改性凹凸棒石复合光催化剂的制备及其光催化性能研究的开题报告.docx

Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化剂的制备及其光催化性能研究的开题报告
题目：
Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化剂的制备及其光催化性能研究
1.研究背景
光催化技术已经成为环境领域处理污染物的有效手段之一，被广泛应用于水处理、空气净化和有机废气处理等方面。其中，TiO2是一种重要的光催化材料，具有高效的光催化性能。但是，由于TiO2具有较高的能带隙和低的光吸收率，导致其光催化反应的效率受到限制。因此，对TiO2进行改性以提高其光催化性能非常有必要。
近年来，凹凸棒石因其高比表面积、丰富的孔道结构和良好的机械强度而成为一种优良的载体材料。通过将凹凸棒石与TiO2复合，可以有效提高其催化性能。同时，铜是一种常用的共掺杂剂，可以显著提高TiO2的光催化性能。因此，将铜转移至凹凸棒石上制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料是一种有效提高TiO2光催化性能的方法。
2.研究目的
本文旨在制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料，并对其光催化性能进行研究。具体研究目标如下：
(1)制备TiO2/改性凹凸棒石复合材料，并通过XRD、SEM、BET等手段对其结构和性能进行表征。
(2)制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料，并比较其催化性能与未添加铜的材料。
(3)通过光催化降解甲基橙来研究Cu/TiO2/改性凹凸棒石的光催化性能，并探究其催化机理。
3.研究内容
本文研究内容包括以下三个方面:
(1)制备TiO2/改性凹凸棒石复合材料
采用溶胶-凝胶法合成TiO2/改性凹凸棒石复合材料，通过XRD、SEM、BET等手段对其结构和性能进行表征。
(2)制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料
将Cu负载于TiO2/改性凹凸棒石复合材料上制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料，并比较其催化性能与未添加铜的材料。
(3)研究Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料的光催化性能
通过光催化降解甲基橙来研究Cu/TiO2/改性凹凸棒石的光催化性能，并探究其催化机理。
4.研究方法
(1)合成TiO2/改性凹凸棒石复合材料
采用溶胶-凝胶法制备TiO2/改性凹凸棒石复合材料。首先，在含有改性剂的水溶液中加入Ti(OBu)4和复合凹凸棒石的悬浮液，调节其pH值，并在常温下转化，得到粉末状材料。然后将其煅烧得到TiO2/改性凹凸棒石复合材料。
(2)制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料
采用离子交换法将Cu离子转移至TiO2/改性凹凸棒石复合材料上制备Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料。
(3)研究Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料的光催化性能
将制备好的Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料与甲基橙溶液混合，经过一定的时间后，通过检测溶液中甲基橙的吸收强度或COD的变化来评价其光催化性能。同时，采用自由基捕捉剂来研究Cu/TiO2/改性凹凸棒石的催化机理。
5.预期结果
制备出Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料，并比较其催化性能与未添加铜的材料。通过光催化降解甲基橙来研究Cu/TiO2/改性凹凸棒石的光催化性能，并探究其催化机理。预期结果是制备出具有高效光催化性能的Cu/TiO2/改性凹凸棒石复合光催化材料，为提高TiO2光催化性能提供一种有效的方法，实现对有机污染物的高效降解和环境治理。