新型有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制備及光催化性能的研究的開題報(bào)告

新型有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制備及光催化性能的研究的開題報(bào)告一、課題背景近年來，隨著環(huán)境污染問題的日益突出，對(duì)于能夠有效降解污染物的光催化材料的需求越來越迫切。而傳統(tǒng)的光催化材料如TiO2、ZnO等存在著光催化效率低、光吸收范圍窄、易聚集等問題。因此，研發(fā)一種新型的高效光催化材料是非常必要和迫切的。近年來，有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料因其獨(dú)特的物化性質(zhì)特點(diǎn)，已經(jīng)成為了催化材料研究的熱點(diǎn)之一，已有許多研究表明，有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料對(duì)于污染物的降解有很高的催化效率。因此，設(shè)計(jì)一種新型的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，探索其對(duì)于有機(jī)污染物的光催化降解性能，具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。二、研究?jī)?nèi)容本研究將設(shè)計(jì)、制備一種新型的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，通過調(diào)控復(fù)合材料中的有機(jī)部分和無機(jī)部分之間的作用關(guān)系，探究其對(duì)于有機(jī)污染物的光催化降解性能，并研究其催化機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容如下：1.有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和制備：根據(jù)需求，選擇合適的有機(jī)部分和無機(jī)部分，利用溶膠-凝膠法、共沉淀法等方法制備出有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料。2.光催化性能測(cè)試：通過對(duì)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的UV-Vis吸收光譜、熒光光譜等表征手段，研究其光響應(yīng)性能，然后通過光催化降解有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)，研究其光催化性能。3.催化機(jī)理研究：通過對(duì)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的表面成分、表面狀態(tài)、結(jié)構(gòu)形貌等表征，探究其光催化機(jī)理，以期能夠?yàn)楣獯呋牧系脑O(shè)計(jì)和催化機(jī)制的研究提供一定的參考依據(jù)。三、研究意義1.設(shè)計(jì)一種高效光催化材料，對(duì)于解決有機(jī)污染物的治理問題具有重要的意義。2.探究有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的光響應(yīng)性能和催化機(jī)理，對(duì)于光催化材料的研究和設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。3.該研究可以為環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約做出一定的貢獻(xiàn)，也具有一定的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。四、研究方法和步驟1.研究方法：綜合利用材料化學(xué)、催化化學(xué)、表面化學(xué)等相關(guān)知識(shí)和技術(shù)手段進(jìn)行研究。2.研究步驟：（1）有機(jī)部分和無機(jī)部分的選擇和匹配。（2）有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的制備：采用常規(guī)的溶膠-凝膠法、共沉淀法等制備方法制備出有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料。（3）材料的表征：對(duì)制備好的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料進(jìn)行XRD、SEM、TEM、UV-Vis吸收光譜、熒光光譜等表征手段進(jìn)行表征。（4）光催化降解實(shí)驗(yàn)：以甲基橙為模型污染物，研究有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的光催化降解性能。（5）催化機(jī)理研究：通過表面分析手段，探究有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的表面成分、表面狀態(tài)和結(jié)構(gòu)形貌等，研究其光催化機(jī)理。五、進(jìn)度安排1.第一年：（1）整理有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料相關(guān)研究文獻(xiàn)，確定研究方向和內(nèi)容。（2）設(shè)計(jì)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，并進(jìn)行初步制備和表征。（3）研究有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的光響應(yīng)性能。2.第二年：（1）研究有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料對(duì)于甲基橙的光催化降解性能。（2）探究有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的催化機(jī)理。3.第三年：（1）分析研究結(jié)果，撰寫論文并進(jìn)行展示。（2）總結(jié)研究工作并展望未來研究方向。六、參考文獻(xiàn)1.Wang,L.,Wang,P.,Liu,L.,etal.(2017).TiO2-coatedactivatedcarbonfiberphotocatalystsforgas-phasedegradationofvolatileorganiccompounds:Effectofactivationmethods.AppliedCatalysisB:Environmental,219,91-103.2.Machida,M.,Matsune,H.,&Yamamoto,T.(2012).Anano-lightlabforphotocatalysisresearch:TiO2nanoparticlesinwaterexaminedwithsurface-enhancedRamanscattering,UV-Vis,andfluorescencespectroscopy.ChemicalCommunications,48(9),1234-1236.3.Shi,J.,Zhang,L.,&Zhu,L.(2016).High-performanceCOoxidationusingvisible-l