GO材料对克雷伯氏菌脱色产氢的机理研究开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:1648字

1. 研究目的与意义

研究目的:针对GO材料对克雷伯氏菌脱色产氢的机理,通过对GO材料的制备,单组分以及多组分对染料的降解产氢,吸附机理。运用生物降解技术,对染料进行有效的降解,从而处理工业废水当中的合成染料废水。

研究意义:氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料,具有较高的比表面积和表面丰富的官能团,是一种优良的吸附剂。而对于目前大量排放的合成染料废水,降解以及吸附其中的染料,GO材料可作为重点研究。另一方面,由于染料分子具有复杂的芳香族共轭结构和高溶解度的特点,常规的化学方法处理效果不佳。而目前以GO材料为主的生物降解技术应用广泛,且制备技术成熟,能够都对染料进行降解产氢,所以主要作为课题研究。

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2. 国内外研究现状分析

2004年英国科学家Geim首次从石墨中成功剥出石墨烯(Graphene),其作为碳材料家族的重要一员,由sp2杂化的碳原子以单层原子组成的二维蜂窝状结构,其厚度约为0.335nm,可以看作是被剥离的单原子层石墨。

物质的结构决定其性质及应用,石墨烯这种特殊结构使得其具有优良的电子迁移速率,高导电率,巨大的比表面积(理论计算石墨烯的比较面积可达2600m2g-1)等特性。光催化技术作为一门新兴的环保技术,具有独特的优点,其操作过程简单易行,反应条件温和,原料成本低,能有效降解水体中有机污染物且不产生二次污染,对高效光催化剂的研究受到越来越多的重视和关注。在环境保护以及能源等领域有广泛潜在应用的基于石墨烯的纳米复合材料光催化剂,其合成方法主要包括原位生长法、溶液混合法以及水热法。

本文基于改进的Hummers法将天然鳞片石墨制备成氧化石墨,之后采用水热法合成了金属Ce、非金属N及半导体Cu O掺杂的Zn O-RGO的复合材料,利用不同的测试手段对复合材料进行了表征分析,并对其光催化活性能进行测试。(1)以共沉淀焙烧法制得的Ce掺杂Zn O,采用水热合成法制得还原氧化石墨烯r GO-Ce/Zn O复合材料,并对复合材料的形貌、晶型结构进行了分析,分析结果表明,氧化石墨烯在水热反应过程中被还原成石墨烯,其作为电子受体和电子传输体,电子-空穴对的复合机率被降低,复合材料对染料的强吸附性能,对可见光的有较好的吸收等因素提高了光降解效果。(2)以氧化石墨、尿素和Zn O为原料采用环境友好的一次水热法制得非金属元素氮掺杂的r GO/Zn O复合材料,通过一系列的表征手段对复合材料形貌及结构的分析及复合材料对亚甲基蓝的的光催化性能进行测试,实验结果表明,与纯氧化锌(Zn O)和石墨烯/氧化锌(r GO-Zn O)相比,NGZ光催化剂具有更好的光催化性能,以6W紫外灯为光源,60min对MB的除色率为99.98%,比纯Zn O提高79.85%,良好的光催化活性不仅归因于氮源和GO的加入扩展了Zn O的光响应范围,还因为还原氧化石墨烯的优异的导电性。(3)采用二次水热合成法制得了r GO-Cu O/Zn O复合材料,将p-n型半导体与r GO复合,通过多种表征手段对其进行表征,并通过其对亚甲基蓝的降解评价了其光催化活性。结果表明,Cu O和GO的加入能有效的抑制光催化过程在Zn O表面空穴电子对的复合,并对其机理进行了阐述。

3. 研究的基本内容与计划

实验内容包括

1.GO材料的制备。

2.单组分对染料的降解产氢。

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4. 研究创新点

本实验最大的创新是将AOS@rGO材料用作于生物的降解偶氮染料当中,看其是否能够促进微生物对于偶氮染料的降解。

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