ZnO木粉复合材料降解亚甲蓝的研究开题报告

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1. 研究目的与意义

随着工业、科学技术的发展和环境污染的日益严重，绿色、环保、无害的化学、生物处理方法得到促进并飞速发展。目前利用半导体材料作催化剂，光催化氧化处理有机污染物已经成为研究的热点。近年来，纳米ZnO/纤维素复合材料引起了人们的极大兴趣。ZnO是一种具有多种卓越性能的Ⅱ-Ⅳ族化合物半导体材料，ZnO纳米材料由于其纳米效应，使自身多种方面的性能得到了很大的改善，并且显示出一些新的物理特性，使其在光催化剂等应用方面存在巨大的潜力。而木粉中重要组成部分木质纤维素是天然可再生木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质，无毒、无味、无污染、无放射性，对提高保水性、提高生产的稳定性、增加强度、增强对表面的附着力等有良好的效果。研究纳米ZnO等半导体粉体光催化剂的固定化技术，如选择纤维素等有机模板与之复合，使纳米光催化剂在基体中达到良好的分散性和稳定性，可解决在光催化处理有机废水时纳米粉体的团聚问题，提高光催化活性并方便回收。

本课题以制备的ZnO/木粉复合材料对亚甲蓝溶液进行吸附和光降解反应，研究不同条件下复合材料对亚甲蓝溶液的的吸附和光催化降解性的联合效应。

2. 国内外研究现状分析

对于光催化降解有机污染物，国内外主要研究方向包括机理研究和应用技术研究。近年来，用纳米ZnO光催化降解各种有机化合物的报道不断增多。有研究表明，ZnO光催化降解罗丹红6G、酸性红18和酸性橙Ⅱ等的效果比TiO₂更好。目前国内外纳米氧化锌的制备方法很多，如直接沉淀法、均匀沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法、固相配位化学法和有机液相合成法等。

John 等以Zn(NO₃)₂为锌源、再生棉纤维素膜为载体，通过碱性水解制备了纳米ZnO/纤维素膜。Ye 等以Zn(OAC)₂为锌源、醋酸纤维素为载体，采用电喷和热处理制备了纳米ZnO/醋酸纤维素复合纤维，对碱性品红B 具有很强的光催化降解效果。Anitha 等以Zn(OAC)₂为锌源、醋酸纤维素为载体,采用电喷技术制备了ZnO/醋酸纤维素纤维，复合材料较醋酸纤维素具有更好的防水性能和抗菌性能，表面由吸水性变为疏水性。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1、了解纤维素，zno的基本性质，制备纳米zno以及zno/木粉复合材料；

2、通过xrd、ftir、吸光度等途径对材料进行表征，以及分析对亚甲蓝溶液进行吸附和光降解的反应；

4. 研究创新点

通过半导体光催化降解污染物是一种新型、效果理想、清洁无污染的废水处理方式。本课题通过制备ZnO/木粉复合材料降解有机染料，预计在提高催化活性的同时提高其稳定性，并能方便回收，甚至重复使用，增加其在材料应用和污水处理中的现实意义。