石墨烯-二氧化钛复合材料制备及其光催化降解橙黄Ⅱ染料废水的研究的任务书.docx

石墨烯-二氧化钛复合材料制备及其光催化降解橙黄Ⅱ染料废水的研究的任务书
一、选题背景
随着现代社会的快速发展，水污染已经成为一个全球性的问题。染料废水的处理一直是一个备受关注的问题。传统的水处理方法，如物理处理、生物处理和化学方法普遍应用于废水处理，但存在着处理效率低、成本高等问题。因此，人们需要探索新的废水处理技术。
光催化降解技术因其高效、环保、洁净等优点而备受关注。然而，普通的光催化材料往往具有催化性能低下、易失活、生产成本高等缺点。石墨烯和二氧化钛作为光催化材料具有优异的催化性能、高化学稳定性、广泛的资源来源和环境友好性，因此石墨烯和二氧化钛复合材料成为研究的热点。
本课题旨在制备石墨烯-二氧化钛复合材料，并将其应用于染料废水的光催化降解中，从而获取更有效、经济、环保的废水处理技术。
二、研究内容及方法
2.1石墨烯-二氧化钛复合材料制备
本课题将采用水热法制备石墨烯-二氧化钛复合材料，具体步骤如下：
(1)将氯化钛和硫酸二丁酯分别溶解于二甲苯中，加入石墨烯，搅拌均匀。
(2)浓氨溶液缓慢滴入材料混合物，继续搅拌。
(3)将混合物移至Teflon胶内，加盖，放入高压釜中，进行水热反应。
(4)取出热处理后的产物，用乙醇和去离子水反复洗涤，过滤干燥，得到石墨烯-二氧化钛复合材料。
2.2光催化降解染料废水
将所制备的石墨烯-二氧化钛复合材料应用于染料废水的光催化降解中，研究材料对染料废水的降解效果及机理。具体步骤如下：
(1)以石墨烯-二氧化钛复合材料为催化剂、染料废水为废水样品。
(2)在紫外灯照射下，进行光催化降解实验，记录催化剂对染料废水的降解速率及降解效果。
(3)分析光催化降解机理，探究降解产物的生成规律和化学特性。
2.3实验设计：
本课题将设计石墨烯-二氧化钛复合材料制备实验、染料废水的光催化降解实验和对实验结果的分析及讨论。
(1)石墨烯-二氧化钛复合材料制备实验将包括不同制备条件（如反应温度、反应时间、不同比例的原料等）下的制备和特性分析；
(2)光催化降解染料废水实验将分析催化剂用量、紫外光照射时间、PH值和氧气含量等对催化剂活性的影响，以及不同废水样品的处理效果；
(3)对实验结果进行分析及讨论，研究石墨烯-二氧化钛复合材料催化降解染料废水的机理。
三、研究意义
本课题旨在利用石墨烯-二氧化钛复合材料进行染料废水的光催化降解，具有以下研究意义：
3.1探究石墨烯-二氧化钛复合材料的制备及其在水处理中的应用，拓展新型水处理材料，为巩固传统水处理技术和发展基于新型材料的水处理技术提供一种新方法。
3.2研究石墨烯-二氧化钛复合材料在染料废水处理中的应用，实现废水资源化，降低水资源损失，实现环境保护和可持续发展。
3.3探索石墨烯-二氧化钛复合材料的性能及机理，为石墨烯-二氧化钛复合材料在其他领域的应用提供参考。
四、进度安排
本课题的进度安排如下：
第一阶段（3个月）：文献综述、材料准备和制备方案的初步确定；
第二阶段（6个月）：石墨烯-二氧化钛复合材料的制备、表征和对染料废水的光催化降解实验；
第三阶段（3个月）：对实验结果及机理进行分析和讨论，并撰写毕业论文及相关研究成果的发表或申报专利。
五、预期成果
本课题预期将通过制备石墨烯-二氧化钛复合材料，研究其在染料废水处理中的应用，取得以下成果：
5.1研究石墨烯-二氧化钛复合材料的制备工艺，对制备条件进行优化，制备出性能良好的复合材料。
5.2研究石墨烯-二氧化钛复合材料在染料废水处理中的应用，探究其降解机理，取得一定的研究成果，并进行学术交流和论文发表。
5.3为探究石墨烯-二氧化钛复合材料在其他领域的应用提供研究思路和方法。