介孔TiO2磁性光催化剂的制备.docx

《介孔TiO2磁性光催化剂的制备.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《介孔TiO2磁性光催化剂的制备.docx（10页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、项目编号：吉林高校“高校生创新性试验支配”项目申请书项目名称介孔TiOz磁性光催化剂的制备项目负责人陈雨宁学院、年级、专业材料学院2008级材料物理联系电话13756853244电子邮件812505485硕CIq指导老师姓名李晓天职称教授填表日期2010年4月28H吉林高校教务处制表填表说明一、吉林高校高校生创新性试验支配项目申请书要按依次逐项填写。填写内容要实事求是，讲究诚信，不能有雷同：表达要明确、严谨。空缺项要熔“无二要求一律用A4纸打印，于左侧装订成册。二、申请参与“吉林高校高校生创新性试验支配”项目团队人数不得超过5人（1人为项目负责人，参与合作探讨者4人以内）。三、申请参与“吉林高

2、校高校生创新性试验支配”项目的个人或团队必需聘请老师作为项目指导老师，井请指导老师在申请书上签名。四、吉林高校高校生创新性试验支配项目申请书由项目负责人所在学院初审，签署看法后报送教务处实习与试验教学科（一式3份原件）。五、“项目编号”由教务处填写。项目名称介孔Ti2慰性光催化剂的制备申请经界100OO（元）起止时间2010年6月至2011年6月教学号姓名年级所在学院、专业联系电话E-mai1.人16080109陈雨宁08级材料科学与工程学院材料物理专业13756853244H12505485ftqq冬马成员16080131王德心08级材料科学与工程学院材料物理专业13578632342d92

3、83233031.2616080104王留洋08级材料科学与工程学院材料物理专业150440373061iuyangw1.y012616080105许森08级材料科学与工程学院材料物理专业15043087641j1.uxusersira指导老师姓名李晓天学院材料学院职称教授E-mai1Xiaotian1.iSj1.u.edu联系电话13009116478签名一、项目申请理由（包括项目行亮及自身具备的学问、素养、实力和己参与过的探讨等条件）项目IrIb光催化技术地在20世纪70年头诞生的基础纳米技术，典型的自然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促诳空气中的.耙化碳和水合成为氧气和微

4、水化合物,总的来说光催化技术是一种纳米仿生技术,用于环境净化、自清洁材料、先进新能源、徐症医疗、高效率抗菌等多个前沿领域.能作为光催化剂的材料众多,包括：氧化伙（Ti。小班化锌（7n0）、氧化耨iO、：氧化钻（ZQ小破化镉（CdS）等多种氧化物、硫化物华方体,其中二氧化钛（Ti1.aniUmDiOXide）因其来源丰富、光照后不发生光饨、耐酸喊性好、化学性质梗定、无毒和较宽的带隙能等特点成为世界上最求要的光催化材料。二氧化钛的光催化原理为：当它在受到太阳光或荧光灯的紫外线的照镶后，内部的电子就会发生激励.其结果，就产生了带负电的电子和带正电的空穴.电子使空气或水中的氧还原，生成双氧水，而空穴则

5、向氧化去面水分子的方向起作用，产生1氧（羟）基原子团。这些都是活性弱，有着强大的氧化分解实力,从而能终分解、消除附着在班化饮表面的各种有机物.TiO2催化剂的吸附和光催化性能虽然具有很大优越性.但在反应后（尤其是液相体系）分别回收困难的问题却始终没有有效的决,因为TiO：催化剂的吸附和光催化性能在很大程度上取决于其比表面枳的大小，TiOI颗粒越小，比去面越大，吸附和光催化性能也越好，但也就造成了回收难的问题，后来科学界提出，将TiOz包用在不同的基体上，特殊是磁性芯核上，形成的核壳结构笈合熟米材料,在尽显不影响催化活性的前提下，利用破方法解决回收同遨.于是带仃纳米Fc、Q1.磁性核的介孔Tio

