钛基氧化物电极的制备及催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着全球经济的快速发展，人们生活水平的逐渐提高，全球环境污染问题和能源危机也日益严峻。开发绿色窩效的污染治理技术和可再生能源是解决环境和能源问题的关键。光催化技术是一种利用光能实现能量转换和污染物去除的技术，因其可以利用取之不尽的太阳能而有望成为解决此两大危机的核心技术之一。光催化的基本原理是基于半导体的能带理论，以一定波长的光照射光催化材料，价带电子吸收光子的能量，然后被激发跃迁到导带成为光生电子，同时在价带上留下空穴。光生电子和光生空穴分别具有很强的还原和氧化能力，能与材料表面吸附的o₂、h₂o或oh^-等发生一系列反应，产生高氧化活性的羟基自由基（·oh）等活性物质，将污染物氧化降解。另外，也可将h₂o或h 还原为h₂，将co₂还原为有机物储存化学能。与其它技术相比光催化技术治理污染物具有明显的优势，它无需另外加其它试剂，操作简单，安全无毒，无二次污染，可将有机污染物矿化成co₂和h₂o。

目前，常见的光催化材料大多为金属氧化物或金属硫化物，其中tio₂因其独特的稳定性、无毒、无二次污染、耐光腐蚀、光催化活性高且制备成本低廉等化点，而成为最有前景的光催化剂之一。与tio₂纳米颗粒相比，tio₂纳米管阵列的比表面积更大、对污染物的吸附能力更强。同时，其特殊的髙度有序的一维（1d）管状结构提供了快速的电荷传输通道，能有效地减少光生电子－空穴的复合，提高光电催化的量子效率。并且，tio₂纳米管阵列生长于导电的ti基体上，使其可以直接作为电极应用于光电催化领域。然而目前以tio₂为基础的光电催化技术还存在对太阳能利用率低、量子效率低和导电性差等关键的科学及技术难题，导致tio₂难于广泛应用于实际污水处理。

在电化学工业中，阳极材料的选择是一个极为重要的问题，也是电化学研究领域的重要课题。电化学过程中使用的阳极主要有金属（包括合金）、碳素材料及金属氧化物。在选用电极时，不仅要考虑其导电性能，而且要耐腐蚀、易于加工、稳定性、价格等也均要加以考虑。

一般的阳极材料应满足以下条件

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1、钛板预处理

2、阳极氧化法制备二氧化钛纳米管（tnts）电极

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

制备杂多酸二氧化钛电极，在电催化，直接光解、暗吸附、光催化以及光电催化条件下使用杂多酸改性后的二氧化钛纳米管电极与未改性的纳米管电极对氨氮或亚甲基蓝废水进行降解能力对比，从而验证改性效果。

实验步骤：

4. 参考文献

[1] jun-wonjang，sung jik park，jae-woo park. quantitativecomparison of the photocatalytic efficiency of tio₂ nanotube filmand tio₂ powder. j. soil groundw. environ. 2016，21(2)：8-14

[2] zhijiechen，junqiu zhu，shuai zhang, et al. influence ofthe electronic structures on the heterogeneous photoelectrocatalyticperformance of ti/ruxsn1-xo₂ electrodes. journal of hazardousmaterials. 2017，333：232–241

[3]fernando espinola-portillaa，ricardo navarro-mendozaa，et al. a simple process for the deposition of tio2 onto bdd byelectrophoresis and its application to the photoelectrocatalysis of acid blue80 dye. journal of electroanalytical chemistry，2017，802：57-63

5. 计划与进度安排

1）2022年12月28日-2022年03月31日：查阅相关文献资料，撰写文献综述，提出具体研究计划,完成开题报告，进行实验前期准备工作；

2）2022年04月01日-2022年05月20日：论文实验阶段；

3）2022年05月21日-2022年06月11日：撰写论文，准备答辩；

4）2022年06月12日-2022年06月16日：毕业论文答辩。