氮化碳掺杂镁的制备及光催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，工业废水的治理成为当今社会环境问题的重中之重。传统的水处理方法如：吸附法，混凝法，活性污泥法等在实际处理方法中存在着一定的困难，效果不理想。因此寻找一种经济且有效的方法能够进一步降解传统方法中残留的有害物质。

在1972年，日本科学家fujisima和honda在nature上发布的“n-型半导体tio2电极上发现了光催化裂解水反应”正式揭开了多相光催化的新时代。1983年起，a.l.pruden和d.follio就烷烃，烯烃，芳香烃和氯化物等进行了一系列污染物的光催化氧化反应，发现光催化都能有效的进行迅速降解。

光催化是将自然界中的光能转化成自身反应的化学能，来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。光催化的优点在于其几乎可以降解所有对环境有害的污染物质。其中代表正是植物的“光合作用”，吸收co2通过光催化转化为氧气。综上所述光催化所具有的优点包括：加速反应，不造成资源的过度浪费且不会造成二次污染。

2. 研究内容和预期目标

查阅氧化镁为掺杂剂，制备镁掺杂的石墨氮化碳的相关合成文献，综述氮化碳掺杂镁光催化反应的发展历程。

本课题根据氮化碳和氧化镁的特性，制备出氮化碳掺杂镁的催化剂，并通过此催化剂进行在光照条件下对二氧化碳的还原。

通过利用水热法合成出氮化碳掺杂镁的复合催化剂，再用xrd、tem、漫反射光谱法等方法进行表征。

3. 研究的方法与步骤

氮化碳掺杂氧化镁的合成方法：

1. 准确称取氧化镁质量的1%，3%，5%，7%，9%(0.0064g,0.0193g,0.0322g,0.0451g,0.0580g)分别溶于100ml蒸馏水中备用。
2. 准确称取三聚氰胺4g五份，分别溶于400ml蒸馏水中备用。
3. 将氧化镁溶液和三聚氰胺溶液放入磁力搅拌器中水浴加热搅拌，在100摄氏度下充分搅拌2小时。
4. 将三口烧瓶中的混合溶液倒入500ml大烧杯中，放在电炉上使其中水分蒸干，直至出现结晶。
5. 将掺杂物放入坩埚，在马弗炉中以650度温度烧2个小时，取出之后研磨样品，收集样品当作备用。

光催化反应:

1. 称取2.1g碳酸氢钠，缓慢加入250ml去离子水，通二氧化碳气体20-30min；
2. 加入亚硫酸钠3.15g，再加入0.1g镁掺杂石墨相氮化碳催化剂，放入反应器中进行反应，放入反应器开始，每1h取一次样用色谱仪进行测样，样品参数记为t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6共七组；
3. 分别测试氮化碳原样、镁掺杂石墨相氮化碳为1%、3%、5%、7%、9%的光催化效率，并对数据进行比较，找出催化效率最佳的镁掺杂石墨相氮化碳量。

4. 参考文献

1.黄艳, 傅敏, 贺涛, g-c₃n₄/bivo₄复合催化剂的制备及应用于光催化还原co₂的性能, 物理化学学报，31 (2015) 1145-1152.

2. 何志桥, 陈锦萍, 童丽丽, 汤俊涛, 陈建孟,宋爽, biocl/g-c₃n₄异质结催化剂可见光催化还原co₂，化工学报，67(2016) 4634-4642

3. 张金水,王博王心晨,石墨相氮化碳的化学合成及应用, 物理化学学报，29(2013)1865-1876.

5. 计划与进度安排

(1)第1-2周（2018年2月21日—2018年3月6日）查阅文献资料。

(2)第3-4周(2018年3月7日—2022年3月18日)作开题报告。

(3)第5-14周(2018年3月21日—2018年5月27日)进入实验室做毕业论文实验