石墨相氮化碳基复合型光催化剂的制备及光催化性能研究的开题报告.docx

石墨相氮化碳基复合型光催化剂的制备及光催化性能研究的开题报告
一、研究背景
近年来，随着城市化的加速和人口的不断增加，环境污染问题日益严重。其中，水污染作为最为严重的污染之一，引起了广泛的关注。为了解决水污染问题，光催化技术成为了一种热门的研究方向。光催化技术是利用半导体材料吸收可见光、紫外光等能量激发载流子，通过氧化还原反应将有害物质转化为无害物质，从而达到净化水质的目的。与传统的物理、化学处理方式相比，光催化技术具有能耗低、无二次污染等优点，因此备受关注。
石墨相氮化碳（GaN）是一种新型的光催化剂材料，具有良好的光吸收性能和光催化活性。然而，其在光催化反应中的应用受到一定的限制，主要是由于其载流子复合速率快的原因。为了解决这个问题，研究人员开始将GaN与其他材料进行复合，制备了一系列具有优异光催化性能的复合型光催化剂。其中，石墨相氮化碳基复合型光催化剂因其具有多种优良性能，如高光催化活性、良好的稳定性、低成本等等，成为了当前研究的热点之一。
二、研究目的和意义
本次研究的目的是制备一种石墨相氮化碳基复合型光催化剂，并研究其光催化性能。具体包括以下几个方面：
1.制备一种石墨相氮化碳基复合型光催化剂，研究其光催化性能和结构特性。
2.研究复合型光催化剂对有机染料等污染物的降解效果，探讨其在水处理中的应用。
3.对光催化反应机理进行探究和分析，探索其能量传递和电子传递的过程。
本项研究的意义在于深入探索石墨相氮化碳基复合型光催化剂的制备和性能，为解决水污染问题提供有力的技术支持和解决方案。
三、研究内容和方法
（一）研究内容
1.制备复合型光催化剂
采用共沉淀法制备石墨相氮化碳（GaN），并与其他半导体材料进行复合制备GaN型复合光催化剂。
2.表征复合型光催化剂
采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-visDRS）等多种表征手段，研究复合型光催化剂的物理化学性质和结构特性。
3.测试光催化活性
利用紫外光反应器，测定不同复合型光催化剂对有机染料等污染物的降解效果，探讨其在水处理中的应用。
4.研究光催化反应机理
针对不同情况下的光催化实验结果，深入探究石墨相氮化碳基复合型光催化剂的能量传递和电子传递的过程，揭示其反应机理。
（二）研究方法
1.制备方法：采用共沉淀法制备GaN，并与其他材料进行复合。
2.表征方法：采用SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-visDRS等多种表征手段，对复合型光催化剂进行表征。
3.光催化活性测试方法：利用紫外光反应器，测定不同复合型光催化剂对有机染料等污染物的降解效果。
4.光催化反应机理研究方法：针对不同情况下的光催化实验结果，运用光电子学等手段，深入探究石墨相氮化碳基复合型光催化剂的能量传递和电子传递的过程，揭示其反应机理。
四、研究进展和预期结果
目前，我们已经开始了实验的准备工作，包括石墨相氮化碳和其他材料的制备、表征仪器的选用和实验条件的确定。预计在接下来的实验中，我们将会获得以下研究进展和预期结果：
1.成功制备出GaN型复合光催化剂，并获得其光学、电学、结构特性的表征数据。
2.对不同复合型光催化剂的光催化性能进行测试，并评估其降解有机污染物的效率。
3.初步探索石墨相氮化碳复合型光催化剂的反应机理，并得到初步结论。
总之，本项研究在理论和实际应用方面具有重要的意义。希望通过本次研究，进一步深化对于石墨相氮化碳复合型光催化剂的认识，为解决水污染问题提供有力的技术支持和解决方案。