硫化铋/铁酸铜复合材料的制备、表征及光催化开题报告

1. 研究目的与意义

水体中高浓度的氨氮会引起水体的富营养化，导致水体中的藻类大量繁殖、繁衍，水体发臭；同时高浓度的氨氮会消耗水中的溶解氧，导致鱼类等水生物呼吸困难，甚至死亡。高氨氮水体产生的一些藻类蛋白质毒素，能通过水生生物富集，通过食物链使人中毒。重金属离子可以通过电化学法在阴极沉降，有机污染物通过微生物法加以除去，而氨氮则常年超标，即使是生活污水，其氨氮的含量也在50-80mg/l，大大超过了15mg/l的国家标准。

合成硫化铋/铁酸铜复合材料的光催化剂，利用氨氮中氮原子的孤对电子与过渡金属的配位作用，选择性地识别并降解氨氮。

我们在降解氨氮的过程中，对反应机理的研究发现，氨氮被氧化为n₂，可以直接排放入空气，不会对水体带来二次污染。

2. 研究内容和预期目标

硫化铋与铁酸铜是半导体材料，都有光催化能力，可应用于氨氮污染物的降解。探索硫化铋-铁酸铜制备的最佳制备方案和最佳组成和最佳合成条件，考察合成的最佳配比，并且考察氨氮降解的最佳催化剂用量。具体研究内容如下：

1）查阅硫化铋与铁酸铜及降解氨氮的文献。

2）参照文献的方法合成硫化铋与铁酸铜复合材料。

3）用谱学（xrd,tem,raman,ir-ft,紫外-可见漫反射光谱等）进行表征。

3. 研究的方法与步骤

通过水热法合成CuFe₂O₄、Bi₂S₃、Bi₂S_3/CuFe₂O₄催化剂,并由控制变量法通过摩尔比9:1、8:2、7:3、6:4、5:5的Bi₂S_3/CuFe₂O₄复合材料催化剂在不同pH条件下对氨水的降解能力比较，通过纳氏试剂比色法，在波长388nm处能测得氨氮的吸收强度，从而分析氨氮的浓度变化来研究催化剂降解氨氮最佳条件。

4. 参考文献

1.kong, l.; jiang, z.; xiao, t.; lu, l.; jones, m.o.; edwards, p.p. exceptional visible-light-driven photocatalytic activity over biobr-znfe₂o₄ heterojunctions, chem. commun. 2011, 47(19), 5512–5514.

2. dom, r.; subasri, r.; hebalkar, n.y.; chary, a.s.; borse, p.h. synthesis of a hydrogen producing nanocrystalline znfe₂o₄ visible light photocatalyst using a rapid microwave irradiation method, rsc advances. 2012, 2(33), 12782–12791.

3. chinnasamy, c.n.; narayanasamy, a.; ponpandian, n.; chattopadhyay, k. the influence of fe³ ions at tetrahedral sites on the magnetic properties of nanocrystalline znfe₂o₄, mater. sci. eng., a 2001, 304-306(1), 983?987.

4. liu, s.q.; xiao, b.; feng, l.r.; zhou, s.s.; chen, z.g.; liu, c.b.; chen, f.; wu, z.y.; xu, n.; oh, w.c.; meng, z.d. graphene oxide enhances the fenton-like photocatalytic activity of nickel ferrite for degradation of dyes under visible light irradiation, carbon. 2013, 64(9), 197-206.

5. 计划与进度安排

(1)第1-2周（2022年2月20日—2012年3月3日）查阅文献资料。

(2)第3-4周(2022年3月6日—2022年3月17日) 作开题报告。

(3)第5-14周(2022年3月23日—2022年5月26日)进入实验室做毕业论文实验

(4)第15周(2022年5月29日—2022年6月2日)分析总结数据、撰写毕业论文。