TiO2基复合同轴纳米线制备及其光催化特性研究的任务书.docx

TiO2基复合同轴纳米线制备及其光催化特性研究的任务书
任务书
一、研究背景
光催化材料是近年来备受关注的研究领域之一，它可以利用太阳能或人工光源激活材料表面激发电子和空穴，产生自由基，从而实现可降解有害化学物质的分解。其中，二氧化钛（TiO2）因为其良好的光催化性能，被广泛用于污水处理、空气净化、自清洁玻璃、自清洁涂层等领域。但是其吸收光谱位于紫外区域，使得其光响应度较低。因此，针对TiO2光催化材料在可见光区域的响应度较低问题，研究者们提出了多种方法，其中一种比较有效的方法是通过制备TiO2基复合同轴纳米线来实现可见光催化性能的提高。
二、研究内容
1.复合同轴纳米线的制备
通过溶胶-凝胶法配制制备TiO2前驱体，采用射频磁控溅射（RFsputtering）和激光热分解（LITPD）的方法制备掺杂半导体材料CuOx@TiO2同轴纳米线。
2.结构和形貌表征
利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等方法表征制备的材料的晶体结构、晶体形貌、成分及其分布状态。
3.光催化活性测试
利用紫外可见分光光度计（UV-vis）、气质联用系统(GC-MS)和紫外线常规光反应器对所制备的复合同轴纳米线的光催化活性进行测试。
三、研究意义
制备TiO2基复合同轴纳米线是提高其光响应度和光催化活性的重要手段之一。本研究意在探究制备CuOx@TiO2同轴纳米线的方法，深入研究其制备方法、结构、形貌和光催化性能，并探究其在污水处理、空气净化等领域中的应用前景，并从理论和技术两方面对相关知识进行总结和探讨。具体意义如下：
1.为缓解环境问题提供有效技术支持。可见光催化材料因其光响应度高，在环境问题的解决中具有重要的应用前景。本研究的成果将为环境问题的解决提供新的有效技术支持。
2.丰富TiO2光催化材料研究领域。本研究关注的是TiO2基复合同轴纳米线的制备方法和光催化性能测试，此类材料在光催化领域的研究尚处于起步阶段，本研究成果将为该领域的深入探究提供依据。
3.提高人们对材料科学研究的认识。本研究涉及到多个学科的交叉，包括化学、物理、材料科学等，这将拓宽人们的学科视野，提高对材料科学研究的认知程度。
四、研究计划
1.文献调研：研究现有的光催化材料和制备方法，确定研究方向和方案。
2.样品制备：制备TiO2前驱体，通过RFsputtering和LITPD方法制备不同比例的CuOx@TiO2同轴纳米线样品。
3.结构和形貌表征：使用SEM、TEM、XRD、XPS等手段表征所制备的CuOx@TiO2同轴纳米线样品的晶体结构、晶体形貌、成分及其分布状态。
4.光催化活性测试：使用UV-vis、GC-MS和紫外线常规光反应器测试所制备的CuOx@TiO2同轴纳米线的光催化活性。
5.数据处理与分析：对光催化活性测试结果进行数据分析和处理，比较不同比例CuOx@TiO2同轴纳米线的光催化活性，探究其影响因素。
6.撰写论文：总结分析研究结果，撰写论文，并根据实验结果对未来的研究方向进行探讨。
五、研究经费
本研究所需经费包括材料采购费用、实验费、设备使用费、差旅费等，预计总经费为100万元左右。
六、研究团队
本研究团队由3名研究生和1名导师组成，分别负责制备CuOx@TiO2同轴纳米线、进行研究和数据处理、论文撰写等工作。
七、研究成果
完成本研究后，可以获得以下成果：
1.论文：通过撰写论文的形式，总结分析研究结果，并对未来的研究方向进行探讨。
2.实验数据：对所制备的CuOx@TiO2同轴纳米线的结构、形貌和光催化性能进行详细的数据记录。
3.相关技术：可见光响应度的材料制备技术、表面化学表征技术、光催化活性测试等相关技术。
4.学术交流：通过学术期刊、学术会议等形式，与同行学者进行学术交流，推动该领域的发展。