暴露{001}面的锐钛矿型TiO2纳米片的制备及其光催化降解染料性能开题报告

1. 研究目的与意义

如今，随着科学技术的进步和全球经济的快速增长，环境污染问题日益严重。环境污染问题已成为当下影响人类生存发展的问题。人类对于环境和能源的需求日益增加。众所周知，水是人类生存必不可少的重要因素。然而，我国的水污染形势却十分严峻。水污染问题严重威胁着人类健康，甚至会造成中毒、引发传染病甚至癌症等，人类80%的疾病都是因为水污染而造成的。不仅如此，水污染增加工业用水的投入费用，造成资源浪费，降低生产效率。受污染的水还会影响农作物的品质，使农田受到污染。水污染中较为严峻的是染料废水污染，因为染料的使用量大，使染料废物的排放量大、污染范围广。因此，发展有效的技术解决染料废水污染，控制和治理各种化学污染物，防止其对人类生存最基本的水源、土壤和大气环境的破坏是环境综合治理中的重点，开发能把各种化学污染物转化为无害物的技术是环境保护的关键。

光催化降解技术是解决水污染的有效手段，可以将有机污染物彻底降解成水、二氧化碳等无毒的无机小分子，具有低能耗、高效率、能再生循环使用、不会造成二次污染等优点。其中最为常见的半导体氧化物催化剂为tio₂。

tio₂是一种重要的无机化工产品, 由于其具有化学性质稳定、抗化学腐蚀、无毒和低成本等优点，在光电转化及光催化领域具有广阔的应用前景。tio₂有很高的遮盖及着色力,其广泛应用于涂料、保护涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷和合成纤维等工业领域。纳米tio₂问世于20世纪80年代,粒径多为10~50nm,粒子较细,吸收紫外射线的能力比普通tio₂强得多。同时,纳米tio₂独特的光学催化性能及电磁性能使其在催化剂、紫外射线吸收剂、气敏传感器、光电池等领域具有广泛的应用前景。

2. 研究内容和预期目标

1、暴露{001}的锐钛矿型tio₂的制备。

（1）不同水热反应温度下制备tio₂；

（2）、控制反应物中酒精含量在180℃水热反应温度下制备tio₂；

3. 研究的方法与步骤

主要研究方法为水热法。

步骤：

1、（1）、用量筒量取25ml钛酸丁酯为钛的前驱体，向其中添加3ml，40wt.%的氢氟酸溶液，改变反应温度（80℃，100℃，120℃，140℃，160℃和180℃），反应时间为24小时进行水热反应。反应后得到的沉淀物用酒精和蒸馏水抽滤、洗涤至无刺激性味道。洗涤后的样品放入80℃烘箱中烘干。

4. 参考文献

[1]m. kong, y. z. li, x.chen, t. tian, p. fang, f. zheng, x. j. zhao, tuning the relative concentration ratio of bulk defects to surface defects in tio₂nano crystal leads to high efficient photocatalytic efficiency, j. am. chem. soc. 133 (2011) 16414–16417.

[2] q. l. xu, j. g. yu, j. zhang, j. f. zhang, g. liu, cubic anatase tio₂nanocrystals with enhanced photocatalytic co₂reduction activity, chem. commun. 51 (2015) 7950–7953.

[3] l. ren, y. z. li, j. t. hou, x. j. zhao, c. x. pan, preparation and enhanced photocatalytic activity of tio₂nanocrystals with internal pores, acs appl. mater. interfaces 6 (2014) 1608?1615.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～3周）：2月25日～3月17日

文献检索，论文开题，写出开题报告；

第二阶段（第4～8周）：3月18日～4月21日