Ce/Ti基氧化物半导体光催化剂的制备开题报告

全文总字数：7426字

1. 研究目的与意义

以CeCl₃7H₂O和Ti(OC₄H₉)₄为原料，采用溶胶-凝胶法制备了Ce/Ti基氧化物半导体光催化剂，并探讨制备工艺的影响。

2. 国内外研究现状分析

1. 半导体光催化技术发展简介

1972年，fujishima和honda在《nature》杂志上发表了关于在tio₂电极上光解水的论文^[1]。1976年，garey^[2]等人的研究将光催化技术拓展到降解污水中的有机物，并在紫外光下成功脱除了多氯联苯中的氯。1977年，frank^[3]等人发布了cn^-被光催化氧化为ocn^-的研究成果。随后的研究表明，卤代有机物也能被光催化剂有效的降解。此后人们从许多领域对tio₂的光催化行为进行了深入的研究^[4]，经过这几十年的研究，光催化形成了两大分支：环境光催化和太阳能转化光催化。太阳能转化光催化主要是光催化分解水制得氢气；环境光催化主要是解决环境污染问题，由于它对有机物的降解程度高、应用的范围广泛，没有二次污染，因此，环境光催化是现在较为热门的研究。

2. 半导体光催化技术原理

半导体的能带结构通常是由低能价带和高能导带构成，在价带和导带间存在着的区域叫做禁带，区域的宽度叫做禁带宽度。宽度大概为0.2-3.0ev，在禁带之间不存在电子，是不连续的区域。半导体材料的光催化性就是由这种特殊的能带结构决定的。当半导体表面受到光波波长小于或等于波长阈值的光照射时，部分光被半导体吸收，处于价带中的电子吸收光子的能量后被激发跃迁到导带中，在价带中产生空穴，从而产生拥有高活性的空穴、电子对。它具备很强的氧化能力，可以将吸附在半导体表面的oh^-和h₂o进行氧化，形成具有强氧化性的羟基自由基和超氧离子，将有机污染物氧化降解^[5-6]。另外，空穴也能直接吸附在半导体表面的有机物质中的电子，使原本不吸收光的物质直接被氧化分解。这两种氧化方式都能起到作用。

3. 半导体光催化技术特点

半导体光催化技术作为新出现的污染处理方法，与传统的环境污染净化技术相比较，有着多方面的优越性，具体分为以下几点：

3. 研究的基本内容与计划

2017.2.20-2017.2.26 查阅文献

2017.2.27-2017.3.5 制定实验方案，撰写文献综述

2017.3.6-2017.6.4 ce/ti基氧化物半导体光催化剂的制备

4. 研究创新点

采用溶胶-凝胶法制备了Ce/Ti基氧化物半导体光催化剂，并探讨制备工艺的影响，为复合半导体光催化剂的合成和应用开辟一条新途径。