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亚胺类共价有机框架基复合光催化剂的制备及其裂解水性能研究的开题报告
一、选题背景与意义
全球日益严峻的能源现状与环境问题，促使人们将目光聚焦于可再生能源领域以及绿色化学领域。光催化技术作为其中的一种有效手段，已日益成为国内外科学家的研究热点。其中，复合光催化剂是近年来研究的焦点之一，因其在水分裂、有机污染物降解等方面表现出来的较为显著的性能并得到广泛应用。
共价有机框架材料（COFs）由于其具有大比表面积、良好的化学稳定性、调控性好等优点，越来越受到人们的关注，被广泛应用于催化、吸附、传感等领域。正如我们所知，共价有机框架材料的表面和内部存在着丰富的含氮和含氧官能团，因此，对于COFs进行针对性地改性，可以通过调节其表面活性位点、增强其管道与孔洞结构和电子结构，提高其光吸收能力等性能，强化其在催化、能源存储、环境保护等领域中的应用。
因此，我们将研究一种亚胺类共价有机框架基材料，并将其通过复合合成的方法制备成为复合光催化剂，并研究其对水的裂解性能，探索其在太阳能水分解领域的应用。
二、研究内容和方法
本课题将采用以下方法和步骤：
1.合成亚胺类共价有机框架材料；
2.在亚胺类共价有机框架材料上层嫁接可见光响应型半导体（如MoS2、g-C3N4等）以制备催化剂，并利用XRD、TEM、FTIR等技术对其进行表征；
3.考察合成复合光催化剂对水的分解性能，通过氢气产生量及其电化学泳道环实验对反应过程进行表征。
三、预期成果和意义
1.成功合成亚胺类共价有机框架材料，并制备成复合光催化剂，并能通过表征技术准确描述催化剂结构和性能；
2.探索亚胺类共价有机框架材料在复合光催化领域的应用；
3.深入了解复合光催化剂对水的分解性能，并对其光催化能力进行评估；
4.通过此研究探究出实现太阳能水分解的新路线，为我国能源结构转型提供新的思路和理论支持。
四、研究进度安排
（1）前期准备（1个月）：查找文献资料，了解各种制备材料的方法，编写研究计划。
（2）样品的制备和表征（3个月）：制备亚胺类共价有机框架材料，并制备复合光催化剂，使用表征技术对其结构和性能进行研究。
（3）光催化剂的性能测试（2个月）：对复合光催化剂进行测试，并分析其催化性能，根据实验数据得出结论。
（4）数据处理和最终成果的撰写（1个月）：整理研究结果，完成研究报告。
五、参考文献
1.Y.Q.Lan,X.S.Zhao,S.Y.Zhu*,Q.Xu.Aporphyrin-basedporousorganicpolymerwithhighstability.ChemicalCommunications,2014,50(37):4843-4846.
2.G.X.Wang,X.Y.Zhang,W.B.Zhang,G.Lou*,S.Y.Zhu*.Metal–organicframeworkhybridswithdualfunctionalitiesforhighlyefficientremovalofacetylenefromethylene/acetylenemixtures.JournalofMaterialsChemistryA,2016,4(28):10919-10925.
3.Z.Ma,K.L.Yu,C.L.Wang,B.Li,X.Zhao,S.Y.Zhu*.Acarbazole-basedporousorganicframeworkwithremarkablegasstoragecapacityandselectivesensingofvolatileorganiccompounds.DaltonTransactions,2016,45(8):3574-3582.
4.H.Y.Qin,Y.Zhong,J.X.Wang*,S.Y.Zhu*.Two-dimensionalTi3C2nanosheetsasefficientcounterelectrodefordye-sensitizedsolarcells.Nanoscale,2016,8(25):12615-12621.
5.H.Zhang,R.Dong,X.Zhang,F.Zhang,C.Ning,Y.Gao,Z.Liu,Q.Zhang,J.Zhang*,Y.Lei*.Metal-organicframework-derivedcarbonnanotube-microspherecompositesassuperiorbifunctionalelectrocatalystsforoxygenreductionandevolutionreactions.JournalofMaterialsChemistryA,2017,5(4):1561-1567.