1. 研究目的与意义
随着人口的增长和社会的复杂化，各种工业、农业及日常生活中产生的大量废水对环境的污染日益严重，特别是纺织业有机废水的大量排放，给环境治理带来巨大的挑战。因为染料中的发色基团大多属偶氮或蒽醌类，它们结构复杂，很难被生物降解。研究更经济更有效的有机污染物降解技术势在必行。
中国环境优先污染物黑名单包括14种化学类别共68种有毒化学物质,其中有机物为58种，占其85.29%。有机污染物会影响人体健康和动、植物的正常生长，干扰或破坏生态平衡，不少有机污染物是致畸、致突变、致癌物质，有些有机污染物能在环境中发生化学反应，转化成为危害更大的二次污染物，有些有机污染物在环境和生物体内能积累起来，还能通过食物链富集。
在传统的有机污染物处理方法中，基本都存在运转费用高、反应不彻底、处理时容易产生二次污染等问题，近年来，人们一直在寻找一种反应彻底、运转费用低、无二次污染的有机物处理方法光催化氧化法，它是一种深度的氧化过程，它以半导体为光催化剂，可将有机污染物完全转变为对环境友好的co2、h2o和无机酸等小分子化合物，是一种环境友好型绿色水处理技术。相对传统方法，半导体光催化技术具有如下优点：
2. 国内外研究现状分析
通过对竹炭的改性，可以重整竹炭的孔结构和修饰孔表面从而提高竹炭的吸附能力。王大为等研究不同表面改性方法对竹炭空气净化效果的影响，测定了化学药剂活化、超声处理、微波处理后的改性竹炭对低浓度氮氧化物的净化效果。结果表明：活化剂浸渍后的竹炭，对氮氧化物净化效率降低，净化速度减慢；微波功率越大、辐照时间越长，改性后竹炭对氮氧化物处理效率越大，但辐照时间达到一定程度后，竹炭对氮氧化物的处理效率增大变得缓慢；超声处理后的竹炭对NO的处理效率比改性前有明显提高。BET测试结果表明，竹炭产品用微波和超声处理后，平均孔径、微孔表面积和比表面积均比活化前增大；而经过活化剂浸渍后，微孔面积和比表面积都显著下降。
竹炭的多孔性使得不同材料负载其上成为可能。周建斌等利用竹炭本身的吸附能力及微生物菌群的生物降解作用，对污水进行处理，通过扫描电镜分析生物改性竹炭，观察到竹炭的表面和内部孔隙均分布着丰富的微生物菌群。可见，以竹炭作为载体，为微生物聚集、繁殖生长提供了良好的场所，在适当的温度及营养条件下，能够同时发挥竹炭的吸附作用和微生物的生物降解作用，使水质得到净化。同时周建斌等还采用纳米二氧化钛(TiO2)对竹炭进行改性，结果表明：TiO2既负载到竹炭孔隙的边沿和表面，又没有堵塞竹炭的特殊孔隙，且改性竹炭的自旋数由8.71013增加到8.91017。纳米改性竹炭可将空气中的苯污染物降解为无毒、无害的二氧化碳和水。Chih Shen Chuang等也采用了纳米二氧化钛(TiO2)对竹炭进行改性进行对苯和甲苯的吸附研究，同时对其吸附动力学进行了分析。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
（1） 竹炭的制备
最终炭化温度为700℃烧制竹炭，采用孔径分析、比表面积、XRD、FTIR、EPR、SEM对其进行表征，同时研究其对甲基橙的吸附效果。
（2） ZnO的制备与光催化性能研究
以ZnCl2和NaOH为原料，CTAB为表面活性剂，在不同反应物配比、醇水比、CTAB加入量、反应时间、反应温度等条件下水热合成法制备纳米ZnO，采用粒度分析、XRD、FTIR、EPR、SEM、UV-VIS对所得样品进行表征，同时研究其对甲基橙的光催化降解，筛选出最优制备条件。
（3） 竹炭/ZnO的制备与光催化性能研究
采用非金属掺杂法在纳米ZnO的最优制备条件的过程中加入竹炭，制备出竹炭/ZnO复合材料，采用孔径分析、粒度分析、XRD、FTIR、EPR、SEM、UV-VIS对其表征，并研究不同竹炭掺杂量对复合材料的光催化性能影响，筛选出竹炭的最佳掺杂量。
研究计划：
序号 | 时间 | 工作内容 |
1 | 1~3周 | 资料收集、写文献综述、方案设计和调整、开题 |
2 | 4~14周 | 参加实验（竹炭的制备、ZnO的制备与光催化性能研究、竹炭/ZnO的制备与光催化性能研究） |
3 | 15~16周 | 实验数据分析、论文撰写与修改 |
4 | 16周以后 | 论文审阅与答辩 |
4. 研究创新点
ZnO颗粒在有机介质中的界面相容性差，对有机污染物吸附能力不高，且ZnO光催化剂一般为纳米尺寸，在溶液中的分离和回收较困难，使其在推广应用上受到限制。为了达到既利用太阳光，节约能源，又充分发挥ZnO的催化活性的目的，本实验中采取非金属掺杂法将竹炭在催化剂的制备过程中掺入，对ZnO纳米粒子进行改性，制备了竹炭/ZnO复合材料，这将效抑制了ZnO光生电子(e-)-空穴(h )的复合，拓展了ZnO光谱吸收范围，提高了ZnO光催化活性，同时也部分解决了竹炭的吸附饱和问题。
但是竹炭/ZnO复合材料仍为纳米级尺寸，分离回收较困难且有效组分易流失。为了进步一解决上述问题，本文设计了如下试验思路：将具有分子包络性的β-CD结构单元、NIPAM温敏单元和竹炭/ZnO复合材料光催化剂结合起来，制备一类新的温敏性PNIPAM/β-CD功能化竹炭/ZnO复合光催化材料。通过光催化剂ZnO与功能聚合物的有效复合，充分利用、交织和扩展各组分的功能，使此类新型复合光催化剂同时具有温度敏感、包络识别及稳定均匀等特点，以期克服目前ZnO光催化材料存在的局限与不足。在环境污染及能源匾乏加剧的形势下，开发可以有效利用太阳光、环境友好、回收方便快捷且高活性的光催化材料无疑具有重要的理论和现实意义。
