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随着社会的日益发展，重金属铬污染问题日益严重。虽然Cr(Ⅲ)不仅无毒而且是人体所需的微量金属元素之一,但其高价态Cr(Ⅵ)却是水体中常见的污染物，对人类健康有着极大的危害。光催化作为一种高效且环保的技术，在处理降解Cr(Ⅵ)的应用中有很大的前景。传统粉体型催化剂存在收集难、易造成二次污染的应用弊端，有必要研究开发一种全固态催化剂来取而代之。另外，催化剂的尺寸、晶型结构和微观形貌是影响光催化性能的关键因素。因此，致力于研究对可见光具有更宽的吸收范围、更多反应活性位点的光催化剂材料是当前研究的热点。近年来，硫化物因具有合适的能带隙、合成方法简单、可利用可见光等优点而受到广泛的关注，但报道出来的大多是粉体型材料。结合以上几点，本文以铜网为基底原位生长全固态微米级结构的光催化剂用于可见光激发下Cr(Ⅵ)的催化还原，主要研究内容及发现点如下：
(1)应用一步水热法在三维铜网上原位生长全固态光催化剂CuO/Cu2S。所制备的CuO/Cu2S微晶是以Cu2S为核，CuO为壳的晶面异质结结构的微米级正方体。由于CuO、Cu2S禁带宽度都小于1.9eV，因此所制备的CuO/Cu2S微晶易被可见光激发而产生电子-空穴。晶面异质结的存在，不仅提高了Cu2S在水体环境的稳定性，还促进了光生电子的快速转移，提高光生电对的分离效率，加快了有毒Cr(Ⅵ)向无毒Cr(Ⅲ)的快速转换。研究表明，Cr(Ⅵ)的还原产物为Cr2O3且均被吸附固定在CuO/Cu2S表面，实现了水体中有毒有害Cr(Ⅵ)的快速脱毒与水体分离。以上研究结果表明，该全固态CuO/Cu2S催化剂在废水中Cr(Ⅵ)的实际处理中具有较好的潜在应用前景。
(2)在上述研究工作基础上，虽然CuO/Cu2S能快速光催化Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)，但将Cr(Ⅲ)进一步还原成Cr(0)从而进行铬的回收还存在一定困难。为了解决这个问题，本工作以三维铜网为基底，水热生长具有更丰富电子结构的全固态Cu2WS4微晶光催化剂。该催化剂能有效地实现Cr(Ⅵ)到Cr(0)的转化，这归因于Cu2WS4的富电子结构、多种化学组成成分和优异的自稳定性。另外Cu2WS4微晶中的S键与HCrO4-溶液中的H键结合形成强H-S键，因而在溶液pH值较低的情况下，Cr(Ⅵ)的光还原产物也能固定在材料表面。该Cu2WS4可以高效地实现Cr(Ⅵ)到Cr(Ⅲ)和Cr(0)的转化，为低pH值废水中Cr(Ⅵ)的光电催化处理提供了新思路。
(1)应用一步水热法在三维铜网上原位生长全固态光催化剂CuO/Cu2S。所制备的CuO/Cu2S微晶是以Cu2S为核，CuO为壳的晶面异质结结构的微米级正方体。由于CuO、Cu2S禁带宽度都小于1.9eV，因此所制备的CuO/Cu2S微晶易被可见光激发而产生电子-空穴。晶面异质结的存在，不仅提高了Cu2S在水体环境的稳定性，还促进了光生电子的快速转移，提高光生电对的分离效率，加快了有毒Cr(Ⅵ)向无毒Cr(Ⅲ)的快速转换。研究表明，Cr(Ⅵ)的还原产物为Cr2O3且均被吸附固定在CuO/Cu2S表面，实现了水体中有毒有害Cr(Ⅵ)的快速脱毒与水体分离。以上研究结果表明，该全固态CuO/Cu2S催化剂在废水中Cr(Ⅵ)的实际处理中具有较好的潜在应用前景。
(2)在上述研究工作基础上，虽然CuO/Cu2S能快速光催化Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)，但将Cr(Ⅲ)进一步还原成Cr(0)从而进行铬的回收还存在一定困难。为了解决这个问题，本工作以三维铜网为基底，水热生长具有更丰富电子结构的全固态Cu2WS4微晶光催化剂。该催化剂能有效地实现Cr(Ⅵ)到Cr(0)的转化，这归因于Cu2WS4的富电子结构、多种化学组成成分和优异的自稳定性。另外Cu2WS4微晶中的S键与HCrO4-溶液中的H键结合形成强H-S键，因而在溶液pH值较低的情况下，Cr(Ⅵ)的光还原产物也能固定在材料表面。该Cu2WS4可以高效地实现Cr(Ⅵ)到Cr(Ⅲ)和Cr(0)的转化，为低pH值废水中Cr(Ⅵ)的光电催化处理提供了新思路。