1、毕业论文 开题报告 环境工程 制备方法对 Ag/ZnO 纳米复合光催化剂的性能影响 一、选题的背景、意义 环境保护和可持续发展俨然已经成为世界各国政府所面临和亟待解决的问题。在各种环境污染中，最普遍和影响最大的是化学污染，尤其是一些有机污染物通过各种途径进入水体和空气中，对环境造成了严重的污染。光催化氧化法是近二十年发展起来的水处理技术。大量的研究报道表明，光催化氧化法能将有机污染物转化为 CO2， H2O， PO43-， SO42-， NO3-， X-（卤素）等无机小分子，达到完全矿化的目的，对环境无任何危害，是处理有毒有 机废水最有前途的方法之一，被称为环境友好技术。 目前，国内外研究者主
2、要致力于以 TiO2和 II-VI 族半导体为代表的半导体纳米催化材料的制备和性能评价研究。从半导体的光催化机理可知，光生电子和空穴（光生载流子）容易在催化剂体相快速复合，这样到达催化剂表面的、能被有效利用的光生载流子的数目相对较少，从而导致其光催化效率低，往往容易失活。其主要原因是这类催化材料由于其量子尺寸效应和表面效应，在光催化过程中容易发生光腐蚀，即：具有大量活性中心的表面在光催化过程中被腐蚀，减少了表面活性中心的数目，阻碍了在催化剂表面发 生的光催化反应；此外，由于催化剂表面被腐蚀，组成催化剂的金属离子进入溶液，这些金属离子会和光催化降解产物 CO2 反应生成碳酸盐沉积在催化剂表面（积
3、碳），这些碳酸盐覆盖了催化剂表面残余的活性位，进一步阻碍了有机污染物的矿化，并可能最终导致了催化剂的失活。因此，开发一种能有效抑制光生电子和空穴复合的，并能有效控制表面活性中心数目的新型高效光催化材料，研究其光催化作用机制，以及探索抑制催化剂失活的方法，对于推广光催化技术治理有机污染物和指导光催化材料的研发具有重大的理论和实际意义。 二、相关研究的最新成果及动态 ZnO 是一种具有许多卓越性能的新型宽禁带 II-VI 族化合物半导体材料 ,禁带宽度约为3.3eV,是目前被广泛研究的新型环保材料 ,因其无毒、成本低等优点 ,被广泛应用于光催化。它可以通过光辅助催化作用破坏各种有机污染物 ;能将难
4、降解的有机物最终氧化为 CO2 和H2O 等无机物 ;能氧化去除水中几乎所有的有机污染物 ,包括其它水处理技术很难除去的三氯甲烷、四氯化碳和三氯乙烯等小分子有机物 ;导带上的电子具有适中的还原能力 ,能将水中的重金属离子还原 ,而不会去除水中对人体有益的矿物质元素 ;同时 ,光催化还具有比紫外线更强的杀菌能力 ,对 解决日益严重的有机染料污染提供了有效的处理方法纳米材料与应用 . 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 光催化剂通过光辅助催化作用破坏各种有机污染物 ,能将难降解的有机物最终氧化为CO2和 H2O以及相应的离子如 SO2-4、 NO-3、 PO3-
5、4、 Cl-等 ,几乎可以氧化去除水中所有的有机污染物 ,并且光催化具有比紫外线更强的杀菌能力 ,并且光催化技术具有能耗低。操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出优点 ,这对解决日益严重的有机物污染提供了有效的处理方法。目前化工废水、印染废水、造 纸废水、制药废水因成份复杂 (含有酚类、卤代烃、芳烃及其衍生物、杂环化合物的成分 )、毒性大而难以处理 ,都可以采用此方法有效去除。此外还可用于无机污染废水的处理。拟分别采用共沉淀法、沉积沉淀法和溶剂热法制备Ag/ZnO 复合光催化剂，以降解甲基橙为探针反应评价其光催化活性，通过 X 射线衍射和紫外 -可见光谱分析等手段对催化剂进行表征，基本获
6、得影响催化剂光催化活性的关键因素。 反应机理的研究中缺乏中间产物及活性物种的鉴定 ,机理的研究仍停留在设想与推测阶段 ; 对有机物考察 ,大多限于单一组分 ,与实际的复杂多组分情况相距较远 ; 目前 ,有关以ZnO为基础物质的可见光光催化剂体系的研究不是很多 ,主要有 :MOx-ZnO复合物 (M=Fe、 W、 V、Cr、 Cd 等过渡金属 )、含氮氧化锌、金属离子掺杂氧化锌体系 ,其中含氮复合半导体的研究颇有前景。 四、论文详细工作进度和安排 1、查阅文献完成相关研究综述 (2010.12.10 2010.12.23) 2、翻译相关外文文献 (2010.12.10 2010.12.23) 3
7、、写出开题报告 (2010.12.10 2010.12.23) 4、做出论文大纲 (2011.03.10 2011.03.18) 5、完成论文初稿 (2011.03.22 2011.04.05) 6、修改论文初稿 (2011.04.08 2011.04.15) 7、提交论文终稿 (2011.04.17 2011.04.20) 五、主要参考文献 1 KANG Huimin,KANG Xihu.The Investigation on Pho-tocatalytic Treatment of Waste Water Containing PhenolOver ZnOJ.Transactions o
8、f Tianjin University,1996,11(2):2. 2 井立强 .ZnO 超微粒子的量子尺寸效应和光催化性能 J.哈尔滨工业大学学报 ,2001,33(3). 3 Castillola,Silleta,Roussyj,et al.Treatment of High Or-ganic Loaded Industrial Effluents RiveraJ.Water Sci-ence and Technology,2000,11:115-118. 4 Hoffmann M R,Martin S T,Bahnemann D W.Environ-mental Application
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