宽谱系光催化改性纳米TiO2的制备及其性能研究的开题报告.docx

宽谱系光催化改性纳米TiO2的制备及其性能研究的开题报告
一、研究背景
宽谱系光催化材料因其在可见光区域也具有光催化活性，成为了环境治理领域广泛研究的热点，特别是纳米TiO2材料的研究。然而，传统纳米TiO2材料只在紫外光区域吸收光能，因此光催化活性有限。因此，研究如何改性纳米TiO2材料，使其具有宽谱响应和高光催化效率，成为当前研究的重点之一。
二、研究内容
本研究旨在制备宽谱响应的光催化改性纳米TiO2，并研究其光催化性能。具体研究内容如下：
1.制备纳米TiO2材料
选择钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为原料，以水热法制备纳米TiO2，合成出的纳米TiO2材料进行表征，包括粒径和形貌的分析。
2.改性纳米TiO2材料
以淀粉为载体，将其负载到纳米TiO2表面上，采用微波辅助法对载体和纳米TiO2进行高效分散，利用化学修饰改性方法对纳米TiO2进行表面改性，检测其结构和表面性质，并对改性后的纳米TiO2材料进行表征。
3.研究光催化性能
以甲基橙为模型污染物，接收可见光或紫外光照射后，检测模型污染物降解效率及反应机制，比较未改性、淀粉负载和改性后的纳米TiO2材料的光催化降解效果差异。
三、研究意义
本研究可以通过改性纳米TiO2材料，实现宽谱响应及高光催化活性，替代传统材料在环境污染治理中的应用。同时，该研究可以为后续探索生产宽谱响应和高效纳米TiO2材料的性能及制备方法提供重要参考。
四、研究方法
本研究主要采取以下实验方法：
1.实验室有机合成实验参考标准
2.X射线衍射仪对纳米材料进行表征
3.透射电子显微镜对材料形貌进行观察
4.纳米粒度分析仪对纳米材料粒径进行测试
5.紫外-可见吸收光谱仪观测实验
6.可见光光催化降解甲基橙实验
五、进度规划
本研究预计用6个月时间完成实验，具体进度规划如下：
1.第1-2月：熟悉实验室安全操作流程，学习实验室有机合成实验参考标准；并开始制备纳米TiO2材料。
2.第3-4月：对纳米TiO2材料进行表征，并开始进行改性实验，包括载体淀粉的制备及载体改性方法优化等。
3.第5-6月：对淀粉负载改性后的纳米TiO2材料进行光催化研究，包括受光条件的优化、甲基橙降解效率及反应机制等。
六、预期成果
1.成功制备出宽谱响应和高效的纳米TiO2材料。
2.确定了淀粉负载改性实验中最优配比及改性方法。
3.确定了光照条件及淀粉负载改性后纳米TiO2材料在光催化降解甲基橙中的降解效率，并确定其反应机制。
4.本研究的实验数据及研究方法可以为后续研究提供参考。