CuO/ZnxCd1-xS降解苯酚性能研究开题报告

全文总字数：1816字

1. 研究目的与意义

当今世界的水污染问题愈发严重，污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、酚、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物严重威胁着水生生物的生命，更严重的已经危及到人类的生命安全。当然，水污染问题也是造成世界水资源短缺的重要原因之一，目前人类比较容易利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖泊水，以及浅层地下水，储量约占全球淡水总储量的0.3%，只占全球总储水量的十万分之七。而这些仅有的能利用的淡水资源也因水污染问题变得少之又少。因此，如何降解水中的污染物，使得水被充分利用已经成为人类关注的重点。国内外的研究人员已经探索出很多种光催化剂来降解水中污染物，很多也已经被广泛应用到生产生活中去，但这些还不能满足现在生活的需求，因此，寻找新的光催化剂来已经成为一大重要任务。

ZnxCd1-xS是较好的光催化材料，目前，已经有很多种光催化材料被广泛应用到现实生活中，但总会有不同的缺点，因此探索新型的光催化材料已经成为研究的重点。将CuO和ZnxCd1-xS进行复合，可以进一步降低电子-空穴对的复合，提高光催化效率。本课题就是研究CuO/ZnxCd1-xS降解苯酚的性能。制备不同质量比的CuO/ZnxCd1-xS复合半导体光催化剂，并通过对此光催化剂的结构进行表征，同时对其降解苯酚的性能进行研究，为后期的进一步研究做铺垫。

2. 国内外研究现状分析

由于复合半导体能有效抑制光生载流子的复合，提高半导体-电解质溶液界面的净电荷转移效率，表现出较高的光催化活性，因此近几年来，半导体复合材料光催化性能的研究已然成为当前相关交叉学科研究中最活跃的领域之一。制备复合半导体的方式多样，目前研究出的各种复合半导体光催化剂虽然能利用可见光降解有机污染物，但效率不高。

1972年fujishima和hongda首次发现了tio2电极上水的光催化裂解反应，这是光催化研究开始的标志之一。目前光催化解有机污染物成为其中最活跃的一个研究方向，并开发了一系列光催化产品，取得突破性进展。半导体光催化剂的种类繁多，如tio2、cds、ruo2、zno、fe2o3、srtio3、sr3ti2o7等等。

cds和zns都是具有广泛应用前景的直接带隙11-vi族半导体材料。由于量子尺寸效应的存在，cds和zns纳米晶的光学性质可以通过其粒子尺寸的改变而连续可调。znxcd1-xs是较好的光催化材料，对于三元化合物znxcd1-xs，可通过改变其化学组成，而获得连续可调的光学性质。znxcd1-xs的禁带宽度随着化学组成的改变而改变，己经作为一种可见光下光催化分解水产氢的催化剂。通过改变znxcd1-xs的组成，可以获得从紫外光到可见光范围内连续可调的发光器件。此外，znxcd1-xs薄膜作为宽带隙窗口材料，己经在异质结太阳能电池和光电导器件方面得到了广泛的应用。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.光催化剂的研究进展以及znxcd1-xs催化剂的制备。

2.cuo/znxcd1-xs复合光催化剂的制备。

4. 研究创新点

光催化降解苯酚是一种新型的技术，具有广阔的应用前景。目前国内外对光催化技术的应用研究主要在：染料废水、有机废水、农药废水、表面活性剂以及含油废水等的降解研究。此方法是用国内新开发的一种处理含酚废水的技术，其特点：可处理较高浓度的含酚废水；降解速度快，无二次污染；催化剂价廉易得；可回收反复使用，运行费用低；设备简单、投资少、效果好等。

znxcd1-xs，可通过改变其化学组成，而获得连续可调的光学性质。znxcd1-xs的禁带宽度随着化学组成的改变而改变，己经作为一种可见光下的重要催化剂。将cuo和znxcd1-xs进行复合，可以进一步降低电子-空穴对的复合，提高光催化效率。本课题研究成功后，将得到新型的cuo和znxcd1-xs复合半导体光催化剂。具有重要的理论意义。

以cuo/znxcd1-xs复合半导体为光催化剂进行可见光催化降解有机污染物的研究，分析cuo/znxcd1-xs复合半导体光催化剂表面元素组成和价态，并进行结构表征，探讨光催化剂结构与其性能的关系，揭示cuo/znxcd1-xs复合半导体光催化剂降解有机污机污染物的反应机理。