6、2复合光催化剂，以其离比表面积、易于反应物接近的孔道结构以及优越的吸附性能，且在处理液相体系时远远优于其他TiO2光催化剂的回收率成为了当前光傕化学科探讨的热点.目前TiS光催化剂已经在环境爱护和口生医疗等领域实行应用，并拥有广泛前景.如将TiO2光催化剂应用在高楼大厦,高速马路两旁的隔舍玷、街道路灯等装置上。阳光（雷外线的照孤就能够消除枳落在上面的尘埃和污染物质,如狗化氮、硫化物、疑化物等,不仅节约用以清扫的人力和财力，而且自然地净化了环境，在医疗方面，11本东丽公司应用光催化剂开发的消臭纤维已然上市,可用来制作老人和医院用床单、枕套等各种物品,也能将制作食品包装时脱,但是，Tio2光做化剂

7、仍局限在固相方面应用上，如能胜利解决在液相体系中的I可收问即，必将在工业合成提纯方面及环保水资源等方面产生巨大推动，自身具备的学问、素养、实力和己叁与过的探讨：我小组由4名精明能干、对科学探讨宓有激情的同学组成，其中有一人获得08-09学年国家奖学金,两人获得校等奖学金。组内多数成员已通过高校英语四级。项目负责人陈雨宁现任材料学院辅导员助理，08级班长，09级副班主任，在0809学年获得国家奖学金及院优秀学生部的荣誉称号，具有良好的专业基础及组织、协谢实力。我们不仅拥有扎实的理论基础（在高等数学、一般物理、原子物理、有机化学、无机化学、物理化学等科目取得优异的成果）而且经过化学、物理、电子线路

8、等相关基础试验的训练,具符肯定的试脸实力。我们小组思维活跃，擅长团结合作并且拥有坚持不懈的品质，信任在李晓天教授的指导卜.，可以取得满足的成果。二、项目探讨内容目前探讨的现状、主要探讨内容.用点和难点及可能的创新点,探讨思路和方法等）目前探讨的现状二敏化钛具有来源丰富、光照后不发生光解蚀、耐酸碱性好、化学性质也定、无币和较宽的带隙能等特点,因而在化学合成、太阳能利用和环境污染处理等方面有着广泛的用途.尤其是光催化方面的探讨吸引了众多探讨者的爱好.TiS催化剂的吸附和光催化性能在很大程度上取决于其比&面积的大小。非孔性TiO?领粒越小，比表面越大，吸附和光假化性能也越好，但是在处理液相体系时Ti

9、O?颗粒太小会导致反应后分别回收困难.这板大地阻碍了其工业应用.介孔TiO2所具有的高比表面枳、易于反应物接近的孔道结肉以及优越的吸附性能等，使其具彳f非孔性TiO；所没有的优异性能“近年来而结晶度和大比去面积的TiO2在光假化方面的应用已经越来越突出。但由于合成的介孔TiS仍旧出粉体材料，粒度小，反应后分别I可收困难的问理仍没有有效解决.TiO2包将在不同的掂体上，特殊是底性芯核上，形成的核壳结构Ii合纳米材料行望沏底解决工程上分别回收难题.可以利用材料所具有的磁性.在外加磁场下限简单实现分别.但是因为在no：H1.帙的乳化物之间存在晶格失在缺陷，导致电子-空穴再复合的机会增加，激手淬灭比率

10、增加.材料的光催化活性减弱。为了保持极性更合物光催化剂的光催化活性，可以在横性粒子上进行包覆处理,但是该方面的工作目前主要采纳的是非孔性TiO3.介孔TiO2与磁性芯核形成的核光结构复合纳米材料尚未见报道,睡F介孔TiO的优异性能，所形成的更合材料较非孔性TiO在光催化方面将有突破性提高，值得探讨。介孔Tio2的合成方法包括采纳各种族桢剂和结构导向剂,例如磷酸盐、有机胺、嵌段共聚物、非离子去面活性剂和其它模板剂等的模板合成法和非模板法。所选用的表面活性剂包括阴点子型表面活性剂（如烷基璘酸盐、现酸盐）、非禽f表面活性剂（如行机胺、嵌段共聚物）、阳离子表面活性剂等.介孔TiO2的光假化活性远高于纳

11、米Tio2,但是并没有解决催化剂回收困雄的问题。而带有纳米FeQa磁性核的纳米TiO2更合物虽然能实现破网收,但是材料的光催化效率较介孔T1.O?要低许多.带有纳米FeQ4毡性核的介孔Tio2或合光催化剂的合成，理论上可以解决以上问题。之所以要选用FeQ4作为硬性核，是因为FCQq具有咂磁性又绿色环保，不分带来二次污染.，经过科研人员的努力,纳米FeQ4和介孔TiS的合成已羟克服技术瓶颈，将二着红合技术上是可行的，意义曳大.主要探讨内容制符高质Iacg纳米球.开展纳米FeQ4包覆.包覆材料选用SiO.形成纳米FCQ4：的亚介材料：以目标产物为核，开展介孔TiS包将探讨，点和充点及可能的创新点异

