仿生石墨烯/氧化钛光催化材料的合成开题报告

1. 研究目的与意义

课题背景、目标及意义：

光催化是非常有前景的处理各种污染物的方法。由于二氧化钛催化法有无毒、抗腐蚀性好、反应条件温和、价廉等特点，纳米二氧化钛是最受重视和最具应用潜力的光催化剂。

本课题研究二氧化钛与仿生石墨烯的合成材料是否能够提高二氧化钛的光催化性能，从而提高光催化效率。在实际应用中，二氧化钛难以回收且易造成二次污染，因此为了使二氧化钛的光催化性能得到充分发挥，必须寻找良好的载体。

2. 研究内容和预期目标

预期目标：在co2含量不断升高而导致全球温室效应增效及化石能源日益匾乏的当下。本项目利用生物模板的限域效应，通过仿生手段合成叶片结构仿生石墨烯/氧化钛，利用材料的大比表面积和拟态细胞孔道提高对co2和h2o分子的快速富集能力，为光催化还原反应提供高浓度的反应物环境；碳纳米薄膜结构促使光吸收红移，提高可见光吸收能力，促进光生电子的快速迁移，避免与空穴的复合，有效提高材料的太阳能光还原co2效率。系统分析不同叶片结构仿生石墨烯/氧化钛的光催化还原co2活性和产物的选择性，研究光催化反应效率和氧化钛晶面之间的内在联系，利用密度泛函理论研究氧化钛不同晶面的能级结构与表面态密度的关系，阐明氧化钛与碳纳米薄膜之间光生载流子移动与结合规律，指导探索复合催化剂与水、汽界面的co2光催化还原机理。筛选和优化催化剂，构建以叶片结构仿生石墨烯/氧化钛为催化剂，稳定直接利用洁净、无价、永恒的太阳光将co2和h2o转化为有机燃料小分子的体系，实现人工固碳，减轻大气温室效应，保持“碳经济”的可持续发展。

预期目标：获得具有良好光催化活性的仿生石墨烯/氧化钛材料

3. 研究的方法与步骤

研究方法：生物膜板法

步骤:1.合成仿生石墨烯/氧化钛复合材料；

2利用xrd、sem、raman、tem研究材料的结构；

3.通过紫外漫散射测试材料的光催化性能；

4. 参考文献

[1] jordan, a.; scholz, r.; wust, p.,et al., endocytosis of dextran and silan-coated magnetite nanoparticles and the effect of intracellular hyperthermia on human mammary carcinoma cells in vitro[j]. journal of magnetism and magnetic materials 1999, 194(1-3), 185-196.

[2] weissleder, r.; bogdanow,a.; neuwelt, e. a, et al., long-circulating iron-oxides for mr-imaging[j]. advanced drug delivery reviews 1995, 16(2-3), 321-334.

[3] liu, z. l.; ding, z. h.; yao,k.l.,et al., preparation and characterization of polymer-coated core shell structured magnetic microbeads[j]. journal of magnetism and magnetic materials 2003, 265(1), 98-105.

[4] 张昭，彭少方，刘栋昌编著无机精细化工工艺学[m]。北京：化学工业出版社，2002, 321.

5. 计划与进度安排

一、2022.1.1-2022.2.25 阅读文献，完成综述二、2022.2.26-2022.3.30 进行材料的制备三、2022.4.1-2022.4.25 进行材料的表征四、2022.4.26-2022.6.1完成数据整理和毕业论文写作