TiO2/hydroniumjarosite复合材料制备及其光催化降解甲基橙开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

主要包括工业废水、生活废水和初期雨水。染料废水成分复杂．具有色度深、碱性大、有机污染物含量高和水质变化大的特点，具有毒性，较难处理。大多数染料为有毒难降解有机物，化学稳定性强，具有三致作用；直接危害人类健康还严重破坏水体、土壤及生态环境造成难以想象的后果。印染工业生产废水量增加约占工业废水总排放量的10 %，全世界每年排放到环境中的染料污染物大约占其生产总量的15 %，已成为全球主要环境污染源之一^[1]，若不经过处理直接排放，将给生态环境带来严重危害。偶氮染料是合成染料中为数最多的品种，包括酸性、媒染、活性、阳离子、中性染料、分散染料等。占有机染料产量总量的80%。绝大部分偶氮染料是芳香胺经重氮化后与酚类、芳香胺类具有活性的亚甲基化合物偶合而成。如甲基橙，它就是一种典型的偶氮染料。偶氮染料是纺织品服装在印染工艺中应用最广泛的一类合成染料，用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。在特殊条件下，它能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的dna结构引起病变和诱发癌症。

偶氮染料废水是一种有机物含量高、成分复杂、色度高、可生化性差的难降解废水，其降解方法已引起广泛关注。工业上常用的染料废水处理方法有絮凝沉淀、电解 、吸附、生物 、氧化降解等方法。利用光催化降解有机染料废水具有广阔的发展前景。半导体光催化氧化法是近年来兴起的一种新的污染治理技术, 因反应体系在光催化下将吸收的光能直接转变为化学能, 使许多通常情况下难以实现的反应在比较温和的条件下能够顺利进行。光催化氧化还原以n型半导体为催化剂，主要研究出的n型半导体有tio₂、zno、cds、cuo、wo₃、sno₂等^[2]。其中cds和tio₂催化活性最强，但cds在光照条件下不稳定易发生化学或光化学腐蚀，而tio₂ 以其性能稳定、耐光腐蚀、无毒、价廉等特性, 是目前研究中采用最多、最理想的光催化剂^[3]。

但是tio₂光催化材料光量子效率低，反应过程中反应速率慢。目前光催化技术用于污水处理、环境空气净化的效果还不尽如人意，主要问题是处理的效率、速度、规模和太阳能的利用效率。

2. 研究的基本内容和问题

目标：实现tio₂/hydroniumjarosite复合材料促进甲基橙降解。

内容：1) tio₂/hydroniumjarosite复合材料合成，这是课题展开的基础。探索反应条件对产物晶型、粒径及形貌的调控作用。

2）研究tio₂/hydroniumjarosite复合材料作为光催化剂在不同反应条件（光源、催化剂装载量、小分子量有机酸的种类和浓度、反应溶液的初始ph 值及甲基橙浓度）下催化降解甲基橙的效率，并拟合甲基橙催化降解反应的动力学方程及参数值。

3. 研究的方法与方案

究方法：

1) tio₂/hydroniumjarosite复合材料的合成。

2) 光催化降解甲基橙。

4. 研究创新点

研究TiO₂/hydroniumjarosite复合材料催化降解甲基橙及作用机制

5. 研究计划与进展

2014.9-2014.11 文献查找和设计具体的实验方案

2014.11-2015.3 化学合成tio2/hydroniumjarosite复合材料

2015.3-2015.4 研究光催化降解甲基橙及作用机制