CoO/ZnxCd1-xS降解苯酚性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

近几十年来，随着人口增长和经济腾飞，人类活动对环境的破坏越来越大，引发了一系列的能源短缺和环境污染破坏问题，其中，水体和空气污染尤其严重，严重阻碍了人类和社会的可持续发展。环境保护这一当今世界课题，已越来越引起世界各国及人们的重视，这一领域的研究已经获得显著的进展。我国在这方面也加强了投资力度，随着人们环保意识的加强，解决这一问题越显急迫和重要。

当今社会，环境保护和资源的可持续发展利用已成为人们日益关注的热点。其中，水资源的保护和治理是最关键的，它关系到所有生命体的生存和发展，是所有生物不可缺少的。而随着近代工业的迅猛发展，排出大量含有cr(vi)、酚类、染料的废水，对环境的污染日益严重。虽然目前应用于废水处理的方法很多，但其中不少流程过于复杂，处理效果不理想，难以实现标准排放。因此，开发经济有效的废水处理技术日益成为当今环保行业关注和研究的课题。将活性炭吸附剂、氧化钴、氧化铁催化剂用于废水处理工作近几年研究较多，因其具有价廉、易得、稳定、无毒等优点可以吸附污染物，使大多数有机污染物完全破坏且不形成中间物以达到标准配方法的目的而日益受到环境工作者的青睐。

苯酚是一种毒性很强的有机物，而含苯酚的废水是一种来源广泛且危害严重的污染物，广泛存在于钢铁、石油化工、塑料、合成纤维及城市煤气等行业废水中，它所造成的污染问题愈来愈突出。苯酚是最危险的环境污染材料，它对不同的生物进程和生存存在负面影响，即使在低浓度也能引起饮用水不好的味道，是废水重新使用的障碍之一。苯酚易溶于水、油、二硫化碳和众多的有机溶剂，因其高毒性、致癌、致突变、产生畸形的属性在美国环境保护局(usepa)被列为优先级污染物。因此，酚类物质的去除是工业废水处理关注的热点。

2. 国内外研究现状分析

二十世纪七十年代初，日本科学家fujishima和honda发现半导体tio2电极上可以光催化分解水得到氢气，为人类利用太阳能开拓了一条崭新的途径。从此，光催化成为全球的热点研究领域，各国纷纷投入大量的人力和物力进行光催化降解和光催化分解水制氢的研究，取得了令世界瞩目的研究成果。

许海军等利用原位化学反应的方法制备了一种基于硅纳米孔柱阵列的cds/si-n队纳米异质结阵列，观察到其具有独特的光致发光特性，并讨论了在白光照明领域的潜在应用价值。

半导体光催化剂大多是n型半导体材料（当前以为tio2使用最广泛）都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在夹带(valenceband,vb)和导带(conductionband,cb)之间存在一个禁带(forbiddenband,band-gap)。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式k=1240/eg(ev)的关系，因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带，从而产生光生电子(e-)和空穴(h )。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化至最终产物co2和h2o，甚至对一些无机物也能彻底分解。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.光催化降解的研究进展以及znxcd1-xs催化剂的制备

2.coo/znxcd1-xs光催化剂的制备，并优化得到最佳工艺

4. 研究创新点

光催化反应降解苯酚的影响因素：催化剂及其固定、光催化反应装置、光的辐射时间和强度、苯酚初始浓度和溶液ph值，也介绍了提高光催化反应速率的方法贵金属的沉积、过渡金属离子的掺杂、半导体的复合，并且指出了光催化氧化研究在催化剂效率、光源利用等方面尚存在的问题，指出了设计集吸附、降解、分离于一体的复合型反应器，及开发太阳能源，并结合生化技术的研究方向。

coo与其他过渡族金属-氧化物mno，feo，nio一样由于其特殊的结构和性质，自40年代以来，就引起了人们的广泛探索与研究。氧化钴的结构为nacl结构，在neel温度为293k时发生反铁磁转变，成为顺磁性物质。在顺磁相和反铁磁相都是良好的电绝缘体，当温度升高时又是p-型半导体。大颗粒的coo粉末呈橄榄绿色。由于氧化钴具有较好的物理性质和化学性质，在催化颜料、油漆、搪瓷和陶瓷等材料的添加剂等方面得到了广泛的应用。

优化制备coo/znxcd1-xs光催化剂的工艺，得到较好形貌与性能的coo/znxcd1-xs光催化剂材料，并进行各种性能表征，并且最终能够有效的分解水制备氢气。