改性TiO2负载汉麻杆活性炭光催化降解甲醛机理的任务书.docx

改性TiO2负载汉麻杆活性炭光催化降解甲醛机理的任务书
任务书
题目：改性TiO2负载汉麻杆活性炭光催化降解甲醛机理研究
任务背景：
室内甲醛污染是当前空气污染中较为严重的问题之一，长期处于高浓度的甲醛环境下，容易引起人体各种健康问题，如头痛、嗓子痛、眼睛发痒、过敏等。因此，如何有效降解甲醛成为当前热门研究领域之一。
活性炭、光催化和吸附是目前降解甲醛的主要方法。其中，光催化在能量利用效率高、操作简便、无二次污染等方面具有显著优势。而TiO2是光催化降解污染物的常用光催化剂，但其效率仍有待提升。因此，将TiO2负载于活性炭表面，可以提高其光催化降解甲醛的效率。而改性TiO2也可以进一步增强其催化活性，提高光催化反应效率。
任务目标：
本项目旨在研究改性TiO2负载于汉麻杆活性炭表面的光催化降解甲醛机理，具体研究内容包括：
1.合成改性TiO2，通过XRD、SEM、UV-Vis等手段对其进行表征，并与未改性的TiO2进行比较分析；
2.通过溶胶-凝胶法制备汉麻杆活性炭及改性TiO2负载汉麻杆活性炭，并对其催化降解甲醛的效果进行测试分析；
3.探究光催化降解甲醛的机理，通过FTIR、GC-MS、HPLC等手段对反应过程进行监测与分析；
4.优化光催化反应条件，包括催化剂负载量、反应时间、光照强度等，并研究其对光催化降解甲醛的影响。
任务步骤：
1.文献调研。对近年来关于汉麻杆活性炭、TiO2光催化降解甲醛的文献进行综述和分析，明确前人工作的研究进展和不足之处，为研究提供基础。
2.合成改性TiO2。在碳酸钙的模板下，通过水热法合成改性TiO2，并通过XRD、SEM、UV-Vis等手段对其进行表征和比较分析。
3.制备活性炭及改性TiO2负载活性炭。采用溶胶-凝胶法制备汉麻杆活性炭及改性TiO2负载活性炭，并对其表面形貌、化学组成和结构性质进行测试分析。
4.测试改性TiO2负载活性炭的催化性能。利用汉麻杆活性炭及改性TiO2负载汉麻杆活性炭对甲醛进行光催化降解实验，并分析其效果。
5.探究光催化降解甲醛的机理。通过FTIR、GC-MS、HPLC等手段对反应过程进行监测与分析，明确反应机理。
6.优化光催化反应条件。根据前期实验结果，对催化剂负载量、反应时间、光照强度等条件进行优化研究，提高光催化降解甲醛效率。
7.数据处理和结果分析。对实验数据进行处理，并结合前期文献调研和实验结果进行相关分析和探讨，总结研究成果。
任务要求：
1.对汉麻杆活性炭、TiO2光催化降解甲醛等相关领域有一定的学术基础和理论知识。
2.具备化学合成、材料表征及分析、光催化反应等实验技能能力。
3.熟悉常用的表征、分析技术，如FTIR、GC-MS、XRD、SEM、UV-Vis等。
4.具备良好的沟通、协调和组织能力，能够与指导老师和团队成员密切配合，完成研究工作。
5.具备较强的论文写作能力，能够快速撰写实验方法、结果分析和论文撰写，并能够顺利完成研究工作。
任务时间：
本任务计划为期六个月，具体时间为2021年10月至2022年3月。其中，涉及实验室操作的步骤将在实验室完成，文献调研和论文撰写等步骤将在校内完成。
参考文献：
1.杨璇,刘洪,赵凯振.活性炭复合型光催化材料的制备及其降解甲醛性能[J].浙江化工,2020,33(6):24-28.
2.乔怡含,马亚娅,王金平.含氮改性TiO2纳米材料制备及催化性能研究[J].化工学报,2018,69(6):2522-2528.
3.杨晓菁,张本花,曾海洋.活性炭、TiO2、活性炭/TiO2复合材料的制备及甲醛光催化降解性能[J].化学工程,2015,43(2):57-62.