照射下降解偶氮染料以来，大量相关工作陆续展开，掀起了AgX研究的热潮。山东大学黄柏标课题组[9]进一步发展了新型等离子体Ag@AgX高效复合光催化材料，其光谱吸收范围涵盖整个可见光区域，以至于近红外，使其具有非常好的光催化抑菌和染料降解效果。然而，目前的研究多关注有机物的氧化降解，还原性能的研究较少。而光生空穴和电子是同时产生的，分别对应氧化和还原反应，因此，银基催化剂理论上应同时具备较高的还原性能。但目前这方面的研究较少，且所用催化剂含Ag量较高，催化剂制备成本昂贵，所用光源一般为高功率碘钨灯或氙灯（≥300W）。

本课题组成员在前期创新实验过程中发现：将AgI负载到TiO2表面制得的AgI/TiO2，能在可见光照射下还原Cr(VI)，且催化剂稳定存在，对室温制备的AgI/TiO2进行一定温度热处理，能大幅提升光催化还原效率，速率常数从0.03min-1提高到0.32min-1，20分钟内可将10 mg/L Cr(VI)完全还原。为了进一步提高反应效率，本项目在充分调研文献的基础上，提出利用贵金属Ag的表面等离子体共振效应（plasma effect），结合AgI/TiO2优越的可见光催化还原性能，制备Ag@AgI/TiO2复合光催化剂。通过优化Ag和AgI的负载量、AgI/TiO2的热处理温度、TiO2的晶型等，制备出与纯AgI活性相当的、更稳定的、低贵金素负载量（含Ag≤10%）的高效微弱可见光响应型催化剂，大副降低催化剂的制备成本。进一步优化反应条件，例如pH、催化剂用量、光强、共存有机物污染物种类（染料、苯酚、EDTA等）等，实现微弱可见光（≤50W）照射下高效处理含Cr(VI)废水。项目的顺利实施有望直接利用太阳光进行光催化反应处理含Cr(VI)废水，大大降低污水处理的能耗。

主要参考文献：

[1]Fujishima A, Zhang X, Tryk D A. TiO2Photocatalysis and related surface

phenomena. Surf Sci Rep, 2008, 63: 515

[2]Gaya U I and Abdullah A H. Heterogeneous photocatalytic degradation of organic

contaminants over titanium dioxide: A review of fundamentals, progress and