单晶TiO2(B)纳米棒基复合可见光光催化剂的制备及性能研究的任务书.docx

单晶TiO2(B)纳米棒基复合可见光光催化剂的制备及性能研究的任务书
任务书
1.研究背景
随着工业化和城市化的发展，环境污染问题越来越突出，其中水污染问题尤为突出。传统的水处理方法，如生物法、化学法、物理法等，虽然可以去除水中的污染物，但是耗能、耗资、产生二次污染等问题也随之而来。因此，寻找高效、环保的水处理技术是必要的。
近年来，可见光催化技术作为一种新兴的水处理技术，受到了广泛关注。TiO2作为一种常见的可见光催化剂，其被光子激发后能够产生具有强氧化性质的活性氧，从而分解水中的污染物。与此同时，单晶TiO2（B）纳米棒由于其独特的形貌和光学性质，在可见光催化领域具有广泛的应用前景。因此，开发一种单晶TiO2（B）纳米棒基复合可见光催化剂，并研究其性能，对于解决水污染问题具有重要意义。
2.研究目的
本研究旨在制备单晶TiO2（B）纳米棒基复合可见光催化剂，并研究其光学性质、表面形貌、结构特征及催化性能等方面的性能。具体目的如下：
（1）制备单晶TiO2（B）纳米棒及其复合材料；
（2）对制备的材料进行表面形貌、结构特征等方面的表征；
（3）研究所得材料的光学性质；
（4）评价所得材料的催化性能。
3.研究内容
（1）单晶TiO2（B）纳米棒的制备
采用水热法制备单晶TiO2（B）纳米棒，利用模板法制备具有多孔结构的单晶TiO2（B）纳米棒。研究影响其成长的因素，如反应时间、反应温度等，在实验室条件下优化制备工艺。
（2）单晶TiO2（B）纳米棒的复合
将所制备的单晶TiO2（B）纳米棒与其他材料进行复合制备，如金属氧化物、石墨烯等。通过复合材料的制备，改善单晶TiO2（B）纳米棒的催化性能。
（3）材料的表征
用扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见光谱（UV-vis）等对所制备的材料进行形貌、结构、光学特性等方面的表征。
（4）催化性能的评价
将所制备的单晶TiO2（B）纳米棒及其复合材料作为催化剂，考察其对染料降解、水中有机物分解等反应的催化性能，并评价其比表面积、吸附性能、重复使用性等方面的性能。
4.研究意义
本研究所制备的单晶TiO2（B）纳米棒基复合可见光催化剂，有望成为一种高效、环保的水处理技术。此外，研究还将有以下意义：
（1）深入了解单晶TiO2（B）纳米棒的性质和特点，对于探索其在其他领域的应用具有参考意义；
（2）制备的复合材料可作为一种新型光电材料应用于可见光催化和太阳能电池等领域；
（3）对于促进纳米材料的制备和应用方面的研发，也有一定的贡献。
5.研究进度安排
本研究计划为期一年，整体安排如下：
第一阶段：单晶TiO2（B）纳米棒的制备和表征，用时3个月。
第二阶段：单晶TiO2（B）纳米棒的复合制备和性能研究，用时3个月。
第三阶段：复合材料的表征及催化性能研究，用时3个月。
第四阶段：数据分析和论文撰写，用时3个月。
6.研究条件
本研究需求如下实验室条件和仪器设备：
（1）化学实验室：配备干燥箱、恒温水浴仪、微量反应釜、旋转蒸发器等。
（2）物理实验室：已配备扫描电镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪，通过购买紫外-可见光谱仪可满足实验需求。
7.参考文献
[1]张岩,宫天一,赵丽萍.单晶TiO2B纳米棒的可见光催化性能[J].无机材料学报,2013,28(11):1205-1210.
[2]贺慧明,唐红.K2Ti6O13纳米棒的制备及性能研究[J].材料导报,2016,30(3):202-206.
[3]陈文辉.水相合成单晶TiO2B纳米棒及其在可见光催化领域的应用[D].吉林大学,2016.