可见光响应光解水制氢纳米碳-氧化铈复合光催化剂的制备开题报告

1. 研究目的与意义

在co2含量不断升高而导致全球温室效应增效及化石能源日益匮乏的当下。

本项目利用生物模板的限域效应，通过仿生手段合成叶片结构氧化铈-碳纳米薄膜，利用材料的大比表面积和拟态细胞孔道提高对h2o分子的快速富集能力，为光催化还原反应提供高浓度的反应物环境；碳纳米薄膜结构促使光吸收红移，提高可见光吸收能力，促进光生电子的快速迁移，避免与空穴的复合，有效提高材料的太阳能光还原效率。

氧化铈是一种重要的稀土氧化物，在汽车尾气三效催化剂、固体氧化物燃料电池、有机废水净化处理催化剂以及储氧材料等领域有着巨大的应用潜力。

2. 研究内容和预期目标

本课题拟以富含孔道的植物膜作为牺牲模板，通过浸渍，制备氧化铈-碳纳米薄膜，利用植物膜本身所含的碳完成掺杂，在氧化铈的禁带中引入杂质能级，最终提高对可见光的吸收，并利用光能分解水制备氢气。

生物模板法是一种利用天然生物结构为基础来合成具有微纳米分级多孔氧化物生物遗态材料的简单方法。

本文采用生物模板法，利用自然界普遍存在且廉价易得的树叶、油菜花粉、三叶草叶茎、鸡蛋膜、月季花瓣、真菌菌丝体等作为模板，通过铈源对生物模板细胞膜实体微米孔和纳米细胞孔虚体结构的双重有效复制，构建了微米孔与纳米孔结构匹配的分级多孔氧化铈生物遗态材料。

3. 研究的方法与步骤

1.寻找合适的多孔状植物膜如花瓣、植物茎秆等作为模板材料，进行洗涤处理。

2.将模板浸渍到盐酸和铈盐溶液中48h。

3.将浸渍过的模板洗涤，600℃氮气保护下煅烧固形，之后在马弗炉中500℃煅烧生成材料。

4. 参考文献

Centi, G. and Perathoner, S., Towards Solar Fuels from Water and CO2[J]. ChemSusChem, 2010. 3(2): 195-208. Kember, M.R., Buchard, A., and Williams, C.K., Catalysts for CO2/epoxide copolymerisation[J]. Chemical Communications, 2011. 47(1): 141-163. Kondratenko, E.V., Mul, G., Baltrusaitis, J., Status and perspectives of CO2 conversion into fuels and chemicals by catalytic, photocatalytic and electrocatalytic processes[J]. Energy Environmental Science, 2013. 6(11): 3112-3135.

5. 计划与进度安排

一、2022.1.1-2022.2.25 阅读文献，完成综述二、2022.2.26-2022.3.30 进行材料的制备三、2022.4.1-2022.4.25 进行材料的表征四、2022.4.26-2022.6.12 完成数据整理和毕业论文写作