石墨烯氮化碳材料的改性及光催化性能研究开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:2482字

1. 研究目的与意义

环境污染和能源危机已成为实现人类可持续发展中急需解决的两个重要问题。

基于半导体材料的光催化技术不仅可以利用太阳能治理环境污染,而且还能直接将太阳能转化为燃料,因而被誉为人类解决能源短缺和环境污染的绿色新技术和理想途径。

光催化能为人类未来的发展和缓解能源危机提供了一条出路。

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2. 国内外研究现状分析

自1972年日本Fujishi和honda发现了二氧化钛在紫外光照射下可以光分解水产生氢气,光催化技术引起了广泛的关注,而半导体光催化技术具有可以将太阳能转换成化学能,且无污染、快捷,在环境污染治理方面具有广阔的发展前景。

近年来,随着对光催化技术的深入研究,光催化技术已经有了广泛的应用,其中环境光催化(主要是光催化降解污染物)和太阳能转化光催化(主要是光催化分解水制氢)是光催化技术主要运用的两个方面。

常见用于光催化技术的材料主要是半导体化合物,包括TiO2、ZnO、ZnS、CdS等;AgX(X=Cl,Br、I)、AgPO4等银基半导体光催化剂也具有良好的光催化活性;钨基光催化剂(包括WO3、钨酸盐光催化剂等)以其较小的禁带宽度及对可见光响应等特点,近年来得到了很好的发展。

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3. 研究的基本内容与计划

本毕业设计将以三聚氰酸( C) 、三聚氰胺( M) 和苯代三聚氰胺为原料,通过超分子自组装法和热共聚合法制备一系列具有不同形貌(如片层、管状、球状等)和高比表面积的新型氮化碳材料。

具体内容如下:(1) 通过在不同溶剂中进行超分子自组装,在分子水平和微观尺度范围上实现氮化碳前聚体的超分子组装,进一步实现超分子聚集体的结构和形貌调控,提高其在光催化反应活性位点;(2) 通过热缩聚法制备类石墨烯氮化碳材料,得到不同形状(片层、管状、球状等),高比表面积、多活性位点的新型氮化碳材料。

(3) 结合超分子自组装法和热聚合法,通过改变三种前驱体的比例,以寻找最佳制氢比例,提高光催化效率。

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4. 研究创新点

三聚氰酸( C) 和三聚氰胺( M)是制备氮化碳材料的常用前聚体。

在此基础上,掺杂一种新的前聚体,通过掺杂实现分子形貌和能带的调控,增强光催化性能。

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