花生壳制备生物碳/二氧化钛复合光催化材料及其性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着工农业生产的不断发展和人民生活水平的提高，含氮化合物的排放量急剧增加，已成为环境的主要污染源并引起了社会各界的关注。我国七大水系和重点湖泊、水库中大部分水体均受氨氮污染，造成许多湖泊和水库水体富营养化，严重威胁人类的生产生活和生态平衡。氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一，对饮用水的安全构成一定的威胁。近年来，科研人员尝试着用生物脱氮法；氨吹脱、汽提法；折点氯化法；离子交换法等方法对氨氮进行降解研究，其中以二氧化钛光降解为代表的光催化降解法具有环境友好性、经济效益高、降解效率高等特点引起了科研人员的广泛关注。

二氧化钛俗称钛白粉，无毒、无味、无刺激性，热稳定性好，且原料来源广泛易得。二氧化钛因其化学稳定性好、催化活性高、价廉易得等优点和优异的半导体性质, 在环境降解、精密感应仪器、生物陶瓷、太阳能用材、气敏传感器、油墨颜料等方面有着广阔的应用前景。

关于二氧化钛纳米粉末的制备有较多报道，其主要的制备方法有：化学溶液分解法（chemical solution decomposition，csd）、物理蒸馏法、二步湿化法、溶胶- 凝胶法（sol-gel 法）超声辐射法、酒精挥发法、热分解法等。其中，水热法是一种较为普通且有效的方法，其具有纯度高、晶粒小、结晶度高、晶粒大小均匀集中、制备环境要求较低、低温、可控性强等特点。

2. 研究内容和预期目标

1.用水热法将花生壳与二氧化钛一步合成得到材料

2.复合后的生物质碳基二氧化钛光催化材料的性能研究

3.利用x射线衍射法(xrd)、扫描电镜(sem)等对样品进行结构和性能的表征。

3. 研究的方法与步骤

水热法合成tio2通常在水热釜中进行，通过控制前驱物的水或有机溶液的温度和压力进行反应。水热／溶剂热方法中使用硫酸钛为前驱体，尿素为矿化剂，通过控制反应温度，ph，反应时间等来让花生壳跟二氧化钛粉末更好地结合。

通过所得产品对模拟氨氮废水的降解测定其光催化性能。

通过xrd，电镜等方法进行结构表征。

4. 参考文献

[1] yuan r f, zhou b h, hua d, et al. enhanced photocatalytic degradation of humic acids using al and fe co-doped tio2 nanotubes under uv/ozonation for drinking water purification. [j]. journal of hazardous materials, 2013, 262: 527-538

[2] caruso f, caruso ra, mohwald h. nanoengineering of inorganic and hybrid hollow spheres by colloidal templateing. [j]. science, 1998, 282, 1111-1114

[3] zhu x, liu y, chao z, et al. novel and high-performance magnetic carbon composite prepared from waste hydrochar for dye removal[j]. acs sustainable chemistry engineering, 2014, 2(4):969–977

5. 计划与进度安排

1、2019-03-01~2022-03-15：查阅文献，了解课题背景，完成开题报告。

2、2019-03-16~2022~03-18：开展初步实验，熟悉花生壳水热碳化的过程。

3、2019-03-19~2022-03-21：制备碳/二氧化钛复合光催化材料