氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能研究开题报告

全文总字数：4986字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.课题的意义:

二氧化钛（化学式：tio₂），白色固体或粉末状的两性氧化物，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料^[1]。二氧化钛属于宽禁带半导体，且具有物理性能优良、稳定性好，环境相容性强、成本低等特点^[2]。在众多领域有广泛应用，本课题主要展示的是光催化领域。工业上去除有机类工业污染废水的方法多种多样，最先提出的物理方法并不能有效处理污水，并且还可能产生二次水体的污染。生物处理方法虽然可以破坏降解有机污染物，但其降解周期长并且有些结构复杂的污染物仍难以被降解。因此，这两个方法在工业上的应用也就被限制。所以，化学处理法应运而生，光催化降解法这类新型污水处理工艺解决了化学法的某些常用氧化剂价格昂贵，不能循环使用等问题[]。亚甲基蓝是一种广泛的工业染料，其造成的环境污染无害巨大，治理难度高，而二氧化钛于光催化实验条件下对亚甲基蓝的分解有很好的效果^[3]。但是二氧化钛的禁带宽度大（3.2ev），只能利用太阳光中的紫外线部分，仅占太阳光能3~4％，这使tio₂作为光催化剂在实际中难以大规模推广应用。而本课题采用非金属元素氮对tio₂进行掺杂改性，是拓展tio2光谱响应范围的有效途径^[4]。本课题通过制备氮掺杂tio₂光催化剂，并降解亚甲基蓝溶液，研究其光催化性能的提升。

2.国内外研究进展：

2. 研究的基本内容和问题

1.研究的目标及内容：

通过实验制备氮掺杂二氧化钛，研究其光催化降解亚甲基蓝的特性。

2.拟解决的关键问题：

3. 研究的方法与方案

1.研究方法：

（1）通过查阅有关资料及文献，如光催化技术的起源、原理，二氧化钛的应用范例及研究方向等；结合实验操作，对实验中存在的问题进行补充说明，必要时可调整实验计划，辅助完成实验操作。

（2）研究并设计实验，进行实际操作得到数据，对数据进行处理及分析，得出实验结论及结果。

4. 研究创新点

本课题的研究结果是希望能在解决环境问题的同时也能创造经济价值，实现对环境污染物质的有效处理。利用二氧化钛等光催化材料把太阳光转变为能够直接利用的光能，并且还可以解决环境污染问题，这是目前可再生能源研究的热点。本课题的创新之处在于通过氮掺杂提升二氧化钛的光催化性能，此举还为增强水质安全、保障人民健康提供技术参考和理论支撑。

5. 研究计划与进展

研究计划：

1.前期准备（3月上旬）

查询资料及相关文献，了解项目相关实验背景及国内外研究近况，完成文献资料整理，实验初步设计以及开题报告的撰写。