铬广泛存在于自然界中，主要以六价铬Cr（Ⅵ）和三价铬Cr（Ⅲ）的形式存在。六价铬具有较强的致癌性，毒性比三价铬高出100多倍，且更易被人体吸收，对人体的危害更大。六价铬是电镀、制革和印染行业废水中的常见污染组分，国家明文规定，在排放的工业废水中Cr（Ⅵ）的最高允许量不超过0.5 mg/L。常用的六价铬处理方法包括吸附法、还原法、离子交换法、电解法和化学沉淀法。近年来，光催化还原法具有常温常压下进行，易操作，无二次污染的特点，成为处理六价铬最具潜力的技术之一。

实验原理

1.光催化原理

半导体的光催化特性与其自身的光电特性有关。半导体是介于导体和绝缘体之间，电导率在10 ^-10 ～10 ⁴ Ω ^-1 ·cm ^-1 之间的物质。半导体的能带是由一个充满电子的低能价带（Valence-band，VB）和一个空的高能导带（Conduction-band，CB）构成，它们之间由禁带分开。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时，其价带上的电子被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴即光致空穴。光致空穴有极强的捕获电子的能力，可夺取半导体颗粒表面或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化氧化，而电子受体则可以通过接受半导体表面的电子而被还原，从而发生氧化还原反应。半导体光催化机理如图14-1所示。

2.TiO ₂ 光催化还原六价铬反应原理

TiO ₂ 的禁带宽度（Eg）为3.2 eV，当波长小于387 nm的光照射TiO ₂ 时，由于光子的能量大于禁带宽度，其价带上的电子被激发，跃过禁带进入导带，同时在价带上形成相应的空穴。光致空穴h ^＋ 具有很强的捕获电子的能力，而导带上的光致电子e – 又具有很高的还原活性。e – 与Cr（Ⅵ）发生还原反应，生成Cr（Ⅲ）。

图14-1 半导体光催化机理

利用上述反应可以还原六价铬。