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基于木基碳点与木材模板制备复合材料及其催化性能研究的任务书
任务书
一、研究背景和意义
近年来，碳点因其良好的光学、电学性质，成为与传统半导体能媲美的研究热点。同时，木材模板在制备纳米材料方面，具有良好的可控性和结构多样性。因此，将两者结合，制备基于木基碳点与木材模板的复合材料，成为了研究的重点之一。
本研究的意义在于，通过基于木基碳点与木材模板的复合材料，提高催化剂的催化效率，并在有机合成、废水处理等方面引领催化技术的发展。同时，研究结果对于基于木纤维的环保材料也具有一定的指导意义。
二、研究内容和方案
1.制备基于木基碳点与木材模板的复合材料
本研究将采用软木作为原材料，通过化学氧化和热解法制备木基碳点，并以金属离子为前驱体，在木基碳点表面制备金属纳米晶体。同时，利用木材模板制备微米级多孔结构，再将木基碳点与金属纳米晶体填充进去，得到基于木基碳点与木材模板的复合材料。
2.研究复合材料催化性能
通过比较复合材料与其他催化剂在不同反应条件下的催化效应，研究其催化性能。本研究将重点研究复合材料在磺化反应和氢气还原反应中的催化性能。并结合XRD、TEM、EDS等手段，分析其催化剂的结构和性质。
3.优化制备工艺
根据催化性能实验的结果，优化复合材料的制备工艺，进一步提高其催化效率。本研究将优化木基碳点和金属纳米晶体的制备工艺，并寻找更适合的木材模板。
4.研究成本与环保性
考虑到催化剂的应用范围需要广泛，本研究将分析制备复合材料的成本，并以木基材料的环保性为主要考虑因素，评价其在可持续发展方面的应用前景。
三、预期成果
本研究预期得到以下成果：
1.成功制备基于木基碳点与木材模板的复合材料，并证明其在磺化反应和氢气还原反应中的催化效率。
2.优化制备工艺，进一步提高复合材料的催化效率。
3.分析该复合材料的制备成本，并评价其在环保方面的应用前景。
四、研究时限
本研究计划在三年内完成。其中，第一年完成基于木基碳点与木材模板的复合材料的制备和催化性能的研究；第二年对制备工艺进行优化，完善催化性能的研究；第三年分析制备成本与环保性，完成论文撰写和发表。
五、拟用经费
本研究将拟定200万元的经费用于购置实验仪器和材料，以及实验室基础设施的建设。其中，实验仪器购置预算为100万元，材料购置预算为80万元，实验室基础设施建设预算为20万元。
六、研究团队
本研究团队由硕士生1人、博士生2人、导师1人组成，分别担任实验设计、实验操作和指导工作。
七、参考文献
1.Jinetal.Wood-derivedmaterialsforgreenelectronics,biologicaldevices,andenergyapplications.Chem.Rev.2016,116,10983−11060.
2.Sunetal.Carbondotsasopticalbio-sensorsandselectivebio-labels.J.Mater.Chem.B2021,9,246−258.
3.Lietal.Hierarchicallyporouscarbonsderivedfromnaturalsourcesforsustainableelectrochemicalenergyapplications.EnergyEnviron.Sci.2020,13,2657−2680.