氮杂石墨烯-铁酸铜复合催化剂的制备及光催化降解氨氮开题报告

1. 研究目的与意义

目前随着化肥、石油化工等行业的迅速发展壮大，由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一；据报道,2001年我国海域发生赤潮高达77次，氨氮是污染的重要原因之一，特别是高浓度氨氮废水造成的污染。

氨氮排入水体，特别是流动较缓慢的湖泊、海湾，容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖，形成富营养化污染。

在工业应用中，对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性；当污水回用时，再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率。

2. 研究内容和预期目标

碳材料作为电子的良好受体也吸引了大家的目光，像碳纳米管有独特的电子传输特性，石墨烯作为近年发现的二维碳原子晶体，具有优异的电学性质，以及良好的导电性和化学稳定性。

本毕业论文是制备氮杂石墨烯和铁酸铜的复合光催化剂，并用光谱学手段进行表征，研究这一复合物的光催化性能，考察其对氨氮的降解能力。

具体研究内容如下：1）查阅掺氮石墨烯复合催化剂降解氨氮的文献和铁酸铜的制备的文献。

3. 研究的方法与步骤

以氧化石墨为石墨烯前驱体合成石墨烯基复合材料是常用方法之一。

氧化石墨表面具有丰富的含氧基团利于催化剂粒子在表面的均匀构筑，催化剂纳米粒子负载在石墨烯表面后，再经过氧化石墨的还原过程能够得到石墨烯基复合体光催化剂。

（1）氧化石墨烯的合成以洗净烘干的石墨粉为原料，浓硫酸为催化剂，高猛酸钾为氧化剂，制备氧化石墨烯。

4. 参考文献

[1] H. Huang, H.C. Zhang, Y. Liu, Z. Ma, H. Ming, H.T. Li, Z.H. Kang, (Pt-C60)@SiO2 nanocomposites for convenient chemical hydrogen storage, J. Mater. Chem., 22, 20153-20157, 2012.[2] Z.S. Li, T. Yu, Z. G. Zou,J. H. Ye, Degradation in photocatalytic activity induced by hydrogen-related defects in nano-LiNbO3 material, Appl. Phys. Lett., 88, 071917, 2006.[3] Z. G. Zou, J. Ye, K. Sayama and H. Arakawa, Direct splitting of water under visible light irradiation with an oxide semiconductor photocatalyst, Nature, 414, 625, 2001.[4] R.S. Yuan, X. Z. Fu, P. Liu, X.X. Wang, Influence of solvents on morphology of TiO2 fibers prepared by template synthesis, Scripta Materialia, 55, 1003-1006, 2006.[5] J.W. Tang, Z.G. Zou, J.H. Ye, Efficient photocatalytic decomposition of organic contaminants on CaBi2O4 under visible light irradiation, Angew. Chem. Int. Edit., 43, 4463-4466, 2004 .[6] F. Q. Xiong, X. M. Wei, X. J. Zheng, D. Zhong, W. H. Zhang, C. Li, Fabrication of multilayered TiO2 nanotube arrays and separable nanotube segments, J. Mater. Chem. A, 2, 4510-4513, 2014.[7] R. G. Li, H. X. Han, F. X. Zhang, D. G. Wang, C. Li, Highly efficient photocatalysts constructed by rational assembly of dual-cocatalysts separately on different facets of BiVO4, Energy Environ. Sci., 2014, DOI: 10.1039/C3EE43304H.[8] M. Zhang, C. C. Chen, W. H. Ma, J. C. Zhao, Visible-light-induced aerobic oxidation of alcohols in a coupled photocatalytic system of dye-sensitized TiO2 and TEMPO. Angew. Chem. Int. Ed., 47, 9730-9733, 2008.

5. 计划与进度安排

(1)2022-02-26～2022-03-20查阅文献，制定实验方案，完成开题报告。

(2)2022-03-21～2022-04-14熟悉光催化剂研究的发展，掌握基本实验操作，并开始实验。

(3)2022-04-15～2022-04-20总结前期工作，完成中期汇报。