12、质匹配是要解决的题点和难点问时.首先,FcQ，芯核与C等过波层物防形成良好的异质匹配.削M缺陷；其次，介孔TiS与C等过波层物侦也要形成良好的异质匹配，削减决陷，把Fe对介TO光催化活性的影响减小到最低程度.可能的创新点在于：由于FcsQi芯核的存在可进行破口】收.解决光催化剂回收雄区：介孔Ti。：较孔TiO光催化性能更好，可以显著提而所合成催化剂的光催化效率.探讨思路和方法首先合成高分散FeQ,纳米球（制;技术已经特别成熟，已经有大似文献报道，然后选取C材料进行KQ4包网，C的包泓名以前铺为前潞体邮:源，真空或惰性气体爱护卜热分解形成C包覆层。由于要求C包用层要薄,须要限制诙陆用房以及分解温

13、度与速度，弁增加退火再晶化步骡.及终进行介孔TiO?包獴，优选合适的制品方法，实现介孔Tio;与C等过波层物质异质匹配，形成心终目标材料.选择合成方法的原则首先是能在机对淑柔的条件下实现介孔TiS的合成,在此基础上要保证不对芯核造成太大损害，保持其结构完整.有关方法：本探讨课题的探讨方法包括溶胶一凝胶法、模板合成法、溶剂挥发法、水热和溶剂热合成法、超声波协助法、微波消翘法、程序控温、退火及热处理等.试验手段：包括称;鼠加热、搅拌、浸泡、水热、退火、灼烧、粕蚀、离心以及各种材料去征和光催化试验等手段.注；此栏可附页三、项目进度支配(查网资料、选也、自主设计项目探讨方案、开题报告、试验探讨、数据统

14、计、处理与分析、研制开发、填写结题去、撰写探讨论文和总结报告、参与结造答辩和成果推广等)此项目拟用一年时间完成，大体支泡如下：2010年&8月：熟识老师深胭组环境与试验条件，学习查阅并整理文献,并进行细致总结.向老师以及深SS组的师兄、师姐们学习试蛤技巧与阅历，尽快学会如何进行探讨工作。2010年8-9月t在指导老师的指导下，在深四组前期工作基础上，筛选出适合应用于我们所设计材料的最佳方法，自主完成试验设计并起先详细试脸探究。2010年9-2011年5月：运用支配的方案做试骁，在试验过程中细致、刚好记录试骁过程、现象、试剂约品等，表征试脸获得的材料，分析试粉结果，并发表相关探讨成果。2011年

15、5-6月:填写结SS衣、撰写试登论文和总结报告，项目验收，参与结题答辩，撰写科研论文。*注；在试脸过程中，定期向老师和领导汇报试脸进度”四J拟利用资源，试验空、仪器设侪、试验材料、资料等试验宣指导老师李晓天教报深四队全部的试验室可以自由运用.仪器设备、试验材料、资料等要完成此课时制备和表征手段是必要的.制备方面：李晓天教授课题组基本的仪器设备，包括毡力搅拌器、旋转然发仪、尚压反应釜、港式炉、马福炉、真空烘箱、超声波发生器、微波炉、离心仪、吸沌设需、旋转涂联机等，都已经齐全：课即组还有一些比较珍费的制备设备,如高双空CvD设备两爨、进1手套箱一套、电化学沉积反应装词二套等。表征手段：SEM.TEM.EDX.吸附仪、XRD等是最重要的表征手段,李晓天教授谀也组所依托成位吉林高校材料学院以及无机合成与制备化学国家也点试验宓有日本进【1的JEo1.JSM67()OF型场放射扫描电子显微境(SEM)和JEM-201OF型透射电子显微镜(TEM),配有EDX系统，由镌国留学归来的特地从事电帙工作的李吉学教授指导学生进行工作.设的已经询试完毕.正平稳运行.固体NMR、CCD单晶分析仪、HREM,CHN、多功能吸附仪、差热热正仪、IC