植物碳化结构的研究开题报告

1. 研究目的与意义

21世纪以来，能源危机问题已成为限制人类生产生活发展的重要原因，因此探寻新型能源以替代传统能源已经成为各国研究人员共同奋斗的目标。半导体人工光合作用是一种新型的催化技术，它可以源源不断地将光能转化为化学能，从而在环境污染治理、新能源开发利用以及有机物催化降解等领域展现出独特的优越性。

经过自然进化，植物的光合作用对太阳光吸收利用率最佳，而植物的微纳米分级多孔结构在光吸收中起到了关键作用。仿生遗态制备法是一种模仿自然生物结构、功能、机制、乃至部分或整个活性系统为基础的纳米仿生材料技术，对生物组织结构所具有的多层分级微纳米多孔结构进行精密复制，将植物叶片碳化获得片状生物结构碳，其多孔结构几乎都能得到保存，对太阳光的吸收率仍然较高。现代科学技术的发展要求材料具备多功能的集成化，这种要求则主要基于材料多层次、多维度、多组分的耦合效应，这样对材料的设计和制备带来了更高更苛刻的挑战，而分级结构功能材料正是有可能体现此类特征的新型材料。由于分级结构材料设计、构建、制备的复杂性，运用常规方法难以实现，但纵观自然界可发现，自然界进化的结果已形成了具有精细分级结构，且结构精美、功能奇妙的众多生物类别，可以设想通过将生物碳化，即可获得结构复杂的碳材料。可以开发新的性能。

本课题以多种植物出发，经过惰性气体下的碳化，获得仿生相貌的分级结构碳材料，通过TG-DSC、TEM和SEM等测试手段研究其晶体结构和微观形貌，利用RAMAN分析其价键特性。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

1.研究其碳化前后生物结构是否发生变化

2.观察研究经过预处理后植物中的非碳元素是否可以全部清除

3. 研究的方法与步骤

1.通过sem（扫描电镜）观察其碳化前后生物结构是否发生变化

2.通过能谱分析观察处理后的植物中的非碳元素是否全部清除

3.通过tg（热重）分析碳化过程

4. 参考文献

[1] lou x w, archer l a, yang z c. hollow micro-/nanostructures: synthesis and applications [j]. advanced materials , 2008, 20: 1-33.

[2] davis s a, burkett s l, mendelson n h, mann s. bacterial templating of ordered macrostructures in silica and silica-surfactant mesophases [j]. nature, 1997, 385: 420-423.

[3] sotiropoulou s, sierra-sastre y, mark s s, batt c. biotemplated nanostructured materials [j]. chemistry of materials, 2008, 20(3): 821-834.

5. 计划与进度安排

第一周至第三周：查找文献，做开题报告

第四周至第八周：做生物tg，观察碳化过程

第九周至第十二周：通过扫面电镜观察碳化前后生物结构是否发生变化