CoO/ZnxCd1-xS降解甲基橙性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

目前，大约有2000多种不同的偶氮染料广泛的应用于纺织、食品、印刷、化妆品等各种行业。随着印染工业的发展，染料废水的排放量越来越大，污染面也越来越广，已成为最主要的水体污染源之一。而甲基橙作为其中主要的一种染料，对其的降解研究也一直是许多科学家研究的主要方向。半导体光催化氧化法是近年来兴起的一种新的降解技术，因反应体系在光催化下将吸收的光能直接转变为化学能，使许多通常情况下难以实现的反应在比较温和的条件下能够顺利进行。

半导体光催化剂受光激发产生电子-空穴对，经过一系列反应对污染物的氧化还原机理已得到人们的共识。但从提高光催化效率和太阳光的利用率来看，还存在以下主要缺陷：一是半导体的光吸收波长范围狭窄，主要在紫外区，利用太阳光的比例低；另一是半导体载流子的复合率很高，因此量子效率较低。所以，从半导体的光催化特性被发现起，就开始对半导体光催化剂进行改性研究。改性的目的和作用包括提高激发电荷分离，抑制载流子复合以提高量子效率；扩大起作用的光波范围；改变产物的选择性或产率；提高光催化材料的稳定性等。

光催化降解甲基橙的研究最核心的就是催化剂改性的研究。znxcd1-xs都是比较好的光催化材料。本文研究将coo和znxcd1-xs材料进行复合后的光催化性能。以甲基橙染料为模拟污染物进行一系列的实验。影响最终降解效果的因素还有不少，比如温度、ph值、光照等等。这些都需要我们逐步的去研究了解。

2. 国内外研究现状分析

光催化(Photocatalysis)是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。半导体光催化剂的种类繁多，如TiO2、CdS、RuO2、ZnO、Fe2O3、SrTiO3、Sr3Ti2O7等等。氧化钛(TiO2)具有稳定的结构、优良的光催化性能及无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂。

但是，TiO2具有大的禁带宽度，其值为3.2eV，只能吸收波A≤387nm的紫外光，不能有效地利用太阳能，光催化或能量转换效率偏低，使它的应用受到限制。因此，研制新型光催化剂、提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课题。复合掺杂不同半导体，利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法。与一元氧化物如TiO2和ZnO等光催化剂相比，复合氧化物光催化剂，如ZnO-SnO2，TiO2-SnO2和WO3-TiO2等体系具有吸收波长更长和光催化效率更高等特点因而成为研究热点。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.光催化剂研究进展及znxcd1-xs的制备

2.coo/znxcd1-xs复合半导体的制备

4. 研究创新点

近十几年来，以半导体粉末为催化剂光催化氧化水中的有机污染物作为水处理的一种新方法得到了广泛的关注，在理论研究取得了很大的进展。紫外光催化氧化技术对有机物分子结构具有很强的破坏作用，使长链分子变成短链分子(一些有机物甚至最终能被分解成二氧化碳和水)，从而增强了微生物对有机污染物的降解性能，有效地提高了对有机污染物的处理效率。目前一系列研究表明这项新技术具有新颖性、高效性，与现有有机废物多采用的焚烧处理法相比较，投资少，如配合生物处理法，可以解决大多数有机物造成的污染问题，具有很好的应用前景。

CdS和ZnS都是具有广泛应用前景的直接带隙Ⅱ-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，同样，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。