CuCrO2/g-C3N4复合光催化剂制备及其光催化性能开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

近年来,与工业染料相关的水污染已经引起严重的生态问题,即使少量的有机染料也能对生态环境造成巨大的危害。含染料的工业废物着色性强,可以轻易地阻止太阳光照射进入受污染的天然水源。阳光对水生植物的光合作用至关重要,抑制这种光化学反应会导致水生生态系统的氧含量大大降低。[1]与此同时,工业染料对水生生物的生存环境也造成了很大的影响,并更深的影响到对受污染水域赖以维生的人类社会的方方面面。因此,从环境问题来看,如何消除受污染水域工业废水中的染料是至关重要的课题。

目前在国内外的研究已有的解决方案中,大多数方法,如碳吸附,絮凝和活性污泥法,都不能完全降解染料污染物,[2]同时也有着成本高昂的缺陷。关于这个问题,使用太阳能进行有机物的高效光催化降解一直被认为是彻底降解废水中工业有机污染物的理想解决方案。该项技术具备诸如低成本,多功能,简易性,适用广等优点。[3]最近的国内外研究表明,基于半导体的光催化体系可以有效地替代其他降解方法,用于水中有机污染物的降解。许多金属氧化物半导体如tio2,zno,fe2o3,zro2,sro2和sno2已被研究用于紫外光和可见光照射的有机污染物的降解。[4-6] 近年来,一种新型的可见光响应半导体光催化材料类石墨型氮化碳g-c3n4受到了广泛的关注, g-c3n4光催化剂在光解水、还原 co2、分解有害气体、降解有机物等方面有着优异的光催化性能和广阔的商业应用前景,已经有大量的文献报道了g-c3n4在光催化领域的应用。[7-9]此外,其合成方法简单、制备成本低,通过简单的煅烧三聚氰胺、双氰胺、尿素等原料即可制得催化性能较好的g-c3n4[10]然而,传统热缩聚法合成的g-c3n4光催化剂比表面积小、电荷复合率高、禁带宽度稍微大、光生载流子传输慢,抑制了其光催化活性。[11-13]

纳米异质结由于能展现出单组分纳米材料或体相异质结所不具备的独特性质,更能促进光生电子和空穴快速转移,提供更多的光生电子或使光生电子具有更强的还原性而成为研究的热点。[14]如,zno/ceo2催化剂对罗丹明b的光催化降解效率分别是纯zno和纯ceo2的2.5和1.7倍;[15]cucro2/sno2催化剂与纯sno2纳米纤维相比,在亚甲基蓝染料分子的降解中表现出高达41%的速率常数,并且1小时后在紫外/可见光照射下可降解83%的染料。[16]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1.基本内容:

文献调研:通过国内外相关文献的调研,掌握g-c3n4光催化降解有机污染物

的原理和机制,了解复合异质结光催化剂的研究现状和进展,学习国内外异质结结构优化设计的方法。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-5周:按照设计实验方案,深入了解课题相关的背景资料,熟练使用所需实验仪器设备。

第6-10周:按照设计实验方案,完成复合光催化剂材料制备及催化降解实验,初步整理分析数据。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]. chen, k.c.,et al., decolorization of the textile dyes by newly isolated bacterial strains[j]. journal of biotechnology, 2003, 101(1):57-68.

[2]. stock, n.l.,et al., combinative sonolysis and photocatalysis for textile dye degradation. [j].environmental science and technology, 2000, 34(9):1747-1750.

[3]. fujishima a ,et al. photoelectrocatalytic reduction of carbon dioxide in aqueous suspensionsof semiconductor powders[j]. nature, 1979, 277(5698):637-638.

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