纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料的制备及环境应用的任务书.docx

纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料的制备及环境应用的任务书
任务书
一、研究背景
近年来，环境污染问题日益严重，特别是水污染的治理对于人类健康和社会发展具有重要的意义。因此，开发高效、低成本、环保的水处理材料和技术显得尤为重要。
纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料是一种新型的水处理材料，通过将碳纤维与铜基和普鲁士蓝等材料复合，可以实现高效的水污染治理效果。其中，纳米铜基复合材料具有良好的电化学活性，可对重金属、有机污染物和细菌等进行高效吸附和去除；而普鲁士蓝具有良好的阴离子吸附性能，可对阴离子污染物进行有效去除。
二、研究目的
本研究旨在制备纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料，并对其在水污染治理中的效果进行评价，为环境污染治理提供新的解决方案。
具体任务如下：
1.制备纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料；
2.测试复合材料的物理化学性质，包括表面形貌、比表面积等；
3.评价复合材料对于重金属、有机污染物和阴离子的去除效果，分别采用ICP-MS、红外光谱分析和离子色谱法进行分析；
4.考察复合材料的再生性能和稳定性；
5.通过模拟实验和实际水处理实验评价复合材料的应用效果。
三、研究内容
1.材料制备
选取合适的碳纤维为载体，采用化学还原法、共淀法等方法制备纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料。
2.材料表征
通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法表征复合材料的形貌和结构，利用比表面积分析仪等测试设备测量复合材料的比表面积、孔径大小等物理参数。
3.性能测试
对于纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料，采用ICP-MS、红外光谱分析和离子色谱法进行分析，测试复合材料对于重金属、有机污染物和阴离子的去除效率，并对比分析复合材料和纯碳纤维的差异。
4.再生性和稳定性测试
通过模拟实验和实际水处理实验评价复合材料的稳定性和再生性能，探究其在实际应用中的可行性和效益性。
5.应用效果评价
对于不同类型的水样进行实际处理实验，评价复合材料的应用效果，并与已有的水处理技术进行比较，提出改进意见和建议。
四、研究计划
本研究总计历时12个月，主要分为以下几个阶段：
第一阶段（1个月）：文献调研和材料采购。
1.阅读相关文献，了解复合材料的制备方法和研究现状；
2.进行材料采购和准备实验装置。
第二阶段（3个月）：复合材料制备和表征。
1.采用化学还原法、共淀法等方法制备纳米铜基和普鲁士蓝碳纤维复合材料；
2.利用SEM、TEM等方法表征复合材料的形貌和结构，测量其比表面积、孔径大小等物理参数。
第三阶段（4个月）：性能测试和再生性稳定性测试。
1.测试复合材料对于重金属、有机污染物和阴离子的去除效果，并对比分析复合材料和纯碳纤维的差异；
2.通过模拟实验和实际水处理实验评价复合材料的再生性能和稳定性。
第四阶段（4个月）：应用效果评价。
1.对于不同类型的水样进行实际处理实验，评价复合材料的应用效果，并与已有的水处理技术进行比较；
2.提出改进意见和建议，完善研究成果。
五、预期成果
1.成功制备纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料，并对其进行表征和性能测试。
2.研究复合材料对于重金属、有机污染物和阴离子的去除效果，并比较分析复合材料和纯碳纤维的差异。
3.评价复合材料的再生性能和稳定性，并探究其在实际应用中的可行性和效益性。
4.对于不同类型的水样进行实际处理实验，评价复合材料的应用效果，并提出改进意见和建议。
六、参考文献
1.谢冠军,张芳.碳纤维增强复合材料在环境领域的应用[J].中国材料进展,2019,38(08):28-33.
2.Kong,Lingqin,etal.Copper-basedmetal-organicframeworksattachedtocarbonfabricsforwatertreatment[J].JournalofHazardousMaterials,2020,393(1):122450.
3.Wang,Jialong,etal.SynthesisofPrussianblueandgrapheneoxidehybridcompositewithhighperformanceforCs？adsorptionandremoval[J].AppliedSurfaceScience,2019,466(1):273-283.
4.Zhang,Chengcheng,etal.HierarchicallyporousCuO@Cu2Oforefficientadsorptionofthallium(I)[J].EnvironmentalPollution,2020,258(1):113702.