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ZnO及ZnOCeO2纳米复合材料的制备及光催化性能研究的开题报告
一、研究背景
纳米材料因其具有独特的物理、化学性质，被广泛应用于光催化领域。其中二氧化锌（ZnO）是一种常用的半导体材料，具有高的光催化活性、极化强、氧化还原能力强等优良特性。但是，由于其表面活性中心少、易受到光照破坏等问题，导致其在光催化领域的应用受到限制。为了克服这些问题，研究人员探索了各种方法以提高纳米ZnO的催化性能，如通过复合与掺杂等手段来改善其性能。纳米复合材料是一种基于两种或多种材料的复合，具有较好的光催化性能，因此成为了当前研究的热点之一。
随着氧化物纳米复合材料的研究逐渐深入，使用CeO2作为载体复合ZnO被广泛关注。因为CeO2具有良好的光学性能和化学惰性，可以增加复合材料的稳定性，并且可以提供更多的空穴和电子对纳米ZnO进行注入有助于提高光催化性能。此外，ZnO/CeO2纳米复合材料还具有较强的吸光能力和较广的光催化的光谱范围。
因此，本文将探究由纳米ZnO和CeO2构成的ZnO/CeO2纳米复合材料的制备工艺及其光催化性能，以期为光催化材料的研究提供参考和借鉴。
二、研究目的
本文的研究目的是：
1.制备CeO2掺杂的ZnO复合材料，并对其材料组成进行表征；
2.测试制备的ZnO/CeO2复合材料的光催化活性；
3.通过对比CeO2复合的ZnO材料和纯ZnO材料的催化性能，探究CeO2复合对纳米ZnO光催化性能的影响。
三、研究内容
1.材料制备
制备ZnO/CeO2复合材料是一个多步骤的过程。首先通过溶胶-凝胶法制备CeO2纳米颗粒，然后将制备的CeO2与ZnO混合进行球磨，利用高温下还原剂还原并分离纯净的复合材料。
2.材料表征
对制备的ZnO/CeO2复合材料进行扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）等表征技术进行材料组成和形态的表征。
3.光催化活性测试
通过比较实验组和对照组的光催化反应活性来评价ZnO/CeO2复合材料的光催化性能。实验将通过光辐射、测定反应体系中废水的COD值，来评价催化剂对亚甲基蓝（MB）废水的降解效果。通过在不同的反应时间内测量反应体系中的废水COD值，从而分析不同时间内光催化剂对污染物的降解效果和降解率。
四、预期成果
1.成功制备复合材料
通过溶胶-凝胶法制备CeO2纳米颗粒，混合ZnO进行制备的复合材料。使用SEM，XRD和Raman等技术对制备的复合材料进行表征，并确定其组成和形态。此外，还将通过等离子体质谱等技术对纳米复合材料进行性质分析。
2.测试ZnO/CeO2复合材料的光催化活性
通过比较实验组和对照组的反应活性来评价ZnO/CeO2复合材料的光催化性能，并测量废水的COD值确定降解效果。期望实验可以证明，CeO2的掺杂可以显著提高ZnO的光催化性能。
3.揭示光催化材料的反应机制
由于纳米复合材料的特殊性质，其光催化机制可能不同于单个材料的光催化机制。通过深入研究，可以揭示ZnO/CeO2复合材料催化金属的特殊机制和催化作用路径，对光催化材料的研究有重要的理论和应用意义。
五、结论
本研究旨在探究利用CuO/ZnO复合材料在提高ZnO光催化活性水平上的研究。希望本研究可以为光催化消除废水中的有害物质提供参考，为光催化材料的制备与应用提供基础和理论指导。