改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料的制備及其光催化活性的研究的開題報告

改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料的制備及其光催化活性的研究的開題報告題目：改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料的制備及其光催化活性的研究一、研究背景及意義隨著工業(yè)化進程的不斷加劇，環(huán)境污染和能源問題已經(jīng)成為制約社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，我們必須尋找一種高效、環(huán)保、可持續(xù)的能源和環(huán)境治理技術(shù)。光催化技術(shù)作為一種重要的治理技術(shù)，由于具有高效、環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)點，已經(jīng)成為當前研究的熱點之一。二氧化鈦是一種重要的光催化材料，具有穩(wěn)定性好、光催化效率高等優(yōu)點，但因其能隙較大，只能吸收到紫外光區(qū)域，因此其在可見光區(qū)域的催化效率較低。因此，研究改性二氧化鈦材料，提高其可見光催化活性，已經(jīng)成為研究的重點之一。近年來，石墨烯的出現(xiàn)極大地拓展了催化劑研究的方向。石墨烯具有高度的電子傳導(dǎo)性和化學惰性，因此可以作為載體材料，將其與其他催化劑進行雜化，從而提高催化活性。同時，摻雜石墨烯的材料具有良好的光吸收性和光催化活性，因此引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。本項研究旨在制備改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料，探究其光催化活性及影響因素，為解決能源和環(huán)境問題提供新的思路和方法。二、研究內(nèi)容及方法本研究將采用水熱法制備改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料，具體步驟如下：1.氮摻雜石墨烯的制備。將石墨烯和氨水進行反應(yīng)，利用氨分子中的氮原子摻雜石墨烯中的碳原子，得到氮摻雜石墨烯。2.制備改性二氧化鈦。將二氧化鈦與硫酸等進行反應(yīng)，制備出改性二氧化鈦。3.制備改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料。將氮摻雜石墨烯和改性二氧化鈦進行混合，通過水熱法制備出改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料。4.表征雜化材料的結(jié)構(gòu)和光學特性。使用X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等表征雜化材料的結(jié)構(gòu)和形貌。使用紫外-可見吸收光譜（UV-vis）分析雜化材料的光學特性。5.考察雜化材料的光催化性能及其影響因素。通過光解亞甲基藍實驗測定雜化材料的光催化活性，考察溫度、pH值等因素對催化活性的影響。三、預(yù)期研究結(jié)果本研究將制備出改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料，并表征其結(jié)構(gòu)和光學特性。同時，將探究雜化材料的光催化性能及其影響因素。預(yù)計得到的結(jié)果將為提高光催化材料的效率和穩(wěn)定性提供新思路和方法。四、研究進度安排第一年：石墨烯氮摻雜和改性二氧化鈦的制備及表征第二年：改性石墨烯氮摻雜二氧化鈦雜化材料的制備、表征，以及光催化性能測試第三年：實驗結(jié)果分析及論文撰寫五、參考文獻1.Gao,H.,&Li,Y.(2010).Synthesisandvisible-lightphotocatalyticactivityofC-N-TiO2withhighlyadsorptivecapacity.TheJournalofPhysicalChemistryC,114(28),12062-12069.2.Zhang,M.,Huang,X.,Li,J.,&Liu,Y.(2019).Enhancedvisible-lightphotocatalyticactivityofTiO2–Graphenenanocompositesdopedwithnitrogenandsulfur.InternationalJournalofHydrogenEnergy,44(21),10669-10678.3.Andwari,A.M.,Hamid,S.B.A.,&Bhatia,S.(2019).Synthesis,characterizationandphotocatalyticactivityofnitrogen-dopedgraphene