铁酸锌-C70复合纳米材料光催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

进入21世纪，人类面临着两个巨大难题分别是化石能源的消耗殆尽和环境破坏的持续加剧。石油、煤和天然气是人们所能利用的三大传统化石能源。但这类化石能源是通过地下的动植物经历数百万年的发酵演变得到的，属于不可再生的资源。在第三次科技革命之后，能为人类所用的化石能源已经越来越稀有了。因此，各国的科研人员都开始着力于研发新型清洁，可再生的能源。

光催化技术便在当前世界化学能源短缺的情况下孕育而生，该技术可以直接利用太阳能、能够处理绝大多数水体和空气中的有害物质。同时因其价格便宜、对环境污染小的优点，已经成为解决环境和能源问题最有希望的技术之一。

光催化技术的核心是光催化剂，本课题通过制备铁酸锌-c70纳米复合材料，用xrd、tem、拉曼光谱、漫反射光谱法等方法进行表征，从而来研究该催化剂的光催化性能。探究该催化剂在实际应用中的可行性。

2. 研究的基本内容和问题

1.制备铁酸锌-c70复合纳米材料。

2.用xrd、tem、拉曼光谱、漫反射光谱法等方法进行表征。

3.研究该材料的光催化性能。

3. 研究的方法与方案

本课题利用水（h2o），氯化铁（fecl36h2o），氯化锌（zncl2），氢氧化钠（naoh），带有不同羧基个数的有机酸；带一个羧基的乳酸（c3h6o3），乙醇酸（c2h4o3）；带两个羧基的酒石酸（c4h6o6），亚氨基二乙（c4h7no4），丁二酸（c4h4o4），己二酸（c6h10o4）；带三个羧基的氨三乙酸（c6h9o6n），带四个羧基的乙二胺四乙酸（c10h16n2o8）通过水热法在温和的条件下合成尖晶石结构的znfe2o4纳米晶材料。利用xrd、tem、拉曼光谱、漫反射光谱法等多种物理手段对制备出的样品的组成、形貌和微结构等进行测试、表征和分析。

制备步骤：称10mmol的fecl36h2o充分溶解于40 m l去离子水中，磁力搅拌下缓慢加入5 mmol的zn cl2，待zn cl2全部溶解后，在磁力搅拌下加入有机羧酸，使-cooh的摩尔量与fe3 摩尔量比为3:1，反应完全后，加入一定量的naoh，调节沉淀液的ph值到13，继续搅拌30 min，使金属离子沉淀完全，得到红棕色沉淀。将混合物置入容量为50 ml内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在180 °c条件下反应48小时，冷却至室温，将所得的沉淀分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次，在空气中80 °c干燥6小时，得到铁酸锌纳米晶体。

表征方法及仪器：

4. 研究创新点

1.黄艳, 傅敏, 贺涛, g-c3n4/bivo4复合催化剂的制备及应用于光催化还原co2的性能, 物理化学学报，31 (2015) 1145-1152.

2.何志桥, 陈锦萍, 童丽丽, 汤俊涛, 陈建孟,宋爽, biocl/g-c3n4异质结催化剂可见光催化还原co2，化工学报，67(2016) 4634-4642

3.张金水,王博王心晨,石墨相氮化碳的化学合成及应用, 物理化学学报，29(2013)1865-1876.

5. 研究计划与进展

一、2020.11.25-2021.3.25 阅读文献，完成文献综述和开题报告，外文论文翻译；

二、2021.3.26-2021.4.22 制备铁酸锌-c70复合纳米材料。

三、2021.4.23-2021.5.13 利用氮气脱吸附仪、扫描电子显微镜、粉末衍射、红外、拉曼光谱、漫反射光谱等测试手段对材料的结构与表面性质进行分析。