ZnO基新型半导体纳米复合材料的制备及光电催化性能研究的任务书.docx

ZnO基新型半导体纳米复合材料的制备及光电催化性能研究的任务书
任务书
一、选题背景及研究意义
半导体光催化材料具有广泛的应用前景，已经成为环境净化、新能源开发等领域的热点。ZnO是一种具有良好光电催化性能的半导体材料，在太阳能、污染物降解等领域广泛应用。然而，由于其能带结构和宽带隙的特性，限制了其吸收光的范围和光催化活性。为了提高ZnO的光催化性能，需要研究复合材料的制备和性能优化。尤其是通过与其他半导体、金属纳米粒子、碳等材料的复合来拓宽其吸收光谱和改善电荷分离性能，提高光电催化效率。
因此，本课题拟利用ZnO基新型半导体纳米复合材料，通过控制其组成、形貌和结构等方面的特性来优化其光电催化性能。具体研究任务如下。
二、研究目标
本研究旨在实现以下目标：
1.制备ZnO基新型半导体纳米复合材料，并探究其形貌结构与性质之间的关系。
2.研究ZnO基新型半导体纳米复合材料的光电催化性能及其机理，提高其光催化效率和稳定性。
3.研究ZnO基新型半导体纳米复合材料在太阳能转化、污染物降解等应用方面的性能和应用前景。
三、研究内容
1.控制ZnO基新型半导体纳米复合材料的形貌结构
(1)利用水热合成法、溶剂热法、电化学合成法等方法制备ZnO基新型半导体纳米复合材料。
(2)利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对其形貌结构进行表征，分析其表面形貌、晶体结构和尺寸等特性。
2.优化ZnO基新型半导体纳米复合材料的光电催化性能
(1)利用紫外可见漫反射光谱（UV-visDRS）、瞬态吸收光谱（TA）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对其光电催化性能进行研究和评价。
(2)调节复合材料的成分、形貌和结构等参数，优化其吸收光谱、电荷分离和传输性能，提高其光催化活性和稳定性。
3.应用研究
(1)将制备的ZnO基新型半导体纳米复合材料应用于太阳能转化、污染物降解等领域，并评估其性能和应用前景。
(2)通过与其他新型半导体、金属纳米粒子、碳等材料的复合，进一步提高性能，探索不同应用场景的可行性。
四、研究计划
本研究共分为三年，分阶段开展如下工作：
第一年
1.研究ZnO基新型半导体纳米复合材料的制备方法，确定最适宜的合成方式。
2.对制备的ZnO基新型半导体纳米复合材料进行形貌结构表征，分析其形貌、结构和尺寸特性。
3.评价ZnO基新型半导体纳米复合材料的光电催化性能，探究其机理。
第二年
1.通过控制成分、形貌和结构等参数，优化ZnO基新型半导体纳米复合材料的性能。
2.对优化后的复合材料进行光电催化性能评价，探究其应用前景。
3.开始应用研究，并评估其效果和优化空间。
第三年
1.继续优化复合材料的性能，探究混合复合材料的效果。
2.系统性分析ZnO基新型半导体纳米复合材料在太阳能转化、污染物降解等应用领域的性能和应用前景。
3.补充研究相关工作，撰写论文、发表论文、申请专利、撰写研究报告等。
五、研究资金及设备
本课题拟向学校申请科研基金资助，预计研究周期为三年，研究经费为20万元。所需设备包括紫外可见漫反射光谱仪、透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪等。
六、研究人员
本课题需要组建一个由5名研究生和1名博士生组成的研究团队。研究生应具有较好的化学、物理学背景和实验技能，并具备一定的科研能力和创新意识。博士生应具备较强的科研能力和团队管理能力，能够指导和协调研究生的工作。