MOFs衍生层状CdS@ZnO/C催化剂的制备及其光催化降解有机废水工艺设计开题报告

 2021-12-18 07:12

全文总字数:3743字

1. 研究目的与意义(文献综述)

水资源是保障人类生存以及社会经济可持续发展的重要基石,所有活的有机体大部分是由水组成,水可以称之为生命之源。地球上所有资源中,水是宝贵而又清洁的资源,同时是其他资源无法取代且有限的资源,然而谁极易受到污染,几乎所有物质能溶于水而成为水的污染物。

由于地球上可供生活、工农业生产的水资源正逐步走向极限,前景不容乐观,合理保护和利用水资源是保障我国经济可惜持续发展的关键举措之一,解决水资源污染问题迫在眉睫。国内外对高浓度难降解有机工业废水综合治理予以高度关注,对于部分成分较简单、生物降解性略好的有机废水大都可通过传统生物化学工艺加以处理;而对那些高浓度、难生物降解的有机工业废水而言,其生物选择性强、处理效率低,治理方法在技术和经济上亦有很大困难。所以,研究并开发一种高效、低能、易运行的新型废水污染处理技术已势在必行。

光催化现象是20世纪70年代fijishima和honda等研究者研究水在tio2电极上光致分解时发现。随后大量研究发现,不用外电路直接将沉积有金属铂的二氧化钛悬浮于水中光照下也导致水分解。光催化基于此而发展起来,光催化在环境保护与治理上的应用研究始于20世纪70年代后期,1976年j.h.carry等人报道在紫外线照射下,具有光催化氧化作用的

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2. 研究的基本内容与方案

光催化氧化是一种新兴高效节能现代水处理技术,但将半导体材料应用于催化光降解水中污染物还是近年来的研究,半导能带结构和具有连续电子态金属不同。半导体光催化氧化是光催化剂吸收紫外光光子能量,价带(vb)电子跃迁到导带(cb)形成激发态产生光生电子-空穴对。当用于降解水中有机物时,光生空穴将水氧化产生羟基自由基·oh,具有极强氧化性,可有效氧化、分解水中多种有机物,直至无机化。

常用的宽带半导体的吸收波长阈值都在紫外区域,而且是在近紫外光波长的小范围内吸收,这极大地限制了太阳能源的利用,因此开发设计一种光催化剂能够在可见光范围吸收并光催化降解有机废水中的有机污染物将极大地提高对光能的利用率。基于mofs材料具有大比表面积、高孔隙率、化学可修饰以及结构组成多样性的特点,被认为是多功能催化剂的优良载体。cds具有很好的可见光吸收能力以及合适的导带位置,使用mofs材料作为载体,通过尿素刻蚀制备层状结构zno并与cds进行复合得到cds@zno/c光催化剂,能够实现在可见光范围内进行光催化降解,大大地提高了其应用范围。

实验制备基于mofs材料的cds@zno/c设计合成、纯化;表征主要包括xrd,sem,xps,bet,icp等工具进行数据的分析处理;光催化剂活性并进行优化;设计光催化有机废水处理工艺;参考化工设计掌握主要设备设计及选型的方法和步骤,并对主要设备的装配图,以及工艺流程进行绘制,并对生产过程中的非工艺过程进行适当的设计。

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3. 研究计划与安排

2020/2月底至 2020/3月 进行外文翻译并从中国知网、校图书馆等平台查阅资料和相关文献了解光催化降解有关工艺并完成开题报告;

2020/3月至2020/4月 进行与课题相关文献的阅读,了解相关课题研究现状,初步归纳出实验与设计方案,对工艺方面的设计多查阅资料,拟定设计文件大纲和工艺方面的撰写;

2020/4月至2020/5月 完成功能有机配体的合成、mofs材料的合成以及复合cds@zno/c材料的制备,对所制备材料表征测试及催化剂进行实验,评估降解效果并进行进一步的催化性能优化,进行有机废水光催化降解工艺设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] q. wang,q. gao,et al.recent advances in mof-based photoc- atalysis: environmental remediation under visible ligh[j].inorg. chem.front,2019,doi:10.1039/c9qi01120j.

[2] l. zou, dr. m. kitta, prof. q. xu,et al. fabrication of a sphe- rical super structure of carbon nanorods[j].adv.mater.2019,

1900440.

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