分级多孔氧化钛材料的制备及其烟气脱硝性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着科学技术的发展，电子显微镜的发明后，人们对纳米材料的关注越来越多。纳米粒子由于其微小的结构，各方面的性能都有所不同。当代科学技术的发展要求材料具备多功能性，这种要求主要基于材料多层次、多维度、多组分的耦合效应，对材料的设计和制备带来了更高更苛刻的挑战，而分级结构功能材料正是有可能实现此类特征的新型材料。利用二氧化钛制备的分级多孔材料具有高结晶度、大比表面积、高热稳定性等，合成工艺简单、成本低、产量高、所需设备简单，易于实现工业化生产。而模板法因为具有实验装置简单、操作容易、形态可控、适用面广和分散稳定性好等优点，适合在今后的材料设计和制备中进行推广。

在在材料及其结构的设计过程中，自然界生物系统的这种自适应结构形态与性能给予了人们很多启示。一系列生物材料和生物大分子，如dna、病毒、细菌、骨骼、昆虫翅膀、蛋膜、丝纤维、纸张和木材等，已经作为模板被用来制备具有复杂精细结构的无机功能材料。可以设想通过生物模板的完美复制，即利用生物分子特定化学官能团在制备过程中的诱导或限制作用，合成具有精细分级结构的新型功能材料是可行的。

在合成中，生物模板法发挥了多重的功能：(1)模板可以有效控制反应过程中晶体的成核，生长和团聚。(2)模板可在高温相变和焙烧的过程中起到阻隔作用，避免焙烧过程中颗粒的团聚，保证粒子的均一性和分散性。(3)模板的可取出行为最终产品的纯度提供了可靠保证。通过模板法制备的氧化物材料具有非常好的催化性能，这是因为它具有自支撑、多孔性、质量轻、热稳定性好、纳米尺度催化剂能均匀分散在生物表面等优点，另外生物模板还具有资源丰富、廉价易得、可再生环保、容易去除、构型独特丰富、形貌重复性高等诸多优点。由于生物模板法的跨学科性，研究难度较高，故而目前仍处于起步阶段。

2. 研究内容和预期目标

本课题通过制备分级多孔氧化钛材料并对其进行改性，得到更高效的scr催化剂。筛选有效的分级多孔氧化钛制备方法，模拟火电厂烟气脱硝进行低温scr反应，探明其反应机理。

本论文以植物花瓣（也可以是树叶）作为模板，将钛源溶于醇中，混合均匀，得到溶胶，生物模板浸渍与溶胶中最终合成具有分级多孔结构的氧化钛材料；采用n2脱吸附仪、x射线衍射仪（xrd）和场发射扫描电子显微镜（fesem）等测试仪器研究钛材料的晶体结构和微观形貌，如n2脱吸附仪测试材料的比表面积和孔径分布，xrd测试样品物相、fesem观察材料的形貌；利用tg曲线测得最佳煅烧温度；通过材料对亚甲基蓝的吸附来对材料的吸附性能做一评估；通过测试循环伏安曲线对材料的电性能进行描述。

课程的关键是钛源的引入，如何将钛源引入模板并且保持高效。通过本论文实验将熟悉无机多孔材料制备的方法的基本原理、实验装置的操作技术以及所制备材料的微观组织形貌表征方法。

3. 研究的方法与步骤

实验所用的主要原料：花瓣，0.01mol/lhcl，无水乙醇（分析纯，ch3ch2oh），去离子水，钛源。

实验所用主要仪器：kq-100e型超声波清洗器，dhg-9076a型电热恒温鼓风干燥箱，，te313s-ds电子天平，bsa224s电子天平，shb-iii循环水式真空泵，gsl-1600x真空管式高温烧结炉、dfz-6050真空干燥箱，s-4800场发射扫描电子显微镜，d8focusx射线衍射仪，micromeriticsasap2010cn2脱吸附仪，岛津uv2450紫外可见分光光度计、jem2010高分辨率透射电子显微镜，烧杯，量筒，镊子，玻璃棒。烧杯，胶头滴管，量筒，镊子，锥形瓶，玻璃棒。

一．具体实验过程：

4. 参考文献

Teramura,K.,Tanaka,T.,andFunabiki,T.,PhotoassistedSelectiveCatalyticReductionofNOwithAmmoniainthePresenceofOxygenoverTiO2[J].Langmuir,2003.19(4):1209-1214.He,J.,Reddy,G.K.,Thiel,S.W.,SimultaneousRemovalofElementalMercuryandNOfromFlueGasUsingCeO2ModifiedMnOx/TiO2Materials[J].EnergyFuels,2013.

5. 计划与进度安排

1、2022.1.1-2022.2.25阅读文献，完成综述

2、2022.2.26-2022.3.30进行材料的制备

3、2022.4.1-2022.4.25进行材料的表征