基于草莓结构的TiO2@酵母菌生物吸附-光催化耦合效应及应用

在我国，氰化浸金、含氰电镀及类似行业的废水危害极大。在微/纳米尺度上整合酵母生物吸附和TiO2光催化的技术优势对于此类废水的处理意义非常重大。据此，项目提出利用具有草莓结构的TiO2@酵母菌催化剂来实现生物吸附和光催化技术的功能耦合。即在实现TiO2光生空穴氧化降解CN-的同时，依靠酵母菌表面生物吸附位原位再生与TiO2光生电子还原重金属离子反应间的互动作用，同步达到高效处理重金属离子污染，回收贵金属的目的。研究包括：TiO2@酵母菌草莓结构催化剂的可控形成采用静电自组装法和水热法。通过优化工艺条件，调控复合催化剂的特征参数，获得可控形成草莓结构的普适方法；结合催化剂的结构表征，生物吸附和光催化活性测评，建立起催化剂的结构与性能间的对应关系，进而揭示生物吸附与光催化技术之间的协同机理；通过考察CN-的氧化降解反应和重金属离子的还原反应，认知此类废水中有毒成分的无害化过程；最后模拟运行检验。

在我国，氰化浸金、含氰电镀及类似行业的废水危害极大。在微/纳米尺度上整合酵母生物吸附和TiO2光催化的技术优势对于此类废水的处理意义非常重大。据此，项目提出了利用具有草莓结构的TiO2@酵母菌催化剂来实现生物吸附和光催化技术的功能耦合。即在实现TiO2光生空穴氧化降解CN-的同时，依靠酵母菌表面生物吸附位原位再生与TiO2光生电子还原重金属离子反应间的互动作用，同步达到高效处理重金属离子污染，回收贵金属的目的。实验研究结果证实，采用静电自组装法和水热法可成功可控制备出TiO2@酵母菌草莓结构催化剂。通过优化工艺条件，调控复合催化剂的特征参数，获得了可控形成草莓结构的普适方法，并将其拓展到了合成Fe3O4、CdS@酵母复合催化剂；结合草莓结构催化剂的结构表征，生物吸附和光催化活性测评，建立起了催化剂的结构与性能间的对应关系，进而初步评估了生物吸附与光催化技术之间的协同机理；通过考察低浓度CN-的氧化降解反应和重金属离子的还原反应，认知了此类废水中有毒成分的无害化过程；最后初步对一些常见的金属阳离子和含CN-废水进行了模拟运行检验。