碳纤维负载二氧化钛光催化材料的制备及其光催化降解性能研究的任务书.docx

碳纤维负载二氧化钛光催化材料的制备及其光催化降解性能研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着人口的增长和化学工业的发展，环境污染越来越严重。特别是水污染已经成为世界上最大的环境问题之一。因此，需要开发新型的高效、低成本的水处理技术。光催化技术是一种新兴的水处理技术，它可以利用可见光和紫外光催化剂将有机污染物转化为无害的物质。为了提高光催化效率和稳定性，研究人员开始将催化剂负载到载体上。在众多的载体中，碳纤维因其良好的导电性、机械性能和表面活性成为了一种很有潜力的载体。
二、研究目的
本研究的目的是利用碳纤维作为载体，合成出二氧化钛光催化材料，并测试其在降解染料废水中的光催化性能。具体包括以下几方面的内容：
1.合成二氧化钛负载碳纤维的光催化材料；
2.通过SEM、TEM、XRD、XPS等物理化学分析手段对催化材料的形貌、晶体结构、化学组成等进行表征；
3.对催化材料进行紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等光学性质测试；
4.考察催化剂负载量、温度、pH等因素对催化材料光催化性能的影响；
5.测试催化材料在实际染料废水降解中的光催化性能；
6.对光催化降解机理进行初步探讨。
三、研究方法
1.合成碳纤维负载二氧化钛催化材料
采用溶胶-凝胶法合成碳纤维负载二氧化钛催化材料。合成步骤包括：
a.按一定比例溶解钛酸四丁酯在异丙醇中形成原液；
b.溶液中加入一定质量的碳纤维，充分浸泡；
c.将浸泡碳纤维的溶液移至烘箱返晶，形成乳白色凝胶体；
d.将凝胶体分别在空气中和氮气中干燥得到固体。
2.对催化材料进行表征
采用SEM、TEM、XRD等表征手段对催化材料形貌、晶体结构等进行表征。
3.对光催化性能进行测试
采用紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等光学性质测试方法对催化材料进行测试。
使用染料模拟污水进行光催化降解实验。在可见光或紫外光（365nm）照射下，实时监测反应体系中废水中染料的变化，评价催化材料的光催化性能和稳定性。
四、研究进度计划
第一年：
完成文献调研和材料采购；完成碳纤维负载二氧化钛催化材料的制备；对催化材料的形貌、晶体结构、化学组成等进行表征。
第二年：
对催化材料进行光学性质测试，并研究催化剂负载量、温度、pH等因素对光催化性能的影响；进行光催化降解实验，评价催化材料的光催化性能和稳定性。
第三年：
进一步探讨光催化降解机理，撰写论文并提交发表。
五、预期成果
本研究将合成出碳纤维负载二氧化钛催化材料，并测试其在降解染料废水中的光催化性能。预期可以得到以下成果：
1.合成出碳纤维负载二氧化钛催化材料，并对其进行表征；
2.研究了催化剂负载量、温度、pH等因素对光催化性能的影响；
3.测试了催化材料在染料废水降解中的光催化性能；
4.初步探讨了光催化降解机理。
六、参考文献
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