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二氧化钛基复合光催化材料的制备及其性能研究的中期报告
一、研究背景
目前，在环境保护方面，光催化技术已成为重要的研究领域之一。光催化技术是利用半导体光催化材料在紫外光（UV）、可见光、红外光等波长范围内吸收光能，产生激发态电子和空穴，利用其在表面和界面的化学反应，使有机污染物质部分或全部矿化为水和二氧化碳，从而实现环境净化的目的。二氧化钛光催化剂由于具有良好的光催化性能，尤其是在紫外光照射下具有高效的光解水性能，因此成为应用最为广泛的光催化材料之一。但是，单纯的二氧化钛光催化剂也存在一些缺点，如只能吸收紫外光、催化剂的光电化学性能不稳定等。
因此，制备具有更好光催化性能的复合光催化材料是目前研究的焦点之一。本研究旨在探究二氧化钛基复合光催化材料的制备方法及其性能；构建出稳定、高效的复合光催化材料，从而实现对有机污染物质的高效降解。
二、研究内容及方法
研究内容：
1、制备不同形貌的二氧化钛光催化剂；
2、采用化学还原法、水热法等方法，制备具有良好光催化性能的二氧化钛基复合光催化材料；
3、通过光催化降解染料、重金属离子等污染物质模拟实验，评价复合光催化材料的光催化性能。
研究方法：
1、采用溶胶-凝胶法、水热法等方法制备不同形貌的二氧化钛光催化剂；
2、采用化学还原法、水热法等方法，与石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等材料结合制备二氧化钛基复合光催化材料；
3、采用紫外-可见分光光度计对复合材料进行光催化降解染料、重金属离子等污染物质模拟实验，研究复合光催化剂的光催化性能。
三、预期成果和意义
本研究的重点在于开发一种高性能、高稳定性的光催化剂。通过钛酸四丁酯、钛酸正丁酯等前驱体的溶胶-凝胶法合成出纳米结构的TiO2，并以此为基础，制备TiO2/CNTs、TiO2/石墨烯、TiO2/氧化石墨烯、TiO2/半导体等复合材料，并通过光催化降解材料、重金属离子等污染物质的实际实验评价其光催化性能。
预期成果：
1、成功制备出具有良好光催化性能的二氧化钛基复合光催化材料；
2、研究复合光催化剂的光催化性能，评价其在环境净化方面的应用前景。
意义：
本研究的开展有助于深入理解光催化机理，指导复合光催化材料的设计和制备。此外，通过开发具有高性能、高稳定性的光催化剂，可以有效地降解各种有机污染物，对于改善环境污染方面有重要的理论和实际应用价值。