磁性可分离氮掺杂BiOBr/CoFe2O4复合材料在光催化降解碱性染料方面的研究开题报告

全文总字数：1916字

1. 研究目的与意义

目的：（1）了解偶氮染料废水处理的其他方法；

（2）了解铋系光催化剂在染料污水处理领域的应用与发展；

（3）了解水热法制备磁性可分离氮掺杂biobr/cofe₂o₄复合材料的过程；

2. 国内外研究现状分析

自从19世纪70年代carey等人首先采用tio₂光催化降解联苯和氯代联苯以来，光催化降解有机物的研究就成了热点。该技术因其强大的氧化能力能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解污染物,与传统的处理方法相比,具有明显的高效、污染物降解彻底等优点,因此日益受到重视。

在我国就有孙平等人测定了十六种水溶性偶氮染料的光催化降解反应,表明采用tio₂光催化降解方法处理所研究的偶氮染料废水是可行的,脱色率在78.87%～91.92%；王相承等人研究了在tio₂存在下光催化氧化活性染料k-2bp，脱色率可达90%以上。

tio₂是较为常用的半导体光催化剂，它具有出色的光催化性能、热稳定性、无毒无害且价格低廉，但随着研究的深入tio₂光催化剂的局限性也显现了出来。它只能被紫外光激发，使得对太阳光的利用率低；内部的电子-空穴对复合几率高，光量子效率低；催化剂难以回收等等，这些问题限制了它的实际应用。为了解决这些缺陷，现今对于染料废水光催化氧化技术的研究主要集中在对tio₂催化剂的改性和寻找其他的高效可见光催化剂。例如制备负载型tio₂光催化剂、贵金属沉积修饰tio₂、离子掺杂入tio₂晶格结构内部、对tio₂表面进行光敏化处理等。而铋系可见光催化剂因其狭窄的禁带宽度、较高的可见光利用率、强大的有机物降解能力，成为了目前光催化领域的研究重点之一。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）概括论述光催化氧化的工作原理，并简要说明光催化氧化技术的发展过程；

（2）介绍铋系光催化剂在光催化氧化领域的应用、发展以及存在的问题；

（3）介绍我国染料废水的污染现状和世界染料污染问题，并着重说明现有的染料污水处理技术、其工作原理以及将来的发展；

4. 研究创新点

利用磁性可分离氮掺杂BiOBr/CoFe₂O₄复合材料做催化剂。在传统BiOBr催化剂的基础上对它进行氮掺杂以提高催化剂的催化效率，并且加入CoFe₂O₄制成磁性复合催化材料，利用它的磁性来回收催化剂。

通过对铁酸钴含量、pH值、BiOBr/CoFe₂O₄复合材料投加量、染料溶液浓度等因素的改变，做各种对照试验来研究这些因素对于染料溶液降解效率和效果的影响，并得到最佳的催化材料和降解条件。