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石墨相氮化碳复合光催化剂制备及其催化降解染料废水研究的开题报告
【开题报告】
一、研究背景
随着工业化进程的加快，各种废水的排放量逐步增加，其中包括染料废水、污染物废水等。同时，水资源的匮乏也使得对废水的处理成为一项重要的工作。传统的废水处理方法，如物理吸附、生物降解等存在效率低、耗时长、处理成本高等缺点。因此，研究高效、低成本的废水处理方法具有重要的现实意义。
光催化技术作为一种新兴的废水处理方法，具有其它处理方式无法比拟的优势，如处理速度快、处理效率高、操作简便等。其中，石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种具有良好光催化性能的光催化剂，但其光催化活性存在局限，如容易受到水分子和光损伤等。因此，将其与其它物质复合可大幅度提高其光催化性能，很多学者对g-C3N4复合材料的研究兴趣较高。
二、研究内容及意义
本次研究旨在制备石墨相氮化碳复合光催化剂，并探究其在处理染料废水中的催化降解效果。具体的研究内容包括：
1.制备不同类型的石墨相氮化碳复合光催化剂，包括g-C3N4/TiO2、g-C3N4/Fe3O4等；
2.对比不同复合光催化剂的光催化性能，并选择最佳的复合光催化剂进行深入研究；
3.探究最佳复合光催化剂催化降解染料废水的适用条件，如催化剂投加量、pH值等；
4.研究催化降解染料废水的废水特性及降解产物，并对产物进行分析；
5.探究复合光催化剂的重复利用性能。
这项研究的意义在于：
1.确定最佳的石墨相氮化碳复合光催化剂及其适用条件，提高g-C3N4的光催化效率，增强其在废水治理中的应用；
2.深入探究复合光催化剂在降解染料废水过程中的机制，为光催化技术的发展提供有价值的实验数据；
3.对废水的降解产物进行分析，为相关环境评价提供新的数据和科学依据。
三、研究方法和技术路线
本次研究采用实验室制备的方法，具体步骤如下：
1.制备g-C3N4/TiO2、g-C3N4/Fe3O4等不同类型的复合光催化剂，选用的材料为纯度高的氮化碳和TiO2、Fe3O4等；
2.采用物理学、化学分析等方法对制备的复合光催化剂进行表征，确定其光催化性能；
3.在不同的光催化条件下，利用紫外可见光总反射分光光度计对染料废水处理过程进行在线监测，探究不同复合光催化剂的催化降解性能并确定最佳复合光催化剂；
4.调节染料废水的pH值、光照时间、催化剂投放量等条件，研究催化降解染料废水的适用条件及废水特性；
5.采用高性能液相色谱、气质联用等技术对降解产物进行分析，探究其合成机制及特性；
6.研究复合光催化剂的重复利用性能，为光催化技术的应用提供理论依据。
四、进度计划
1.第一季度：建立实验室制备复合光催化剂的技术方法；
2.第二季度：制备并表征各种类型的复合光催化剂，初步探究其光催化性能；
3.第三季度：对比不同复合光催化剂的催化降解染料废水的能力，并筛选出最佳复合光催化剂；
4.第四季度：深入研究最佳复合光催化剂催化降解染料废水的适用条件及降解产物；
5.第五季度：进行复合光催化剂的重复利用性能研究，并撰写科研论文。
五、预期成果
1.成功制备不同类型的石墨相氮化碳复合光催化剂，并确定最佳复合光催化剂；
2.探究最佳复合光催化剂催化降解染料废水的适用条件，并得出相应实验数据；
3.可靠地分析废水处理产物及其合成机理，并为相关环境评价提供新的数据和科学依据；
4.在染料废水处理方面取得突破性进展，并产生一定的学术价值和应用价值。
【参考文献】
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