Fe3O4@SiO2@Cu2O磁性纳米材料的制备及其活化O3降解苯胺的效果研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

苯胺是一种广泛应用于染料、香料、医药、农药、军工和橡胶硫化等行业的有机化工原料和化工产品^[1]。苯胺类化合物有很强的毒性，对生物有 三致作用，所以如果不经有效处理就直接排放，将会对周围环境产生严重污染，一旦进入人体，将造成人体组织缺氧，引起中枢神经系统、心血管系统和其他脏器的损害^{[2, 3]}。

常见的处理苯胺废水的方法有生物法^[4]、电化学法^[5]、光催化降解法^[6]等，但普遍存在着苯胺去除率低、降解试剂和催化剂用量大等缺点。

微生物降解苯胺的过程就是微生物与化合物之间相互作用的过程。首先污染物经过自由扩散等耗能的被动方式进入微生物的细胞内，而细胞内的污染物与微生物产生的相应的酶反应产生一种中间产物，或是苯环裂解的前体物。在酶的进一步作用下，该前体物发生苯环裂解，进而被转化为其它的中间产物。最后，微生物细胞利用这些裂解后的中间产物，代谢为一些简单的化合物，例如co₂、ch₄和h₂o等。但是生物处理的周期长，并且效果不是很好。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标：

研究fe₃o₄@sio₂@cu₂o活化o₃降解苯胺的主要影响因素，探究有效降解苯胺的新方法，讨论反应机理及动力学过程。

研究的内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（1）通过化学共沉淀法、反相微乳液法和还原法分别得到fe₃o₄磁性内核、 fe₃o₄@sio和最终的fe₃o₄@sio₂@cu₂o材料。

（2）通过控制变量法研究反应体系ph、fe₃o₄@sio₂@cu₂o投入量、o₃通入量等因素对活化o₃降解苯胺的影响，找出最适合降解的条件；

4. 研究创新点

本项目的创新之处：臭氧氧化技术由于其强氧化性、无二次污染等特点而被应用于饮用水消毒以及污水中有机污染物的氧化去除，如何增强臭氧的氧化效率，提高臭氧的利用率一直是人们关注的热点，而有关于Cu₂O和磁性材料结合共同活化O₃降解有机物方面的研究很少见，且本研究通过制备Fe₃O₄@SiO₂@Cu₂O磁性纳米材料，有效减少了Cu₂O的用量，提高了Cu₂O的催化活性，并且催化材料能够回收，具有一定的创新性。

5. 研究计划与进展

（1）2016.09-2017.02 查文献找资料，探究实验可行性，设计合理的实验方法；

（2）2017.02-2017.04 比较不同体系和不同反应条件对降解苯胺的影响，确定降解苯胺的最佳反应条件，推测其反应机理。

（3）2017.04-2017.05 分析实验数据，得出结果并撰写毕业论文。