水热法制备ZnO纤维素复合材料的研究开题报告

全文总字数：1420字

1. 研究目的与意义

中国经济的的发展，与制造业、重工业的兴旺是分布开的。然而，这些工厂的发展的同时，也带来了很严重的环境问题废水、废气、废渣，这些影响着人们的健康。焦化、农药、医药、化工、染料、树脂等行业，范围广，数量多，是环境污染物主要制造者。由于有机类物质具有致癌、致畸、致突变的潜在毒性，已被各国环保部门列入环境优先污染物黑名单，是重点监测和治理的对象之一。因此，废水的处理一直是环境保护研究中倍受关注的课题。目前国内外处理废水的常用方法主要有吸附法、化学氧化法、溶剂萃取法、液膜法、离子交换法和生化法等，各种方法都有自身的优缺点。光催化氧化法属于化学氧化法的一种类型，是近年来发展起来的一种新型技术，由于其具有高效、价廉、对环境友好、容易循环使用等优点，本实验以亚甲基蓝为例，研究水中有机物的光催化降解，其中催化的原材料就是氧化锌和纤维素。这两种原料都简单易得、价格便宜、无毒无害，且其纳米颗粒具有良好的光催化性能。研究出高催化性能的光催化材料对于水的净化处理有着不言而喻的意义。

2. 国内外研究现状分析

近年来,采用Fe,V,Cr,Cu等金属离子掺杂提高ZnO光催化性能的研究报道较多,但国内外少见用Ti掺杂的。为了提高ZnO的光催化性能,汪荣华等用激光复合加热蒸发技术制得平均粒径在20nm左右的Ag 掺杂ZnO纳米晶半导体光催化剂系列。结果表明,掺杂Ag 有助于ZnO对可见光的吸收,通过脱色率、紫外可见吸收光谱和COD值的测定证实了Ag 掺杂有效地改善了ZnO对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能.。Wu等用化学气相沉积方法制备了纳米晶Au/ZnO复合物,并用甲基橙来验证其光催化性能,通过改变ZnO的表面性质,如氧空位、晶格缺陷等,减少了电子和空穴的复合,从而提高了ZnO的光催化活性。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：以亚甲基蓝为例，在不同条件下合成纳米zno/纤维素复合粉体，测其对亚甲基蓝的光催化能力。

研究方法：取50g配制好冷冻的7%naoh/12%urea的水溶液，加入纤维素，迅速搅拌至溶解，加入1mol/l的zn(ch3coo)2溶液30ml,搅拌陈化30min后，用2%的h2so4溶液调节ph值，转移至水热反应釜中反应一定时间，取出用蒸馏水洗3遍，70度烘箱中烘干称重，取一半300度煅烧2h，取样分析其光催化性能。

预期目标：合成出纳米级的复合材料，煅烧出洁白细小的白色粉体。复合材料的光催化性能比zno、纤维素都要强。

4. 研究创新点

实验室的可以采用的方法有沉淀法和溶胶-凝胶两种方法。但是，由于醋酸锌和纤维素都不能自主生成溶胶，从而必须要添加溶胶剂或。常用的是明胶，但工业明胶里含有大量的无机盐，必然影响这实验的准确度。故本实验通过水热法制备包覆不同量纤维素的纳米ZnO粉体，测其光催化性能。