石墨烯光催化复合材料的制备与光催化性能研究的任务书.docx

石墨烯光催化复合材料的制备与光催化性能研究的任务书
任务书
一、题目
石墨烯光催化复合材料的制备与光催化性能研究。
二、研究背景
随着工业化进程的加快和城市化程度的提高，环境污染问题越来越突出。光氧化降解技术是当前环境治理中较为常用的方法之一。石墨烯的出现及其特殊的电子结构和光物理性质，为石墨烯光催化复合材料的研究提供了新的途径。因此，探索石墨烯的光电催化特性，并将其作为载体与其他催化剂复合，对于研究高效的光催化降解材料具有重要的理论和应用价值。
三、研究目的
1.探究石墨烯作为载体的光催化特性。
2.制备石墨烯光催化复合材料。
3.研究复合材料的光催化降解性能，分析其催化机理。
4.探讨复合材料的影响因素及其优化方案。
四、研究内容
1.石墨烯的制备及表征：主要包括化学气相沉积、化学剥离等石墨烯制备方法，并通过X射线衍射、拉曼光谱等多种表征手段对其物理化学性质进行分析。
2.制备石墨烯光催化复合材料：在石墨烯中掺杂适当数量的光催化剂，或将石墨烯与其他光催化剂进行复合，制备高效的光催化复合材料。
3.光催化性能测试：使用紫外可见光谱、荧光光谱等光学测试仪器测试复合材料在光照下的催化降解性能，查看降解动力学和绝对反应速率等方面的数据，分析催化机理。
4.影响因素探讨：分析复合材料中石墨烯、光催化剂的含量、光照时间、pH值、氧气含量等制备条件对其性能的影响，寻找最优配比及反应条件。
五、研究方案
1.石墨烯的制备及表征：
（1）石墨烯的制备：采用化学气相沉积法（CVD）制备石墨烯薄膜。
（2）石墨烯的表征：使用X射线衍射仪、拉曼光谱仪等对其形态结构、晶体结构、物理性质等进行表征。
2.制备石墨烯光催化复合材料：
（1）石墨烯掺杂光催化剂：将光催化剂（如TiO2、WO3等）与石墨烯混合，制备掺杂复合材料。
（2）石墨烯与光催化剂复合：采用化学还原法将石墨烯与光催化剂铁氧化物复合，制备复合材料。
3.光催化性能测试：
（1）测试方法：采用紫外可见光谱、荧光光谱等光学测试仪器测试催化材料在光照下的降解性能。
（2）催化机理：通过反应动力学参数（如反应速率常数、反应级数等）计算复合催化剂的催化效率，并分析其催化机理。
4.影响因素探讨：
（1）计划制备不同配比、不同质量的石墨烯光催化复合材料，测试在光照下的催化降解性能。
（2）通过调节光照时间、pH值、氧气含量等条件，探讨复合催化材料的最佳催化反应条件。
六、研究意义
本研究将探索石墨烯作为载体及其掺杂衍生物复合材料在光催化降解领域中的应用，为高效环境治理技术的研究提供新思路和方法，为相关工业领域提供技术支持。
七、预期成果
本研究将制备一种高效的石墨烯光催化复合材料，研究其催化降解性能及机理，并探讨其最佳催化反应条件，为构建新型高效的光催化降解材料提供理论和实验基础。
八、参考文献
1.张维毅,刘亮亮,熊肇洪等.石墨烯光催化材料的制备与应用研究[J].人工晶体学报,2013,42(9):2057-2066.
2.王建斌,杨惠等.石墨烯光催化复合材料的研究进展[J].科学技术创新,2017,17(30):52-54.
3.吴春阳,钱俊.石墨烯光催化材料的制备及其应用研究进展[J].化学推广,2015,34(12):70-75.